Галактика звездной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Частное образовательное учреждение

Среднего профессионального образование

«Колледж Казанского инновационного

Университета имени В.Г.Тимирясова

Реферат по астрономии

На тему: Галактика звездной системы

Выполнил работу:

Бикинеев Р.Р к1581/9

Проверила работу:

Тухватуллина Г.Р

Казань 2018

Даже из самых общих наблюдений неба можно заключить, что Солнце находится среди множества звезд, наибольшее количество которых расположено в направлении Млечного Пути. В стороны от его светлой полосы звезд гораздо меньше. Звезды Млечного Пути и видимые отдельно от него образуют единую звездную систему. Основы наших знаний о строении нашей звездной системы и расположении звезд в ней заложил В. Я. Струве. В настоящее время благодаря трудам многих астрономов, в частности российских ученых -- П. П. Паренаго и других, известно, что эта грандиозная система -- Галактика (что в переводе с греческого языка означает «Млечный Путь») -- заключает в себе около 150 млрд.звезд. По своей форме Галактика представляет собой чечевицу, или ее можно уподобить двум тарелкам, сложенным вместе. Какой вид имела бы вся эта звездная система с очень большого расстояния? С одной стороны мы увидели бы светлую полоску с некоторым утолщением в середине. Если бы мы посмотрели на эту звездную систему с другого направления (вид плашмя), то увидели бы светлое пятно с округлыми очертаниями, более яркое к центру. Центр -- это ядро Галактики. Основная масса звезд, образующих Галактику, расположена вблизи ее главной плоскости. Чем дальше от этой плоскости и чем дальше от центра Галактики, тем реже расположены звезды. Звезды в нашей Галактике сгруппированы местами в сравнительно тесные скопления. Наиболее яркие и массивные звезды, а также большинство туманностей располагаются вблизи той плоскости, о которой мы говорили выше. Наша солнечная система находится вблизи этой плоскости, но очень далеко от центра Галактики. Все звезды в Галактике движутся вокруг общего центра тяжести, в котором, однако, нет какого-нибудь гигантского солнца. Этот центр тяжести образуется огромным скоплением звезд в ядре Галактики. Вокруг него и совершается движение всех звезд, в том числе и Солнца. В направлении центра Галактики пространство между звездами заполнено многочисленными темными туманностями. Свет очень далеких звезд поглощается этой межзвездной средой и значительно ослабляется. Если бы этих темных туманностей но было, центральные области Галактики сияли бы чрезвычайно ярко. Применяя особые способы фотографирования этих областей неба в невидимых глазу инфракрасных лучах, российские ученые сфотографировали гигантское звездное облако, образующее центральное сгущение в Галактике -- ее ядро. Наша солнечная система описывает вокруг центра Галактики огромный путь со скоростью около 250 км/сек с периодом в 185 млн. лет. Какое место занимает наша солнечная система в Галактике? Научные исследования с полной достоверностью показали, что место, занимаемое Солнцем среди звезд в Галактике, достаточно скромное: Солнце -- рядовая звезда среди десятков миллиардов ему подобных; оно расположено вдвое дальше от центра Галактики, чем от ее края. Центральные области Галактики видны нам в направлении созвездия Стрельца, и расстояние от нас до этих областей около 23 тыс. световых лет. От одного же края Галактики до другого луч света проходит почти за 85 тыс. световых лет. Это и есть диаметр Галактики -- нашей звездной системы.

Одним из основных типов галактик являются спиральные галактики. На их долю приходится около 55 % от общего числа всех изученных галактик. Они представляют собой сильно сплюснутые системы с центральным уплотнением -- балджем, (в котором находится ядро галактики) -- и заметной спиральной структурой. Диск спиральной галактики окружён большим сферическим гало. Оно состоит в основном из старых звёзд, сосредоточенных в шаровых скоплениях. Спиральные же рукава представляют собой области активного звёздообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд.

В зависимости от того, насколько плотно расположены рукава галактики, к её обозначению добавляются малые латинские буквы от а до d.

Примерно 2/3 спиральных галактик имеют в центральной части почти прямую звёздную перемычку -- бар. Поэтому такие галактики стали называть спиральными галактиками с перемычкой.

Бар состоит в основном из ярких звёзд и пересекает галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек. Тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.

В своей классификации Эдвин Хаббл типизимровал такие галактики, как SB и подразделил их на три подкатегории -- в зависимости от того, насколько плотно скручены спиральные ветви.

Как вы, наверное, догадались, наша Галактика является спиральной с перемычкой. звездный планета галактика спиральный

На данный момент, мнения большинства астрофизиков сходятся на том, что формирование звезд происходит за счет газопылевых скоплений. Воздействие гравитационных сил на межзвездное облако приводит к противостоянию сил сжатия и расширения. Расширению способствуют магнитные поля и внутреннее давление облака, с другой стороны действует собственная гравитация небесного тела и влияние внешней среды.

