Реферат: Структура Вселенной 3

Введение………………………………………………...………………….3

1 Многообразие галактик………………………………………………….4

2 Галактический каннибализм…………………………………………….7

3 Активные галактики……………………………………………………..8

4 Квазары………………………………………………………………….10

5 Крупномасштабная структура Вселенной…………………………….11

Заключение………………………………………………………………..14

Список используемых источников………………………………………15

Введение

Одна из важнейших особенностей Вселенной — ее структурность — наличие отдельных взаимодействующих элементов физической материи и их систем. Структурность Вселенной проявляется и в микро- и в макромире: от масштабов элементарных частиц материи (меньше 10^-13 см) до гигантских сверхскоплений галактик (размеры которых достигают десятков миллионов световых лет). Для структуры Вселенной характерна иерархическая последовательность все более сложных систем. Элементарные частицы составляют атомные ядра и атомы разной степени сложности, те в свою очередь объединяются в небесные тела—планеты, звезды, облака газа, а звезды и планеты—в системы небесных тел. Следующие по сложности структурные единицы—галактики и скопления галактик.

Эти надежные факты о строении Вселенной ставят перед наукой ряд вопросов, из которых мы выделим два принципиальных:

1. Простирается ли иерархическая лестница все более сложных систем до бесконечности? Иначе говоря, существуют ли системы небесных тел сколь угодно большого размера —сверх, сверх, сверх... скопления галактик?

2. Как, когда и почему возникла именно наблюдаемая сегодня структурность Вселенной?

В решении этих вопросов, имеющих мировоззренческое значение, наука достигла больших успехов. Выдающийся вклад в их решение сделан советскими учеными.

1 Многообразие галактик

Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика – Млечный Путь – также достаточно велика: ее масса равняется приблизительно двумстам миллиардам масс Солнца. Самые маленькие галактики содержат в миллион раз меньше звезд. Абсолютная звездная величина самых ярких сверхгигантских галактик М = –24, у карликовых галактик М = –15. Предполагают, что современные галактики образуются в результате слияния и объединения своеобразных строительных блоков из звезд, газа и пыли. По одной из гипотез галактики образуются слиянием таких блоков из BCG-галактик, из гигантских звездных скоплений, меньших по количеству звезд и размерам, чем обычные галактики, но больших, чем обычные скопления.

Только в двадцатых годах XX века американский астроном Эдвин Хаббл, наблюдая за цефеидами в туманности Андромеды, пришел к выводу, что она внегалактический объект, и доказал существование галактик. Многочисленные наблюдения позволили Хабблу разделить галактики на морфологические типы: эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir). Эта классификация отражает не только особенности их видимой формы, но и свойства входящих в них звезд: Е-галактики состоят из очень старых звезд, в Ir-галактиках основной вклад в излучение дают звезды, существенно моложе Солнца, а в S-галактиках характер спектра выдает присутствие звезд всех возрастов.

Эллиптические галактики составляют примерно 25 % от общего числа галактик высокой светимости. Типичная Е-галактика выглядит как сфера или эллипсоид, диск в ней практически полностью отсутствует. Эллиптические галактики почти лишены межзвездного газа, а следовательно и молодых звезд. Степень вытянутости эллиптических галактик Эдвин Хаббл предложил определять по формуле: (а-b)/а, где а – большая ось, b – малая ось эллипсоида. Хаббл получил 8 подтипов галактик от Е0 до Е7 (E0 – «шаровые» галактики, E7 – «сплюснутые»).

Звезды эллиптических галактик обращаются вокруг центра галактики очень медленно (скорость вращения обычно не превышает нескольких десятков км/с). Таким образом, эллиптические галактики – это системы с низким удельным моментом импульса. Считается, что эллиптические галактики образовывались из медленно вращающихся облаков, сформировавшихся на ранних стадиях эволюции Вселенной. Через несколько миллиардов лет звездообразование в такой галактике практически прекращается.

Следующий морфологический тип - линзовидные галактики – это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть гало и диск, но нет спиральных рукавов. Такие галактики обозначаются S0.

Спиральные галактики по внешнему виду напоминают две сложенные вместе тарелки или двояковыпуклую линзу. В них имеется как гало, так и массивный звездный диск. Темная полоса, идущая вдоль диска – непрозрачный слой межзвездной среды, межзвездная пыль. Галактики различают по степени своей спиральной структуры добавлением к символу S букв a, b, c. Sa – спиральная галактика с мало развитой спиральной структурой и с мощным ядром. Sc – галактика с малым ядром и с сильно развитыми спиральными ветвями. Наша Галактика принадлежит к промежуточному типу Sb. У некоторых спиральных систем в центральной части имеется звездная перемычка – бар. В этом случае к их обозначению после буквы S добавляется B. Считается, что спиральные галактики образовывались из быстро вращающихся облаков, которые в результате вращения сжимались в диски. Из отдельных участков облака образовывались звезды, при этом само облако медленно сжималось. Затем начинают проявляться спиральные рукава, а через несколько миллиардов лет звездообразование практически прекращается. Характер движения звезд и газа в галактиках не одинаков: газ вращается быстрее, чем старые звезды. Если характерные скорости вращения газа в галактиках составляют 150–500 км/с, то старые звезды гало всегда вращаются медленнее. Балджи спиральных галактик, состоящие из старых звезд, вращаются в 2–3 раза медленнее, чем диски.

