Nastanak i struktura galaksija sljedeće je važno pitanje o podrijetlu svemira. Proučava ga ne samo kozmologija kao znanost o Svemiru, već i kozmogonija (grčki. “Goneya” znači rođenje) je područje znanosti koje proučava nastanak i razvoj kozmičkih tijela i njihovih sustava (razlikuje se planetarna, zvjezdana, galaktička kozmogonija). Kozmologija svoje zaključke temelji na zakonima fizike, kemije i geologije.

Galaksija su divovski skupovi zvijezda i njihovi sustavi (do oko 10 13 zvijezda), koji imaju vlastito središte (jezgru) i različite oblike (sferni, spiralni, eliptični, spljošteni ili čak nepravilni). Jezgre galaksija proizvode vodik, osnovnu tvar svemira. Veličine galaksija kreću se od nekoliko desetaka svjetlosnih godina do 18 milijuna svjetlosnih godina. U nama vidljivom dijelu Svemira – Metagalaksiji – nalaze se milijarde galaksija i u svakoj od njih milijarde zvijezda. Sve se galaksije udaljavaju jedna od druge, a brzina tog "širenja" raste kako se galaksije udaljavaju. Galaksije su daleko od statičnih struktura: mijenjaju oblik i obrise, sudaraju se i apsorbiraju jedna drugu. Naša galaksija trenutno guta patuljastu galaksiju Strijelac. Za otprilike 5 milijardi godina dogodit će se "sudar svjetova". Susjedne galaksije Mliječna staza i maglica Andromeda polako se ali neizbježno kreću jedna prema drugoj brzinom od 500 tisuća km/h.

Naša galaksija se zove Mliječni put i sastoji se od 150 milijardi zvijezda. Ovu skupinu zvijezda za vedrih noći vidimo kao traku Mliječne staze. Sastoji se od jezgre i nekoliko spiralnih ogranaka. Njegove dimenzije su 100 tisuća svjetlosnih godina. Starost galaksije je oko 15 milijardi godina. Najbliža galaksija Mliječnoj stazi (koju svjetlosni snop doseže za 2 milijuna godina) je maglica Andromeda. Većina zvijezda u našoj galaksiji koncentrirana je u divovskom "disku" u obliku bikonveksne leće debljine oko 1500 svjetlosnih godina. Zvijezde i maglice unutar Galaksije kreću se u vrlo složenim orbitama. Prije svega, oni sudjeluju u rotaciji Galaksije oko svoje osi brzinom od približno 250 km/s. Sunce se nalazi na udaljenosti od oko 30 tisuća svjetlosnih godina od središta galaksije. Tijekom svog postojanja Sunce je napravilo oko 25 okretaja oko svoje osi rotacije.

Proces formiranja galaksija - za razliku od formiranja zvijezda i sinteze elemenata unutar njih - još nije dobro shvaćen. Godine 1963., na granici vidljivog svemira, otkrili su kvazari(kvazizvjezdani radio izvori) najsnažniji su izvori radio emisija u Svemiru s luminozitetom stotinama puta većim od luminoziteta galaksija i veličinama desetke puta manjim od njih. Pretpostavljalo se da kvazari predstavljaju jezgre novih galaksija i stoga se proces formiranja galaksija nastavlja do danas.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Nedržavna obrazovna ustanova

visoko stručno obrazovanje

SAŽETAK

prema konceptu moderne prirodne znanosti

na temu: “Evolucija i struktura galaksije”

Moskva 2013

Uvod

1. Evolucija galaksija

2. Građa galaksija

3. Građa naše galaksije (Mliječni put)

Zaključak

Bibliografija

Uvod

U ovom trenutku ne postoji zadovoljavajuća teorija o podrijetlu i evoluciji galaksija. Postoji nekoliko suprotstavljenih hipoteza za objašnjenje ovog fenomena, ali svaka ima svoje ozbiljne probleme. Prema hipotezi inflacije, nakon pojave prvih zvijezda u Svemiru, započeo je proces njihovog gravitacijskog sjedinjavanja u klastere, a zatim u galaksije. Nedavno je ova teorija dovedena u pitanje. Moderni teleskopi mogu "gledati" toliko daleko da vide objekte koji su postojali otprilike 400 tisuća godina nakon Velikog praska. Otkriveno je da su u to vrijeme već postojale potpuno formirane galaksije. Pretpostavlja se da je između pojave prvih zvijezda i gore navedenog razdoblja razvoja Svemira prošlo premalo vremena, a prema teoriji Velikog praska galaksije jednostavno ne bi imale vremena nastati.

Još jedna uobičajena hipoteza je da se kvantne vibracije stalno pojavljuju u vakuumu. Dogodile su se i na samom početku postojanja Svemira, kada je tekao proces inflatornog širenja Svemira, širenja superluminalnom brzinom. To znači da su se same kvantne fluktuacije proširile (od latinskog fluctuatio - titranje), i to do veličina koje su možda mnogo, mnogo puta veće od njihove početne veličine. One od njih koje su postojale u trenutku prestanka inflacije ostale su “napuhane” i tako su se pokazale prve gravitirajuće nehomogenosti u Svemiru. Ispostavilo se da je materija imala oko 400 tisuća godina da prođe kroz gravitacijsku kompresiju oko tih nehomogenosti i formira plinske maglice. A tada je započeo proces nastajanja zvijezda i pretvaranja maglica u galaksije.

1. Evolucija galaksija

Formiranje galaksija smatra se prirodnom fazom u evoluciji svemira, koja se odvija pod utjecajem gravitacijskih sila. Navodno je prije otprilike 14 milijardi godina počelo razdvajanje protoklastera u primarnoj tvari (proto od grčkog - prvi). U protoklasterima su se skupine galaksija razdvojile tijekom različitih dinamičkih procesa. Raznolikost oblika galaksija povezana je s raznolikošću početnih uvjeta za nastanak galaksija. Kontrakcija galaksije traje oko 3 milijarde godina. Tijekom tog vremena, oblak plina se pretvara u zvjezdani sustav. Zvijezde nastaju gravitacijskom kompresijom oblaka plina. Kada središte komprimiranog oblaka dosegne gustoću i temperaturu dovoljnu za učinkovito odvijanje termonuklearnih reakcija, zvijezda se rađa. U dubinama masivnih zvijezda događa se termonuklearna fuzija kemijskih elemenata težih od helija. Ovi elementi ulaze u primarnu okolinu vodika i helija tijekom zvjezdanih eksplozija ili tijekom tihog istjecanja tvari sa zvijezdama. Elementi teži od željeza nastaju tijekom ogromnih eksplozija supernove. Dakle, zvijezde prve generacije obogaćuju primarni plin kemijskim elementima težim od helija. Ove zvijezde su najstarije i sastoje se od vodika, helija i vrlo malih količina teških elemenata. Kod zvijezda druge generacije primjesa teških elemenata je uočljivija, budući da nastaju iz primarnog plina koji je već obogaćen teškim elementima. Proces rađanja zvijezda odvija se uz stalnu kompresiju galaksije, pa se stvaranje zvijezda događa sve bliže središtu sustava, a što je bliže središtu, to bi u zvijezdama trebalo biti više teških elemenata. Ovaj se zaključak dobro slaže s podacima o obilju kemijskih elemenata u zvijezdama u aureoli naše Galaksije i eliptičnih galaksija. U rotirajućoj galaksiji, zvijezde budućeg haloa formiraju se u ranijoj fazi kontrakcije, kada rotacija još nije utjecala na ukupni oblik galaksije.