Вместе с тем, свет снаружи в непрозрачное облако не поступает, а дополнительную потерю тепла составляет молекулярное инфракрасное излучение. Согласно этому, температура в плотной части облака снижается до отметки -270 градусов, что неминуемо приводит к падению давления. Данная область начинает стремительно сжиматься, в результате доминирующего и более плотного процесса сжатия. Далее уже разогретое газовое облако выделяет огромное количество энергии. Это объясняется тем, что внутреннее давление и температура увеличиваются до предела, когда в ядре будущей звезды запускается механизм термоядерной реакции по слиянию атомов водорода.

По теории Большого взрыва планеты образовались вследствие скопления космической пыли. Крупные потоки частиц притягивали более мелкие, с течением времени обретая увеличенные размеры. Так появилась планетная система, вращающаяся вокруг центральной звезды - Солнца. Но стоит отметить, что Солнце является звездой средней величины. Наша галактика насчитывает множество миллиардов звезд. И подобных галактик сотни миллиардов тоже. Подсчеты ученых показывают, что количество планет может достигать десятки миллиардов триллионов. Но тогда почему их так трудно отыскать?

Дело в том, что планеты не имеют собственного излучения. Их степень яркости зависит от звезд, свет которых они отражают. Особенно отдаленные планеты являются слабыми объектами для возможного их обнаружения и наблюдения. Для этих целей, ученые прибегают к исследованию гравитационного воздействия небесных тел в системе звезда-планета. Сила притяжения универсальна и звезды притягивают к себе планеты. Планеты, в свою очередь, так же обладают силой тяготения, но в менее значительной степени.

Как упоминалось выше, главное отличие планеты от звезды в том, что она отражает свет, в то время как звезды способны его излучать. Кроме этого, имеются и другие существенные отличия. Звезда обладает более значительной массой и температурой, чем планеты. Температура на поверхности звезды может достигать 40 000 градусов. Как правило, по причине большой разницы в массе, планеты движутся вокруг звезд.

Планета не может стать звездой ввиду разного химического состава. Звезда содержит, преимущественно, легкие элементы. В то время как планета имеет, в том числе и твердые. Следует подчеркнуть, что на абсолютно всех звездах протекают различные ядерные и термоядерные реакции, которых на планетах никогда не наблюдалось. В порядке исключения, что-то подобное происходит на ядерных планетах, но проявления эти гораздо слабее.

Формы Г. чрезвычайно разнообразны. Однако большинство Г. относят к неск. осн. типам, руководствуясь их наиболее характерными внеш. признаками, а более мелкие различия Г. помогают подразделить эти типы на отдельные подтипы. Классифицировать Г. по морфологич. особенностям предложил Хаббл. Ок. 25% изученных Г. имеет круглую или эллиптич. форму (рис. 1), поэтому их наз. эллиптическими Г. (в классификации этот тип Г. обозначают символом Е). Это наиболее простые по структуре, звёздному составу и характеру внутр. движений системы. В них не обнаружено звёзд высокой светимости (сверхгигантов), самые яркие звёзды в эллиптич. Г.- красные гиганты. Поверхностная яркость этих систем плавно убывает примерно обратно пропорционально квадрату расстояния от ядра, постепенно сливаясь без скачков с окружающим фоном неба. Расширение линий в спектрах эллиптич. Г. указывает на то, что звёзды в них движутся в самых произвольных направлениях с высокими скоростями (»200 км/с). В этих условиях распределение звёзд во всех радиальных направлениях от центра симметрии должно быть почти равновероятным, что и объясняет близкую к сфероидальной форму таких звёздных систем. Эллиптич. туманности в зависимости от степени видимого сжатия подразделены на восемь подтипов: от сферич. систем Е0 до чечевицеобразных Е7 (цифра указывает степень сжатия).