Неправильные галактики. Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы Облака. Они хорошо видны в Южном полушарии невооруженным глазом как два туманных клочковатых пятна, подобных Млечному Пути. Свет от Большого Магелланового Облака идет к нам 170 тысяч лет, от Малого – 200 тысяч лет. Облака находятся неподалеку от южного полюса небесной сферы и образуют с ним примерно равносторонний треугольник. Такое положение сделало их объектами удобными для ориентирования, если учесть, что на южном полюсе мира нет яркой звезды подобной нашей Полярной. Эти облака как бы были приклеены к небосводу и не меняли своего положения относительно звезд, что было крайне удобно при ориентировании, однако природа их оставалась загадкой вплоть до 20-х годов ХХ столетия. Облака являются самыми крупными видимыми астрономическими объектами на небе. Большое Магелланово облако имеет протяженность более 5°, т.е. 10 видимых дисков Луны, Малое – 4 диска Луны.

Около половины вещества в неправильных галактиках – межзвездный газ. К этому классу относятся около 5% всех галактик.

Встречаются среди галактик и карликовые, которые не вписываются в классификацию Хаббла. Они в десятки раз меньше по размерам обычных галактик. Жизненный путь этих звездных систем настолько своеобразен, что накладывает отпечаток и на свойства звезд внутри галактик, и на свойства галактик в целом. Выделено 4 типа подобных образований: карликовые эллиптические (dE), карликовые сфероидальные (dSph), карликовые неправильные (dIr) и карликовые голубые компактные галактики (dBCG). Галактик со спиральными ветвями среди карликов не встречается. Скорее всего, для образования спиралей нужен массивный звездный диск, а масса карликовых галактик недостаточна для этого.

2 Галактический каннибализм

В середине XX столетия крупные телескопы выявили, что 5–10 % от общего числа галактик имеет весьма странный, искаженный вид, так что их трудно классифицировать по Хабблу. Иногда такие галактики окружены светящимся гало либо связаны звездной перемычкой. Иногда от галактик на сотни тысяч световых лет отходят длинные хвосты. В некоторых системах обращает на себя внимание сложный характер внутреннего движения межзвездного газа. Первым, кто стал изучать взаимодействия близких галактик и составил каталог из тысяч взаимодействующих галактик, был Борис Воронцов-Вельяминов.

Если галактики в своем движении близко походят друг к другу, то они могут испытывать сильное гравитационное взаимодействие на расстоянии, даже не соприкасаясь. При взаимном проникновении галактики могут даже слиться друг с другом за несколько сотен миллионов лет. Взаимодействие галактик не ограничивается простым изменением их структуры или типа. Влияние друг на друга даже сравнительно далеких галактик приводит к вспышке звездообразования в одной из них или в обеих.

Например, в галактике М64 слились две дисковые спиральные галактики с разным направлением вращения. В итоге возник газопылевой диск, вращающийся в направлении, противоположном вращению звездного диска.

Наша Галактика также захватывает карликовую галактику, находящуюся на расстоянии всего в 60 тысяч световых лет. Через сотню миллионов лет звезды этой карликовой галактики станут звездами нашей Галактики. Магеллановы Облака также разрушаются, находясь неподалеку от нашей Галактики. По подсчетам астрономов в ближайшие несколько миллиардов лет Млечный Путь полностью поглотит все вещество Магеллановых Облаков.

Звездный «каннибализм» – обычное явление в жизни галактик. Процессы поглощения галактик не сопровождаются катастрофическими звездными столкновениями, так как межзвездные расстояния очень велики по сравнению с размерами самих звезд. Однако процесс звездообразования может стать более эффективным, так как формируются массивные облака газа и под действием гравитации их скорости возрастают. Газ проникает к ядру галактики, именно поэтому среди взаимодействующих галактик довольно много систем с активными ядрами. Если при спокойной жизни вращение межзвездного газа в галактике препятствует его попаданию в центр, то воздействие со стороны соседней галактики может сыграть решающую роль в продвижении газа к центру звездной системы. А этот газ является топливом для активного галактического ядра.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--