Dokaz ove ere u našoj Galaksiji su kuglasti zvjezdani skupovi. Kada kompresija protogalaksije prestane, kinetička energija nastalih disk zvijezda jednaka je energiji kolektivne gravitacijske interakcije. U ovom trenutku stvaraju se uvjeti za formiranje spiralne strukture, a rađanje zvijezda događa se u spiralnim granama, u kojima je plin prilično gust. Ovo su zvijezde treće generacije. To uključuje naše Sunce. Zalihe međuzvjezdanog plina postupno se troše, a rađanje zvijezda postaje manje intenzivno. Za nekoliko milijardi godina, kada sve rezerve plina budu iscrpljene, spiralna galaksija će se pretvoriti u lentikularnu galaksiju, koja se sastoji od blijedih crvenih zvijezda. Eliptične galaksije već su u ovoj fazi: sav plin u njima potrošen je prije 10-15 milijardi godina. Starost galaksija približno je jednaka starosti svemira. Jedna od tajni astronomije ostaje pitanje što su jezgre galaksija. Vrlo važno otkriće je da su neke galaktičke jezgre aktivne. Ovo otkriće bilo je neočekivano. Ranije se vjerovalo da galaktička jezgra nije ništa više od skupine stotina milijuna zvijezda. Pokazalo se da se i optička i radio emisija nekih galaktičkih jezgri mogu mijenjati tijekom nekoliko mjeseci. To znači da se u kratkom vremenu iz jezgri oslobađa ogromna količina energije, stotinama puta veća od one koja se oslobađa tijekom eksplozije supernove. Takve se jezgre nazivaju "aktivne", a procesi koji se u njima odvijaju nazivaju se "aktivnost". Godine 1963. otkriveni su objekti novog tipa smješteni izvan granica naše galaksije. Ovi objekti imaju zvjezdasti izgled. S vremenom su ustanovili da je njihov sjaj više desetaka puta veći od sjaja galaksija! Najčudesnija stvar je da se njihova svjetlina mijenja. Snaga njihovog zračenja tisućama je puta veća od snage aktivnih jezgri. Ti su objekti nazvani kvazari. Danas se vjeruje da su jezgre nekih galaksija kvazari.

Znanstvenici su počeli ozbiljno pristupati problemu evolucije galaksija sredinom 1940-ih. Ove su godine obilježene nizom važnih otkrića u zvjezdanoj astronomiji. Moglo se doznati da među zvjezdanim jatama, otvorenim i kuglastim, ima mladih i starih, a znanstvenici su čak uspjeli procijeniti njihovu starost. Bilo je potrebno provesti svojevrsni popis stanovništva u galaksijama različitih tipova i usporediti rezultate. U kojim galaksijama (eliptične ili spiralne), u kojim klasama galaksija prevladavaju mlađe ili starije zvijezde. Takva bi studija dala jasnu naznaku smjera evolucije galaksija i omogućila bi razjašnjenje evolucijskog značenja Hubbleove klasifikacije galaksija. Ali prvo su astronomi morali otkriti brojčani odnos između različitih tipova galaksija. Izravno proučavanje fotografija snimljenih na zvjezdarnici Mount Wilson omogućilo je Hubbleu da dobije sljedeće rezultate: eliptične galaksije - 23%, spiralne galaksije - 59%, prečkaste spirale - 15%, nepravilne - 3%.

Astrofizičar Edwin Powell Hubble predložio je zanimljivu klasifikaciju galaksija 1926. godine i poboljšao je 1936. godine. Ta se klasifikacija naziva "Hubble Tuning Fork". Sve do svoje smrti 1953. Hubble je unaprijedio svoj sustav, a nakon njegove smrti to je učinio američki astronom Allan Rex Samndige koji je 1961. godine uveo značajne inovacije u Hubbleov sustav. zvijezda tamna tvar galaksija mliječni put

Međutim, 1948. godine astronom Jurij Nikolajevič Efremov obradio je podatke iz kataloga galaksija američkog astronoma Harlowa Shapleya i istraživačkog centra NASA-e. Ames i došao do sljedećih zaključaka: eliptične galaksije su u prosjeku 4 magnitude blijeđe od spiralnih galaksija u apsolutnoj magnitudi. Među njima ima mnogo patuljastih galaksija. Ako uzmemo u obzir tu okolnost i preračunamo broj galaksija po jedinici volumena, ispada da ima otprilike 100 puta više eliptičnih galaksija nego spiralnih. Većina spiralnih galaksija su divovske galaksije, većina eliptičnih galaksija su patuljaste galaksije. Naravno, između obje postoji određena razlika u veličini; postoje eliptične divovske galaksije i spiralni patuljasti, ali vrlo je malo i jednog i drugog. Godine 1947. H. Shapley je skrenuo pozornost na činjenicu da se broj svijetlih superdivova postupno smanjuje kako se krećemo od nepravilnih galaksija prema spiralnim, a zatim prema eliptičnim. Ispostavilo se da su upravo nepravilne galaksije i galaksije s jako razgranatim granama mlade. H. Shapley je tada izrazio ideju da se ne mora nužno dogoditi prijelaz galaksija iz jedne klase u drugu. Moguće je da su sve galaksije bile formirane onako kako ih mi vidimo, a zatim su samo polako evoluirale u smjeru izglađivanja i zaokruživanja svojih oblika. Vjerojatno nema jednosmjerne promjene u galaksijama. H. Shapley je skrenuo pozornost na još jednu važnu okolnost. Dvostruke galaksije nisu rezultat sudara jedne galaksije i zarobljavanja druge. Spiralne galaksije često koegzistiraju u takvim parovima s eliptičnima. Takvi su galaktički parovi, po svoj prilici, nastali zajedno. U ovom slučaju nemoguće je pretpostaviti da su prošli bitno drugačiji razvojni put. Godine 1949. sovjetski astronom Boris Vasiljevič Kukarkin skrenuo je pozornost na postojanje ne samo parnih galaksija, već i klastera galaksija. U međuvremenu, starost klastera galaksija, sudeći prema podacima nebeske mehanike, ne može premašiti 10-12 milijardi godina. Tako se pokazalo da su u Metagalaksiji gotovo istovremeno nastale galaksije različitih oblika. To znači da je prijelaz svake galaksije tijekom njenog postojanja iz jedne vrste u drugu potpuno nepotreban.

2. Struktura galaksija

Galamktik (starogrčki GblboYabt - Mliječni put) je gravitacijski vezan sustav zvijezda, međuzvjezdanog plina, prašine i tamne tvari. Svi objekti unutar galaksija sudjeluju u kretanju u odnosu na zajednički centar mase. Galaksije su izuzetno udaljeni objekti; udaljenost do najbližih obično se mjeri u megaparsecima, a do udaljenih - u jedinicama crvenog pomaka z. Upravo zbog njihove udaljenosti samo ih se tri mogu razaznati na nebu golim okom: Andromedina maglica (vidljiva na sjevernoj hemisferi), Veliki i Mali Magellanov oblak (vidljiva na južnoj hemisferi). Nije bilo moguće razlučiti slike galaksija do pojedinačnih zvijezda sve do početka 20. stoljeća. Do ranih 1990-ih nije bilo više od 30 galaksija u kojima su se mogle vidjeti pojedinačne zvijezde, a sve su one bile dio Lokalne grupe. Nakon lansiranja svemirskog teleskopa Hubble i puštanja u rad 10-metarskih zemaljskih teleskopa, broj galaksija u kojima je bilo moguće razlikovati pojedine zvijezde naglo se povećao. Jedan od neriješenih problema u strukturi galaksija je tamna tvar, koja se očituje samo u gravitacijskoj interakciji. Može činiti do 90% ukupne mase galaksije, a može ga i potpuno izostati, kao kod patuljastih galaksija.

Galaksija se sastoji od diska, aureole i korone.

1. Halo (sferična komponenta Galaksije). Njegove su zvijezde koncentrirane prema središtu galaksije, a gustoća materije, visoko u središtu galaksije, prilično brzo opada s udaljenošću od njega.

2. Izbočina je središnji, najgušći dio aureole unutar nekoliko tisuća svjetlosnih godina od središta Galaksije.

3. Zvjezdani disk (ravna komponenta Galaksije). Izgleda kao dvije ploče presavijene na rubovima. Koncentracija zvijezda u disku mnogo je veća nego u aureoli. Zvijezde unutar diska kreću se kružnim putanjama oko središta Galaksije. Sunce se nalazi u zvjezdanom disku između spiralnih krakova.