Другой, самый распространённый тип Г. (их ок. 50%) отличается большим разнообразием структуры. Эти звёздные системы имеют два или более клочковатых спиральных рукава, образующих плоский "диск", а в центральной области Г. расположено сфероидальное вздутие (балдж), в к-ром находится ядро Г. Такие Г. наз. спиральными и обозначают символом S. Спиральные рукава, как правило, богаты яркими газовыми туманностями, окружающими горячие звёзды-сверхгиганты, а также облаками тёмной газово-пылевой материи. Примерно у половины спиральных Г. рукава начинаются сразу от ядра (это нормальные спиральные Г., рис. 2), у остальных Г. через ядро проходит яркая перемычка (бар), идущая далеко за пределы ядра (пересечённые спиральные Г.). От концов перемычки и начинают закручиваться спиральные рукава. Такая система при взгляде "сверху" напоминает известный демонстрационный физ. прибор "сегнерово колесо" (рис. 3). И нормальные (S), и пересечённые (SB) спиральные Г. подразделяются ещё на подтипы Sa, Sab, Sb, Sc, SBa и т. д. по относительным размерам ядра и диска (размеры ядра убывают от Sa к Sc). Нек-рые из спиральных систем видны в профиль как толстое (в случае Sa) или тонкое веретено, обычно пересечённое полосой тёмного вещества, поглощающего свет. На рис. 4 приведена одна из красивейших спиральных систем, видимых "с ребра", - туманность "Сомбреро" в созвездии Девы. Наша Галактика, как известно, также явл. спиральной, вероятнее всего типа Sb. По-видимому, спиральные Г. окружены сфероидальной звёздной короной, в к-рой содержится значительная часть массы Г.

Если проследить изменение форм эллиптич. Г. от сферической до чечевицеобразной и форм спиральных Г. от Sa ко всё более сплюснутой системе Sc, то напрашивается вывод о существовании ещё одного типа Г., промежуточного между этими основными. На рис. 5 приведена одна из морфологических классификаций Г.- так называемый камертон Хаббла. Гипотетич. тип получил в этой схеме символ S0; он был сначала предсказан, а затем найден. В Г. этого типа (их ок. 20% от общего числа встречающихся вблизи нашей Галактики), в отличие от эллиптич. систем, яркость от центра к краю падает ступеньками. В такой системе различают ядро, "линзу" и слабый "ореол" (рис. 6,а). Эти Г. наз. линзообразными. В наружных частях линзы иногда видны зачатки спиральных рукавов, перемычки и наружное светлое кольцо. Сочетание этих деталей придаёт системам иногда совершенно необычный вид (рис. 6,б).

Остающиеся 5% Г. не удаётся отнести ни к одному из перечисленных типов, они образуют тип неправильных Г. (символ Ir). У таких Г. часто отсутствует симметрия формы. По меткому замечанию амер. астронома В. Бааде, этот тип явился "мусорной корзиной" для Г., не поддающихся классификации. Действительно, в этом типе чисто условно объединено неск. разных по характеру классов Г. Наиболее распространены неправильные Г. типа Магеллановых Облаков, названные так по имени ближайших к нам звёздных систем, видимых невооружённым глазом в южном полушарии (рис. 7). В сущности, эти звёздные системы - предельный случай спиральных Г., когда они чрезвычайно плоски и в них совершенно отсутствует центральное ядро, хотя и есть следы спиральной структуры, свидетельствующей об осевом вращении систем. Другой класс неправильных Г. очень странен: по цвету и плавному изменению яркости к краям они сходны с эллиптическими, а по спектру - со спиральными системами, однако в них нет типичных для спиральных систем звёзд-сверхгигантов и ярких газовых туманностей. Примером таких звёздных систем явл. М82 - неправильная Г., в центральной части к-рой обнаружены облака газа, движущиеся со скоростями более тысячи км/с во все стороны (рис. 8). К неправильным Г. относятся также пекулярные, каждая из к-рых имеет совершенно уникальную форму. Среди них в спец. класс выделены т. н. взаимодействующие Г. Это обычно двойные Г., между к-рыми наблюдаются перемычки, хвосты или мостики светлой и тёмной материи и т. д. (рис. 9). Все эти особенности считают признаками взаимного влияния близко расположенных галактик.

Форма и структура Г. неразрывно связаны с их осн. физ. характеристиками: размером, массой, светимостью. При равных расстояниях до Г. их видимые размеры, а также массы возрастают по мере перехода от менее ярких Г. к более ярким. Видимую яркость (блеск) Г. принято выражать в фотографич. звёздных величинах, определяемых фотометрированием их изображении на снимках. Если галактика превосходит др. однотипную галактику по абс. звездной величине на единицу, то их диаметры соответственно будут различаться в полтора раза, а массы - в два (для спиральных) или в три раза (для эллиптич. Г.).

Массы Г. принято выражать числом солнечных масс (масса Солнца ). Определить массу звёздной системы можно неск. способами. Наиболее точный способ заключается в наблюдении скоростей вращения периферийных, промежуточных и центральных частей спиральных Г. Спиральные Г. вращаются вокруг своей оси не как твёрдый однородный по массе диск, а дифференциально - по закону, к-рый зависит от распределения массы.