Središnje, najkompaktnije područje Galaksije naziva se jezgrom. Jezgra ima visoku koncentraciju zvijezda, s tisućama zvijezda u svakom kubnom parseku. U središtu gotovo svake galaksije nalazi se vrlo masivno tijelo - crna rupa - s tako snažnom gravitacijom da je njezina gustoća jednaka ili veća od gustoće atomskih jezgri. Zapravo, svaka crna rupa je malena u prostoru, ali u smislu mase to je jednostavno monstruozna, bijesno rotirajuća jezgra. Naziv "crna rupa" očito je nesretan, jer to uopće nije rupa, već vrlo gusto tijelo sa snažnom gravitacijom - takvom da čak ni svjetlosni fotoni ne mogu pobjeći iz njega. A kad crna rupa akumulira previše mase i kinetičke energije rotacije, u njoj se poremeti ravnoteža mase i kinetičke energije, pa ona iz sebe izbacuje krhotine, koje (najmasivnije) postaju male crne rupe drugog reda, manji fragmenti postaju buduće zvijezde, kada skupe velike vodikove atmosfere iz galaktičkih oblaka, a mali fragmenti postaju planeti, kada sakupljeni vodik nije dovoljan za početak termonuklearne fuzije. Mislim da su galaksije nastale od masivnih crnih rupa, štoviše, u galaksijama se odvija kozmičko kruženje materije i energije. Prvo, crna rupa apsorbira materiju raspršenu u Metagalaksiji: u ovom trenutku, zahvaljujući svojoj gravitaciji, ona djeluje kao "usisivač prašine i plina". Vodik raspršen u Metagalaksiji se koncentrira oko crne rupe, te se formira sferna nakupina plina i prašine. Rotacija crne rupe povlači plin i prašinu, uzrokujući spljoštenje sferičnog oblaka, formirajući središnju jezgru i krakove. Nakon nakupljanja kritične mase, crna rupa u središtu oblaka plina i prašine počinje izbacivati ​​krhotine (fragmentoide), koji se od nje odvajaju s velikim ubrzanjem, dovoljnim da budu bačeni u kružnu orbitu oko središnje crne rupe. U orbiti, u interakciji s oblacima plina i prašine, ti fragmentoidi gravitacijski hvataju plin i prašinu. Veliki fragmentoidi postaju zvijezde. Crne rupe svojom gravitacijom uvlače kozmičku prašinu i plin koji se padajući na takve rupe jako zagrijavaju i emitiraju X-zrake. Kada količina materije oko crne rupe postane rijetka, njen sjaj naglo opada. Zbog toga neke galaksije imaju sjajan sjaj u središtu, dok druge nemaju. Crne rupe su poput kozmičkih “ubojica”: njihova gravitacija privlači čak i fotone i radio valove, zbog čega sama crna rupa ne emitira i izgleda kao potpuno crno tijelo. Ali, vjerojatno, povremeno se gravitacijska ravnoteža unutar crnih rupa poremeti i one počnu izbacivati ​​nakupine superguste materije s jakom gravitacijom, pod utjecajem koje te nakupine poprimaju sferni oblik i počinju privlačiti prašinu i plin iz okolnog prostora. . Od uhvaćene tvari nastaju na tim tijelima čvrste, tekuće i plinovite ljuske. Što je masivniji bio ugrušak superguste materije (fragmentoida) koji je izbacila crna rupa, to će više prašine i plina skupiti iz okolnog prostora (ako, naravno, te tvari ima u okolnom prostoru). Gotovo sva molekularna tvar međuzvjezdanog medija koncentrirana je u prstenastom području galaktičkog diska (3-7 kpc). Vidljivo zračenje iz središnjih područja Galaksije potpuno je skriveno od nas debelim slojevima apsorbirajuće tvari.

Postoje tri vrste galaksija: spiralne, eliptične i nepravilne. Spiralne galaksije imaju dobro definiran disk, krakove i aureole. U središtu je gusta skupina zvijezda i međuzvjezdane tvari, a u samom središtu crna rupa. Krakovi se u spiralnim galaksijama protežu od središta i zavijaju udesno ili ulijevo ovisno o rotaciji jezgre i crne rupe (točnije supergustog tijela) u njezinu središtu. U središtu galaktičkog diska nalazi se sferna kondenzacija koja se naziva izbočina. Broj grana (krakova) može biti različit: 1, 2, 3,... ali najčešće postoje galaksije sa samo dva kraka. U galaksijama, aureola uključuje zvijezde i vrlo rijetku plinovitu tvar koja nije uključena u spirale ili disk. Živimo u spiralnoj galaksiji koja se zove Mliječni put, a za vedrih dana naša je galaksija jasno vidljiva na noćnom nebu kao široka, bjelkasta pruga preko neba. Naša Galaksija vidljiva nam je u profilu. Kuglasti skupovi u središtu galaksija praktički su neovisni o položaju galaktičkog diska. Krakovi galaksija sadrže relativno mali dio svih zvijezda, ali su u njima koncentrirane gotovo sve vruće zvijezde velikog sjaja. Zvijezde ovog tipa astronomi smatraju mladima, pa se spiralni krakovi galaksija mogu smatrati mjestom nastanka zvijezda. Eliptične galaksije često se nalaze u gustim klasterima spiralnih galaksija. Imaju oblik elipsoida ili lopte, a sferni su obično veći od elipsoidnih. Brzina rotacije elipsoidnih galaksija je manja od brzine spiralnih galaksija, zbog čega se njihov disk ne formira. Takve su galaksije obično zasićene kuglastim skupovima zvijezda. Eliptične galaksije, vjeruju astronomi, sastoje se od starih zvijezda i gotovo su potpuno lišene plina. Nepravilne galaksije obično imaju malu masu i volumen te sadrže malo zvijezda. U pravilu su to sateliti spiralnih galaksija. Obično imaju vrlo malo kuglastih skupova zvijezda. Primjeri takvih galaksija su sateliti Mliječne staze – Veliki i Mali Magellanov oblak. Ali među nepravilnim galaksijama postoje i male eliptične galaksije.

3. Struktura naše galaksije (Mliječni put)

Mliječni put - od lat. via lactea "mliječni put"

U sovjetskoj astronomskoj školi Mliječni put se jednostavno nazivao "naša galaksija" ili "sustav Mliječnog puta"; Izraz "Mliječni put" korišten je za označavanje vidljivih zvijezda koje promatraču optički čine Mliječni put.

Promjer galaksije je oko 30 tisuća parseka (oko 100 000 svjetlosnih godina, 1 kvintilijun kilometara) s procijenjenom prosječnom debljinom od oko 1000 svjetlosnih godina. Galaksija sadrži, prema najnižoj procjeni, oko 200 milijardi zvijezda (suvremene procjene kreću se od 200 do 400 milijardi). Većina zvijezda nalazi se u obliku ravnog diska. Od siječnja 2009. masa Galaksije procijenjena je na 3·10 12 solarnih masa, odnosno 6·10 42 kg. Većina mase Galaksije nije sadržana u zvijezdama i međuzvjezdanom plinu, već u nesvjetlećoj aureoli tamne tvari. Tek 1980-ih astronomi su sugerirali da je Mliječni put spiralna galaksija s prečkama, a ne obična spiralna galaksija. Ovu pretpostavku potvrdio je 2005. svemirski teleskop Lyman Spitzer, koji je pokazao da je središnja šipka naše galaksije veća nego što se mislilo. Mlade zvijezde i zvjezdani skupovi, čija starost ne prelazi nekoliko milijardi godina, koncentrirani su u blizini ravnine diska. Oni čine takozvanu ravnu komponentu. Među njima su mnoge svijetle i vruće zvijezde. Plin u disku galaksije također je koncentriran uglavnom u blizini njegove ravnine. Neravnomjerno je raspoređen, tvoreći brojne oblake plina - od divovskih oblaka heterogene strukture, veličine preko nekoliko tisuća svjetlosnih godina, do malih oblaka veličine ne više od parseka. U središnjem dijelu Galaksije nalazi se zadebljanje zvano izbočina, promjera oko 8 tisuća parseka. Središte galaktičke jezgre nalazi se u zviježđu Strijelca. Udaljenost od Sunca do središta Galaksije je 8,5 kiloparseka (2,62·10 17 km, ili 27 700 svjetlosnih godina). U središtu Galaksije, po svemu sudeći, postoji supermasivna crna rupa oko koje se, pretpostavlja se, okreće crna rupa prosječne mase i orbitalnog perioda od oko 100 godina te nekoliko tisuća relativno malih. Njihov kombinirani gravitacijski učinak na susjedne zvijezde uzrokuje da se potonje kreću neobičnim putanjama. Postoji pretpostavka da većina galaksija ima supermasivne crne rupe u svojoj jezgri. Središnja područja Galaksije karakterizira jaka koncentracija zvijezda: svaki kubni parsek u blizini središta sadrži ih mnogo tisuća. Udaljenosti između zvijezda desetke su i stotine puta manje nego u blizini Sunca. Kao i kod većine drugih galaksija, raspodjela mase u Mliječnoj stazi je takva da orbitalna brzina većine zvijezda u ovoj Galaksiji ne ovisi značajno o njihovoj udaljenosti od središta. Dalje od središnjeg mosta prema vanjskom krugu, uobičajena brzina rotacije zvijezda je 210-240 km/s. Dakle, takva raspodjela brzine, kakva nije zabilježena u Sunčevom sustavu, gdje različite orbite imaju različite brzine rotacije, jedan je od preduvjeta za postojanje tamne tvari. Vjeruje se da je duljina galaktičke trake oko 27 000 svjetlosnih godina. Ova traka prolazi središtem galaksije pod kutom od 44 ± 10 stupnjeva u odnosu na liniju između našeg Sunca i središta galaksije. Sastoji se uglavnom od crvenih zvijezda, koje se smatraju vrlo starim. Skakač je okružen prstenom koji se naziva "prsten od pet kiloparseka". Ovaj prsten sadrži većinu galaksijskog molekularnog vodika i aktivno je područje stvaranja zvijezda u našoj galaksiji. Ako se promatra iz galaksije Andromeda, galaktička traka Mliječnog puta bila bi njezin svijetli dio.

Naša galaksija pripada klasi spiralnih galaksija, što znači da Galaksija ima spiralne krake smještene u ravnini diska. Disk je uronjen u sferni halo, a oko njega je sferna kruna. Sunčev sustav nalazi se na udaljenosti od 8,5 tisuća parseka od galaktičkog centra, u blizini ravnine galaksije (odmak od sjevernog pola galaksije je samo 10 parseka), na unutarnjem rubu kraka koji se naziva Orionov krak. . Ovaj raspored ne omogućuje vizualno promatranje oblika rukava. Novi podaci iz promatranja molekularnog plina (CO) upućuju na to da naša Galaksija ima dva kraka, koji počinju na prečki u unutarnjem dijelu Galaksije. Osim toga, u unutarnjem dijelu ima još par rukava. Ti se krakovi zatim transformiraju u strukturu s četiri kraka promatranu u neutralnoj vodikovoj liniji u vanjskim dijelovima Galaksije. Većina nebeskih tijela spojena je u različite rotacijske sustave. Dakle, Mjesec se okreće oko Zemlje, sateliti divovskih planeta tvore vlastite sustave, bogate tijelima. Na višoj razini, Zemlja i ostali planeti kruže oko Sunca. Pojavilo se prirodno pitanje: je li i Sunce dio još većeg sustava? Prvo sustavno istraživanje ove problematike proveo je u 18. stoljeću engleski astronom William Herschel. Brojio je zvijezde na različitim dijelovima neba i otkrio da na nebu postoji veliki krug (kasnije je nazvan galaktički ekvator), koji dijeli nebo na dva jednaka dijela i na kojem je najveći broj zvijezda. . Osim toga, što je dio neba bliže ovom krugu, to je više zvijezda. Konačno je otkriveno da se upravo na tom krugu nalazi Mliječni put. Zahvaljujući tome, Herschel je pogodio da sve zvijezde koje smo promatrali tvore divovski zvjezdani sustav, koji je spljošten prema galaktičkom ekvatoru. U početku se pretpostavljalo da su svi objekti u svemiru dijelovi naše galaksije, iako je Kant također sugerirao da bi neke maglice mogle biti galaksije slične Mliječnoj stazi. Već 1920. pitanje postojanja izvangalaktičkih objekata izazvalo je raspravu (primjerice, poznata Velika rasprava između Harlowa Shapleya i Hebera Curtisa; prvi je branio jedinstvenost naše Galaksije). Kantova hipoteza je konačno dokazana tek 1920-ih, kada je Edwin Hubble uspio izmjeriti udaljenost do nekih spiralnih maglica i pokazati da one zbog svoje udaljenosti ne mogu biti dio Galaksije.

Zaključak

U Svemiru postoji ciklus materije čija je bit raspršivanje materije supermasivnim crnim rupama, eksplozijama novih i supernova, a zatim skupljanje raspršene materije planetima, zvijezdama i crnim rupama pomoću njihove gravitacije. Nije bilo Velikog praska, uslijed čega je naš Svemir (Metagalaksija) rođen iz singularnosti. Eksplozije (i to vrlo snažne) događaju se i događale su se u Metagalaksiji povremeno tu i tamo. Svemir ne pulsira, on jednostavno ključa, beskonačan je, a mi o njemu vrlo malo znamo i još manje ga razumijemo. Ne postoji konačna teorija koja objašnjava Svemir i procese koji se u njemu odvijaju, niti će ikada biti. Teorije i hipoteze odgovaraju stupnju razvoja naše tehnologije, naše znanosti i iskustva koje je čovječanstvo u ovom trenutku akumuliralo. Stoga se moramo odnositi prema skupljenom iskustvu što je pažljivije moguće i uvijek stavljati činjenice iznad teorije. Čim neka znanost učini suprotno, ona odmah prestaje biti otvoreni informacijski sustav i pretvara se u novu religiju. U znanosti je glavna stvar sumnja, a u vjeri vjera.

Bibliografija:

1. Wikipedia. Pristupna adresa: http://ru.wikipedia.org/wiki/

2. Agekyan T.A. Zvijezde, galaksije, metagalaksije. - M.: Nauka, 1981.

3. Vaucouleurs J. Klasifikacija i morfologija galaksija // Struktura zvjezdanih sustava. Po. s njim. - M., 1962.

4. Zeldovich Ya.B. Novikov I.D. Struktura i evolucija svemira, - M.: Nauka, 1975.

5. Levchenko I.V. Mnogostrani svemir // Otkrića i hipoteze, LLC "Intelligence Media". - 09. (67) rujna 2007.

6. Novikov I. D., Frolov V. P. Crne rupe u svemiru // Advances in Physical Sciences. - 2001. - T. 131. br. 3.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

    Hipoteze o postanku zvijezda i Sunčevog sustava te evoluciji galaksija. Teorija nastanka zvijezda iz plina zbog gravitacijske nestabilnosti. Pojam termodinamike zemljine atmosfere i stadij konvektivne ravnoteže. Transformacija zvijezde u bijelog patuljka.

    sažetak, dodan 31.08.2010

    Definicija pojma entropije i načela njezina povećanja. Razlike između dvije vrste termodinamičkih procesa - reverzibilnih i ireverzibilnih. Jedinstvo i raznolikost organskog svijeta. Građa i evolucija zvijezda i Zemlje. Podrijetlo i evolucija galaksija.

    test, dodan 17.11.2011

    Formiranje osnovnih načela kozmološke teorije - znanosti o strukturi i evoluciji Svemira. Obilježja teorija o postanku svemira. Teorija velikog praska i evolucija svemira. Struktura svemira i njeni modeli. Bit koncepta kreacionizma.

    prezentacija, dodano 12.11.2012

    Revolucija u prirodnoj znanosti, nastanak i daljnji razvoj učenja o građi atoma. Sastav, struktura i vrijeme megasvijeta. Kvarkov model hadrona. Evolucija Metagalaksije, galaksija i pojedinačnih zvijezda. Moderna slika nastanka svemira.