Для расчётов созданы специальные графики и таблицы, с помощью которых по закону вращения разных частей спиральной галактики можно оценить её полную массу. У эллиптич. Г. массу оценивают по расширению линий в их спектрах, к-рое вызывается движением звёзд: чем больше скорости звёзд, тем больше масса Г. и шире линии в её спектре. Для близких к нам систем иногда удаётся подсчитать яркие звёзды и по ним оценить массу всей системы, т. к. на каждую яркую звезду должно приходиться в среднем определённое число звёзд др. светимостей и масс. Такая зависимость (её наз. функцией светимости звёзд) позволяет определить массы звёздных систем, имеющих сходные формы и звёздный состав.

Следует заметить, что оценки масс Г. по последнему методу получаются систематически меньшими, чем по вращению Г. Расхождение увеличивается для более массивных Г., его наз. "парадокс скрытой массы". Есть предположение, что оно может быть вызвано присутствием в коронах Г. значит. масс. Осн. вклад в массу короны могут давать многочисленные маломассивные звёзды со столь малой светимостью, что обнаружить их оптическими методами не удаётся.

Существует также гипотеза, что главный вклад в скрытую массу дают слабовзаимодействующие элементарные частицы (напр.,нейтрино, обладающие массой покоя, см. Скрытая масса).

По мощности излучения Г. можно подразделить на неск. классов светимости. Самый широкий диапазон светимостей наблюдается у эллиптич. Г., в центральных областях нек-рых скоплений Г. обнаружены т. н. cD-галактики, являющиеся рекордными по светимости (абс. звёздная величина - 24m, светимость ~1045 эрг/с) и массе (). А в нашей Местной группе Г. найдены эллиптич. Г. малой светимости (абс. величины от -14 до-6m, т. е. светимости ~1041-1038 эрг/с) и массы (108-105). У спиральных Г. интервал абс. звёздных величин составляет от -22 до -14m, светимостей - от 1044 до 1041 эрг/с, интервал масс 1012-108. Неправильные Г. по абс. величинам слабее - 18m, их светимости 1043эрг/с, массы .

Большинство Г. входят в группировки, насчитывающие от неск. ярких членов (группы Г.) и до сотен и тысяч членов (скопления Г.). Яркие одиночные Г. редки - их не более 10% от общего числа Г.

Наиболее исследована Местная группа Г., в к-рой самыми яркими и массивными явл. наша Галактика и туманность Андромеды. Каждая из них имеет по богатому семейству. В Семейство нашей Галактики входят 14 карликовых эллиптич. Г., неск. внегалактич. шаровых скоплений и неправильные Г., среди к-рых крупнейшие - Магеллановы Облака, а к семейству М31 относятся одна спиральная и две эллиптич. Г. и неск. карликовых.

Второе интересное следствие, вытекающее из концепции ударных волн, было отмечено советским астрономом Л. Марочником. Он подметил, что Солнечная система в звездной Галактике находится в выделенном, исключительном положении. Исключительность состоит в том, что скорости вращения волны плотности в месте расположения Солнца на радиусе диска и скорость вращения Солнца по галактической орбите примерно равны. Это означает, что Солнце расположено вблизи так называемого корота-ционного круга, на котором выполняется условие равенства скоростей твердотельного и дифференциального вращения. Очевидно, что в каждой галактике есть лишь один корота-ционный круг, который является в ней выделенным местом. Солнце вращается почти синхронно с волной плотности, и это должно было создать специальные условия для эволюции протосолнечного облака.

В зоне круга коротации условия звездообразования, разумеется, от личаются от упомянутых выше. Галактических ударных волн там практически нет, и досолнечное облако поэтому находится в течение всего своего времени жизни в рукаве в спокойных стационарных условиях. Можно показать, что в силу малого отличия в скоростях вращения между Солнцем и рукавами досолнечное облако могло лишь один раз находиться в рукаве. Второй раз пересечь рукав Солнечная система еще не успела. В настоящее время она находится между двумя спиральными рукавами нашей звездной Галактики - Персея и Стрельца.

Конечно же, расположение Солнца в специфических условиях близости к коротации может быть чисто случайным и не иметь непосредственного отношения к формированию Солнечной системы со всеми ее особенностями и, в частности, с наличием разумной жизни в Солнечной системе. Однако, если это вещь не случайная, то системы, подобные Солнечной, могут образовываться в нашей и в других галактиках именно около ко-ротационного круга, где их стоит, быть может, поискать.

Источники

1. https://nlo-mir.ru/kosmoss/4671-2011-10-16-11-16-56.html

2. https://videouroki.net/video/33-drugie-zvyozdnye-sistemy-galaktiki.html

3. https://сезоны-года.рф/новая%20звезда.html

4. http://www.astronet.ru/db/msg/1180524

5. http://astro-azbuka.ru/index.php?id=15

Размещено на Allbest.ru