    kolegij, dodan 16.07.2011

    Načela nesigurnosti, komplementarnosti, identičnosti u kvantnoj mehanici. Modeli evolucije svemira. Svojstva i klasifikacija elementarnih čestica. Evolucija zvijezda. Nastanak, struktura Sunčeva sustava. Razvijanje ideja o prirodi svjetlosti.

    varalica, dodano 15.01.2009

    Struktura i evolucija svemira. Hipoteze o postanku i strukturi svemira. Stanje svemira prije Velikog praska. Kemijski sastav zvijezda prema spektralnoj analizi. Struktura crvenog diva. Crne rupe, skrivena masa, kvazari i pulsari.

    sažetak, dodan 20.11.2011

    Pojam evolucije kao procesa samorazvoja i usložnjavanja materije od njezinih najjednostavnijih oblika do nastanka složenih društvenih tvorevina. Obilježja glavnih evolucijskih teorija. Znakovi približavanja točki katastrofe. Opravdanost teorije epigeneze.

    prezentacija, dodano 01.12.2014

    Pojava klase vodozemaca (vodozemaca) veliki je korak u evoluciji kralješnjaka. Građa i karakteristike žaba razreda vodozemaca. Gmazovi, dijeleći ih u skupine. Građa guštera i krokodila. Specijalizirana struktura zmija i kornjača.

    test, dodan 24.04.2009

    Proučavanje evolucijskog obrasca životinjskog svijeta. Proučavanje karakteristika živčanog sustava difuznog, nodalnog i matičnog tipa. Građa mozga člankonožaca. Razvoj opće motoričke koordinacije u hrskavičnih riba. Faze evolucije mozga kralježnjaka.

    prezentacija, dodano 18.06.2016

    Koncept otvorenih sustava uveden od strane neklasične termodinamike. Teorije, hipoteze i modeli nastanka galaksija. Pretpostavke koje objašnjavaju širenje svemira. "Veliki prasak": njegovi uzroci i kronologija. Faze i posljedice evolucije.

Pjesnik je upitao: “Slušaj! Uostalom, ako zvijezde svijetle, to znači da nekome treba?” Znamo da su zvijezde potrebne za sjaj, a naše Sunce daje energiju potrebnu za naše postojanje. Zašto su galaksije potrebne? Ispostavilo se da su potrebne i galaksije, a Sunce ne samo da nam daje energiju. Astronomska promatranja pokazuju da postoji kontinuirano istjecanje vodika iz jezgri galaksija. Dakle, jezgre galaksija su tvornice za proizvodnju glavnog građevinskog materijala Svemira - vodika.

Vodik, čiji se atom sastoji od jednog protona u jezgri i jednog elektrona u svojoj orbiti, najjednostavniji je “građevni blok” od kojeg u dubinama zvijezda u procesu atomskih reakcija nastaju složeniji atomi. Štoviše, pokazalo se da nije slučajnost da zvijezde imaju različite veličine. Što je veća masa zvijezde, to su složeniji atomi sintetizirani u njezinim dubinama.

Naše Sunce, poput obične zvijezde, proizvodi samo helij iz vodika (koji proizvode jezgre galaksija); vrlo masivne zvijezde proizvode ugljik - glavni "građevni blok" žive tvari. Tome služe galaksije i zvijezde. Čemu služi Zemlja? Proizvodi sve potrebne tvari za postojanje ljudskog života. Zašto čovjek postoji? Znanost ne može odgovoriti na ovo pitanje, ali nas može natjerati da ponovno razmislimo o tome.

Ako nekome treba “paljenje” zvijezda, onda možda nekome treba i osoba? Znanstveni podaci pomažu nam formulirati ideju o našoj svrsi, smislu našeg života. Kad odgovaramo na ova pitanja, okrenuti se evoluciji Svemira znači razmišljati kozmički. Prirodna znanost nas uči da razmišljamo kozmički, a da se u isto vrijeme ne odvajamo od realnosti našeg postojanja.

Pitanje nastanka i strukture galaksija sljedeće je važno pitanje nastanka Svemira. Proučava ga ne samo kozmologija kao znanost o Svemiru – jedinstvenoj cjelini, već i kozmogonija (grčki “gonea” znači rađanje) – područje znanosti koje proučava nastanak i razvoj kozmičkih tijela i njihovih sustava (planetarni, izdvaja se zvjezdana, galaktička kozmogonija) .

Galaksija je golemi skup zvijezda i njihovih sustava koji imaju vlastito središte (jezgru) i drugačiji, ne samo sferni, već često i spiralni, eliptični, spljošteni ili općenito nepravilan oblik. Postoje milijarde galaksija, a svaka od njih sadrži milijarde zvijezda.

Naša galaksija se zove Mliječni put i sastoji se od 150 milijardi zvijezda. Sastoji se od jezgre i nekoliko spiralnih ogranaka. Njegove dimenzije su 100 tisuća svjetlosnih godina. Većina zvijezda u našoj galaksiji koncentrirana je u divovskom "disku" debelom oko 1500 svjetlosnih godina. Sunce se nalazi na udaljenosti od oko 30 tisuća svjetlosnih godina od središta galaksije.

Našoj najbliža galaksija (do koje svjetlosni snop putuje 2 milijuna godina) je “Andromedina maglica”. Nazvan je tako jer je upravo u zviježđu Andromeda 1917. otkriven prvi izvangalaktički objekt. Njegovo pripadanje drugoj galaksiji dokazao je 1923. E. Hubble, koji je spektralnom analizom pronašao zvijezde u ovom objektu. Kasnije su zvijezde otkrivene u drugim maglicama.

A 1963. godine otkriveni su kvazari (kvazizvjezdani radioizvori) - najsnažniji izvori radioemisije u svemiru sa sjajem stotinama puta većim od sjaja galaksija i veličinama desetke puta manjim od njih. Pretpostavljalo se da kvazari predstavljaju jezgre novih galaksija i stoga se proces formiranja galaksija nastavlja do danas.

Astronomija i istraživanje svemira

Zvijezde proučava astronomija (od grčkog "astron" - zvijezda i "nomos" - zakon) - znanost o građi i razvoju kozmičkih tijela i njihovih sustava. Ova klasična znanost doživljava svoju drugu mladost u 20. stoljeću zbog brzog razvoja tehnologije promatranja - njezine glavne metode istraživanja: reflektirajući teleskopi, prijemnici zračenja (antene) itd. U SSSR-u je 1974. godine reflektor sa zrcalom je 6 m u promjeru, skupljajući svjetlost milijune puta više od ljudskog oka.

Astronomija proučava radiovalove, svjetlost, infracrveno, ultraljubičasto, x-zrake i gama zrake. Astronomija se dijeli na nebesku mehaniku, radioastronomiju, astrofiziku i druge discipline.

Astrofizika, dio astronomije koji proučava fizikalne i kemijske pojave na nebeskim tijelima, njihovim sustavima iu svemiru, danas dobiva posebnu važnost. Za razliku od fizike koja se temelji na eksperimentu, astrofizika se temelji prvenstveno na opažanjima. Ali u mnogim slučajevima, uvjeti u kojima se materija nalazi u nebeskim tijelima i sustavima razlikuju se od onih dostupnih modernim laboratorijima (ultravisoke i ultraniske gustoće, visoke temperature itd.). Zahvaljujući tome, astrofizička istraživanja dovode do otkrića novih fizikalnih zakona.

Unutarnji značaj astrofizike određen je činjenicom da se trenutno glavna pažnja u relativističkoj kozmologiji prenosi na fiziku svemira - stanje materije i fizikalne procese koji se odvijaju u različitim fazama širenja svemira, uključujući najranije faze.

Jedna od glavnih metoda astrofizike je spektralna analiza. Prođete li snop bijele sunčeve svjetlosti kroz uski prorez, a zatim kroz staklenu trokutastu prizmu, on se raspada na sastavne boje, a na ekranu se pojavljuje pruga duginih boja s postupnim prijelazom iz crvene u ljubičastu - kontinuirani spektar. Crveni kraj spektra čine zrake koje se najmanje otklone pri prolazu kroz prizmu, ljubičasti kraj je najviše otklonjen. Svaki kemijski element odgovara dobro definiranim spektralnim linijama, što omogućuje korištenje ove metode za proučavanje tvari.

Nažalost, kratkovalno zračenje - ultraljubičasto, x-zrake i gama-zrake - ne prolaze kroz Zemljinu atmosferu i tu astronomima u pomoć priskače znanost, koja se donedavno smatrala primarno tehničkom - astronautikom (od grčkog "nautika" - umjetnost navigacije) , omogućavajući istraživanje svemira za potrebe čovječanstva pomoću zrakoplova.

Kozmonautika proučava probleme: teorije svemirskih letova - proračuni putanja i dr.; znanstveno-tehnički - projektiranje svemirskih raketa, motora, upravljačkih sustava na brodu, lansirnih postrojenja, automatskih stanica i svemirskih letjelica s ljudskom posadom, znanstvenih instrumenata, zemaljskih sustava upravljanja letom, usluga mjerenja putanje, telemetrije, organizacije i opskrbe orbitalnih stanica itd. .; medicinski i biološki - stvaranje sustava za održavanje života na brodu, kompenzacija za štetne pojave u ljudskom tijelu povezane s preopterećenjem, bestežinskim stanjem, zračenjem itd.

Povijest astronautike počinje teorijskim proračunima izlaska čovjeka u nadzemaljski svemir, koje je dao K. E. Ciolkovski u svom djelu “Istraživanje svjetskih prostora mlaznim instrumentima” (1903.). Rad na području raketne tehnologije započeo je u SSSR-u 1921. godine. Prva lansiranja raketa na tekuće gorivo izvedena su u Sjedinjenim Državama 1926. godine.

Glavne prekretnice u povijesti astronautike bile su lansiranje prvog umjetnog Zemljinog satelita 4. listopada 1957., prvi ljudski let u svemir 12. travnja 1961., lunarna ekspedicija 1969., stvaranje orbitalnih postaja s ljudskom posadom u niskim Zemljina orbita i lansiranje svemirske letjelice za višekratnu upotrebu.

Radovi su se odvijali paralelno u SSSR-u i SAD-u, no posljednjih godina došlo je do objedinjavanja napora u području istraživanja svemira. Godine 1995. proveden je zajednički projekt Mir-Shuttle u kojem su američki brodovi Shuttle korišteni za dopremanje astronauta do ruske orbitalne postaje Mir.

Sposobnost proučavanja kozmičkog zračenja na orbitalnim stanicama, koje je odgođeno Zemljinom atmosferom, doprinosi značajnom napretku na polju astrofizike.

Tema 5

Građa i evolucija zvijezda i planeta

Građa i evolucija zvijezda. Sunčev sustav i njegov nastanak. Građa i evolucija Zemlje

Građa i evolucija zvijezda

Postoje dva glavna koncepta nastanka nebeskih tijela. Prvi se temelji na nebularnom modelu formiranja Sunčevog sustava, koji je iznio francuski fizičar i matematičar Pierre Laplace, a razvio njemački filozof Immanuel Kant. U skladu s njim, zvijezde i planeti nastali su iz raspršene difuzne tvari (kozmičke prašine) postupnim sažimanjem izvorne maglice.

Prihvaćanje modela Velikog praska i širenja Svemira značajno je utjecalo na modele nastanka nebeskih tijela i dovelo do hipoteze Victora Ambartsumyana o nastanku galaksija, zvijezda i planetarnih sustava iz supergustog (koji se sastoji od najtežih elementarnih čestica - hiperona) predzvjezdanog sloja. tvar koja se nalazi u jezgrama galaksija, fragmentirajući je.

Tumačenje nebeskih tijela određeno je time koja se od dvije hipoteze smatra istinitom. V. Ambartsumyanovo otkriće zvjezdanih asocijacija koje se sastoje od vrlo mladih zvijezda koje pokušavaju pobjeći jedna od druge shvatio je kao potvrdu hipoteze o nastanku zvijezda iz izvorne superguste materije. Koja je od ta dva pojma bliža istini, odlučit će o daljnjem razvoju prirodne znanosti.

Model svemira koji se širi naišao je na nekoliko poteškoća koje su pridonijele napretku astronomije. Raspršivši se nakon Velikog praska iz točke beskonačno velike gustoće, nakupine materije bi trebale lagano usporiti jedna drugu silama međusobnog privlačenja, a njihova brzina bi trebala pasti. Ali cjelokupna masa Svemira nije dovoljna za usporavanje. Iz tog prigovora rodila se 1939. godine hipoteza o prisutnosti u Svemiru takozvanih “crnih rupa”, koje se ne vide, ali pohranjuju 9/10 mase Svemira (tj. onoliko koliko nedostaje ).

Što su "crne rupe"? Ako određena masa tvari završi u relativno malom volumenu, kritičnom za danu masu, tada se pod utjecajem vlastite gravitacije takva tvar počinje nekontrolirano sabijati. Dolazi do gravitacijskog kolapsa. Uslijed kompresije povećava se koncentracija mase i dolazi trenutak kada gravitacijska sila na površini postaje tolika da bi za njeno svladavanje bilo potrebno razviti brzinu veću od brzine svjetlosti. Dakle, “crna rupa” ništa ne propušta van niti reflektira, pa se stoga ne može detektirati. U "crnoj rupi" prostor se savija i vrijeme usporava. Ako se kompresija nastavi, tada u nekoj fazi počinju neprigušene nuklearne reakcije. Kompresija prestaje, a zatim dolazi do eksplozije protiv kolapsa, te se “crna rupa” pretvara u “bijelu rupu”. Pretpostavlja se da se "crne rupe" nalaze u jezgrama galaksija, kao super moćan izvor energije.

Sva nebeska tijela možemo podijeliti na ona koja emitiraju energiju - zvijezde, i ona koja ne emitiraju energiju - planeti, kometi, meteoriti, kozmička prašina. Energija zvijezda nastaje u njihovim dubinama nuklearnim procesima na temperaturama koje dosežu desetke milijuna stupnjeva, što je popraćeno oslobađanjem posebnih čestica goleme prodorne moći - neutrina.

Zvijezde su tvornice za proizvodnju kemijskih elemenata i izvori svjetlosti i života. Ovo rješava nekoliko problema odjednom. Zvijezde se kreću oko središta galaksije u složenim orbitama. Mogu postojati zvijezde čiji se sjaj i spektar mijenjaju - promjenjive zvijezde (Tau Ceti) i nestacionarne (mlade) zvijezde, kao i zvjezdane asocijacije čija starost ne prelazi 10 milijuna godina. Možda iz njih nastaju supernove, tijekom čijih izbijanja se oslobađa ogromna količina energije netoplinskog podrijetla i nastaju maglice (nakupine plinova).

Postoje vrlo velike zvijezde - crveni divovi i superdivovi, te neutronske zvijezde, čija je masa blizu mase Sunca, ali radijus je 1/50000 Sunčevog (10-20 km); zovu se tako jer se sastoje od ogromne hrpe neutrona).

Godine 1967. otkriveni su pulsari - kozmički izvori radijskog, optičkog, rendgenskog i gama zračenja koji na Zemlju dolaze u obliku periodički ponavljajućih izljeva. Radio pulsari (brzo rotirajuće neutronske zvijezde) imaju periode impulsa od 0,03-4 sekunde; pulsari X-zraka (dvostruke zvijezde gdje materija iz sekunde, obične zvijezde teče do neutronske zvijezde) imaju periode od nekoliko sekundi ili više.

Zanimljiva nebeska tijela kojima se često pripisuje nadnaravno značenje su kometi. Pod utjecajem sunčevog zračenja iz jezgre kometa oslobađaju se plinovi koji tvore opsežnu glavu kometa. Izloženost sunčevom zračenju i sunčevom vjetru uzrokuje stvaranje repa koji ponekad doseže milijune kilometara. Oslobođeni plinovi izlaze u svemir, zbog čega komet gubi značajan dio svoje mase svaki put kada se približi Suncu. U tom smislu, kometi žive relativno kratko (tisućljeća i stoljeća).

Nebo samo izgleda mirno. U njoj se neprestano događaju katastrofe i rađaju nove i supernove zvijezde, pri čijim se izbijanjima sjaj zvijezde povećava stotinama tisuća puta. Ove eksplozije karakteriziraju galaktički puls.

Na kraju evolucijskog ciklusa, kada se potroši svo vodikovo gorivo, zvijezda se steže do beskonačne gustoće (masa ostaje ista). Obična zvijezda pretvara se u "bijelog patuljka" - zvijezdu s relativno visokom površinskom temperaturom (od 7000 do 30000 ° C) i niskim sjajem, mnogo puta manjim od sjaja Sunca.

Pretpostavlja se da je jedna od faza u evoluciji neutronskih zvijezda nastanak nove i supernove, kada se ona povećava u volumenu, odbacuje svoj plinski omotač i oslobađa energiju u roku od nekoliko dana, sjajeći poput milijardi sunaca. Zatim, iscrpivši svoje resurse, zvijezda se zatamni, a na mjestu baklje ostaje plinska maglica.

Ako je zvijezda imala supervelike dimenzije, tada na kraju svoje evolucije čestice i zrake, jedva što su napustile površinu, odmah padaju natrag zbog gravitacijskih sila, tj. nastaje "crna rupa", koja se zatim pretvara u " bijela rupa”.

Proces evolucije zvijezda prikazan je na dijagramu.

U vedroj noći možete gledati Mliječnu stazu kako se proteže na nebu. Tisućama godina astronomi su ga promatrali sa strahopoštovanjem, polako dolazeći do spoznaje da je naše Sunce samo jedna od milijardi zvijezda u Galaksiji. S vremenom su se naši alati i tehnike poboljšali i shvatili smo da je sama Mliječna staza samo jedna od milijardi galaksija koje čine Svemir.

Zahvaljujući teoriji relativnosti i otkriću brzine svjetlosti, shvatili smo i da kada gledamo kroz prostor, gledamo u prošlost. Vidjevši objekt udaljen milijardu svjetlosnih godina, znamo da je ovako izgledao prije milijardu godina. Efekt vremenskog stroja omogućio je astronomima proučavanje evolucije galaksija.

Proces nastanka i razvoja galaksija i dalje je predmet intenzivne pozornosti i još uvijek skriva svoj dio misterija.

Formiranje galaksija

Trenutačni znanstveni konsenzus je da je sva materija u svemiru stvorena prije otprilike 13,8 milijardi godina tijekom događaja poznatog kao Veliki prasak. U početku je sva materija bila sabijena u vrlo malu kuglu beskonačne gustoće i ogromne temperature, zvanu singularnost. Odjednom se singularnost počela širiti. Ovako je počeo Svemir.

Nakon brzog širenja i hlađenja, sva je tvar bila gotovo ravnomjerno raspoređena. Tijekom nekoliko milijardi godina, gušća područja svemira počela su se međusobno gravitacijski privlačiti. Zbog toga su postali gušći, stvarajući oblake plina i velike nakupine materije.

Spiralna galaksija Messier 74, udaljena 32 milijuna svjetlosnih godina, sadrži oko 100 milijardi zvijezda. Zasluge: NASA, ESA i Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble kolaboracija

Oblaci plinovitog vodika unutar protogalaksija pretrpjeli su gravitacijski kolaps i postali prve zvijezde. Neki od tih ranih objekata bile su sićušne patuljaste galaksije, dok su drugi poprimili poznati spiralni oblik, poput naše Mliječne staze.

Galaktička spajanja

Nakon što su se formirale, te su se galaksije razvile u veće galaktičke strukture koje se nazivaju skupine, klasteri i superklasteri. S vremenom su galaksije bile privučene jedna drugoj gravitacijom i ujedinjene. Ishod tih spajanja ovisio je o masi galaksija koje su se sudarale.

Male galaksije apsorbiraju veliki susjedi, povećavajući njihovu masu. Tako je Mliječni put nedavno progutao nekoliko patuljastih galaksija, pretvorivši ih u nizove zvijezda koje kruže oko galaktičke jezgre. Ali galaksije slične veličine udružuju se u divovske eliptične galaksije.

Kada se to dogodi, fine spiralne strukture nestaju. Eliptične galaksije su među najvećim zvjezdanim asocijacijama. Još jedna posljedica ovih spajanja je da supermasivne crne rupe u svojim središtima postaju još veće.

Sudar dviju spiralnih galaksija, koji će, ako ne stvori jednu ogromnu eliptičnu galaksiju, sigurno promijeniti njihove vitke strukture. Zasluge: ESA/Hubble & NASA, priznanje: Luca Limatola

Iako sva spajanja ne rezultiraju eliptičnim strukturama, sva značajno mijenjaju strukturu spojene galaksije.

Tijekom spajanja, stvarni sudari između zvjezdanih sustava malo su vjerojatni, s obzirom na goleme udaljenosti između zvijezda. Međutim, spajanje može dovesti do gravitacijskih udarnih valova koji mogu potaknuti stvaranje novih zvijezda. To je ono što se predviđa da će se dogoditi kada se Mliječni put spoji s galaksijom Andromeda za 4 milijarde godina.

Smrt galaksija

Naposljetku, galaksije prestaju stvarati zvijezde kada im nestane zaliha hladnog plina i prašine. Formiranje zvijezda usporava se milijardama godina dok potpuno ne prestane. Međutim, tekuća spajanja osiguravaju da se sve više i više zvijezda, plina i prašine taloži u starim galaksijama, produžujući tako njihove živote.

Trenutačno se vjeruje da naša galaksija ima gotovo punu zalihu vodika, a stvaranje zvijezda će se nastaviti kako se bude trošila. Zvijezde poput Sunca mogu trajati oko 10 milijardi godina, ali najmanji crveni patuljci mogu živjeti nekoliko trilijuna godina. Zahvaljujući prisutnosti patuljastih galaksija i nadolazećem spajanju s Andromedom, Mliječni put bi mogao postojati još dulje.

Kao rezultat toga, sve galaksije u svemiru na kraju postaju gravitacijski povezane jedna s drugom i ujedinjuju se u divovske eliptične galaksije. Astronomi su nailazili na slične "fosile", a dobar primjer za to je Messier 49, supermasivna eliptična galaksija.

Eliptična galaksija Messier 49. Zasluge: Siggi Kohlert

Ove su galaksije već potrošile sve svoje rezerve plina za formiranje zvijezda i sve što im je ostalo su male, dugovječne zvijezde. Na kraju će se zvijezde jedna po jedna ugasiti.

Nakon što se naša galaksija spoji s Andromedom, nastavit će svoj put spajanja sa svim drugim obližnjim galaksijama u lokalnoj grupi. Možemo očekivati ​​da će ova supergalaksija doživjeti istu sudbinu. Dakle, evolucija galaksija odvija se tijekom milijardi godina i nastavit će se u doglednoj budućnosti.

Galaksije– divovski gravitacijski vezani sustavi zvijezda i zvjezdanih skupova, međuzvjezdanog plina i prašine te tamne tvari. U svemiru su galaksije raspoređene neravnomjerno: u jednom području možete detektirati cijelu grupu obližnjih galaksija ili možda ne detektirati niti jednu galaksiju, čak ni onu najmanju. Točan broj galaksija u promatranom svemiru nije poznat, ali je vjerojatno da je reda veličine stotinu milijardi.

Prvi uvjet Pojava galaksija u Svemiru bila je pojava nasumičnih klastera i koncentracija materije u homogenom Svemiru. Po prvi put takvu ideju iznio je I. Newton, koji je tvrdio da se materija, kad bi bila jednoliko raspršena u beskonačnom prostoru, nikada ne bi skupila u jednu masu.

Drugi uvjet pojava galaksija - prisutnost malih poremećaja, kolebanja materije koja dovode do odstupanja od homogenosti i izotropnosti prostora. Upravo su fluktuacije postale “sjeme” koje je dovelo do pojave većih zbijanja materije. Ovi se procesi mogu prikazati analogijom s procesima stvaranja oblaka u Zemljinoj atmosferi.

OPĆE KARAKTERISTIKE GALAKTIKA(VELIČINA, SVJETLOST, MASA, SASTAV)

Veličina. Pojam veličine nije striktno definiran, jer... galaksije nemaju oštre granice; njihov sjaj postupno opada s udaljenošću od središta prema van. Prividna veličina galaksija ovisi o sposobnosti teleskopa da istakne njihova vanjska područja niske svjetline naspram sjaja noćnog neba, koje nikada nije potpuno crno. Rubni dijelovi galaksija "utapaju" se u njegovoj slaboj svjetlosti. Za objektivnu procjenu veličine galaksija, određena razina površinske svjetline ili, kako kažu, određena izofota (ovo je naziv linije duž koje površinska svjetlina ima stalnu vrijednost) konvencionalno se uzima kao njihova granica.

Sjaj galaksija(tj. ukupna snaga zračenja) varira čak iu većim granicama od njihove veličine - od nekoliko milijuna solarnih luminoziteta (Lc) za najmanje galaksije do nekoliko stotina milijardi Lc za divovske galaksije. Ova vrijednost otprilike odgovara ukupnom broju zvijezda u galaksiji, odnosno njenoj ukupnoj masi.

Mase galaksija, kao i njihov sjaj, također se mogu razlikovati za nekoliko redova veličine - od milijun solarnih masa do tisuću milijardi solarnih masa u nekim eliptičnim galaksijama.

Sastav i struktura. Komponente Galaksije su zvijezde, razrijeđeni plin, prašina (to je međuzvjezdani medij) i kozmičke zrake. Galaksije su prije svega zvjezdani sustavi. Prostorno, zvijezde tvore dvije glavne strukturne komponente galaksije, kao da su ugniježđene jedna u drugu: brzo rotirajući zvjezdani disk, I sporo rotirajuća sferna (ili sferoidna) komponenta. Unutarnji, najsvjetliji dio sferodalne komponente naziva se oticati(od engleskog bulge - oteklina), a vanjski dio niske svjetline - zvjezdani oreol. U središtu većine galaksija nalazi se svijetlo područje tzv jezgra. U središnjem dijelu masivne galaksije, mala i brzo rotirajuća perinuklearni disk koji se također sastoji od zvijezda i plina. Veliki broj zvijezda, usko povezanih gravitacijom, kruži oko galaktičkog središta kao satelit - to je - kuglasti zvjezdani skup. Osim kuglastih zvjezdanih skupova razlikovati otvorene zvjezdane skupove. Za razliku od otvorenih zvjezdanih skupova, koji se nalaze u galaktičkom disku, kuglasti skupovi nalaze se u aureoli; mnogo su starije, sadrže mnogo više zvijezda, imaju simetričan sferni oblik i karakterizirane su povećanjem koncentracije zvijezda prema središtu skupa. Promatranja kuglastih klastera pokazuju da se oni prvenstveno pojavljuju u regijama s učinkovitim stvaranjem zvijezda, to jest, gdje je međuzvjezdani medij gušći od normalnih područja stvaranja zvijezda.

Zvijezde u otvorenim skupovima međusobno su povezane relativno slabim gravitacijskim silama, pa dok kruže oko galaktičkog središta, grozdovi mogu biti uništeni prolazeći blizu drugih skupova ili oblaka plina, u kojem slučaju zvijezde koje ih tvore postaju dio normalnog stanovništvo galaksije. Otvoreni zvjezdani skupovi nalaze se samo u spiralnim i nepravilnim galaksijama, gdje se odvijaju aktivni procesi stvaranja zvijezda.

Osim zvijezda različitih masa, kemijskog sastava i starosti, svaka galaksija sadrži razrijeđenu i blago magnetiziranu međuzvjezdani medij (plin i prašina), prodiru čestice visoke energije (kozmičke zrake). Relativna masa koja se može pripisati međuzvjezdanom mediju također je jedna od najvažnijih vidljivih karakteristika galaksija. Ukupna masa međuzvjezdane tvari jako varira od jedne do druge galaksije i obično se kreće od nekoliko desetinki postotka do 50% ukupne mase zvijezda (u rijetkim slučajevima plin čak može prevladati u masi nad zvijezdama). Sadržaj plin u galaksiji - ovo je vrlo važna karakteristika, o kojoj uvelike ovisi aktivnost procesa koji se odvijaju u galaksijama i, prije svega, proces stvaranja zvijezda. Međuzvjezdani plin sastoji se uglavnom od vodika i helija s malom primjesom težih elemenata. Ovi teški elementi nastaju u zvijezdama i zajedno s plinom koji su zvijezde izgubile završavaju u međuzvjezdanom prostoru.

Plinoviti okoliš međuzvjezdanog prostora također sadrži fino raspršenu čvrstu komponentu - međuzvjezdana prašina. Ona se očituje na dva načina. Prvo, prašina apsorbira vidljivo i ultraljubičasto svjetlo, uzrokujući sveukupno zatamnjenje i crvenilo galaksije. Najneprozirnija (zbog prašine) područja galaksije vidljiva su kao tamna područja na svijetloj, svijetloj pozadini. Posebno je mnogo neprozirnih područja u blizini ravnine zvjezdanog diska - tu je koncentriran hladni međuzvjezdani medij. Drugo, sama prašina zrači, oslobađajući akumuliranu svjetlosnu energiju u obliku dalekog infracrvenog zračenja. Ukupna masa prašine je relativno mala: nekoliko stotina puta manja je od ukupne mase međuzvjezdanog plina.

Galaksije su vrlo raznolike: među njima se mogu razlikovati sferne eliptične galaksije, disk spiralne galaksije, prečkaste galaksije, lentikularne, patuljaste, nepravilne, itd. Raznolikost promatranih oblika galaksija izazvala je želju astronoma kombinirati slične objekte i podijeliti galaksije u serije klase po svom izgledu (po morfologiji). Najčešće korištena morfološka klasifikacija galaksija temelji se na shemi koju je predložio E. Hubble 1925. i razvio 1936. Galaksije se dijele u nekoliko glavnih klasa: eliptični (E), spiralni (S), lećasti (S0) i nepravilni (Irr).

Eliptične E-galaksije Izgledaju kao eliptične ili ovalne mrlje, ne previše izdužene, čija se svjetlina postupno smanjuje s udaljenošću od središta. Obično nema unutarnje strukture (u njima nema uočljivog diska, iako se preciznim fotometrijskim mjerenjima u nekim slučajevima može posumnjati na njegovo postojanje. Također se u njima rijetko nalaze tragovi prašine ili plina)

Spiralne galaksije (S) je najčešća vrsta (njih oko polovica). Tipični predstavnici su naša galaksija i maglica Andromeda. Za razliku od eliptičnih galaksija, one imaju strukturu u obliku karakterističnih spiralnih grana. Unatoč raznolikosti oblika, spiralne galaksije imaju sličnu strukturu. U njima se promatraju tri glavne komponente: zvjezdani disk, sferoidna komponenta, svijetlo unutarnje područje koje se naziva izbočina i ravna komponenta, koja je nekoliko puta manja debljine od diska. Ravna komponenta uključuje međuzvjezdani plin, prašinu, mlade zvijezde i spiralne krakove. Naša galaksija ima sličnu strukturu.

Između tipova E i S postoji tip lentikularne galaksije (S0). Kao i S galaksije, imaju zvjezdani disk i izbočinu, ali nemaju spiralne krake. Vjeruje se da je riječ o galaksijama koje su u dalekoj prošlosti bile spiralne, ali su sada gotovo potpuno “izgubile” ili potrošile međuzvjezdani plin, a s njime i sposobnost formiranja svijetlih spiralnih grana. Svaka spiralna galaksija, ako joj se ukloni plin i mlade zvijezde, bit će klasificirana kao lentikularna.

Nepravilne Irr galaksije nemaju uređenu strukturu, nemaju spiralne grane, iako sadrže svijetla područja različite veličine (u pravilu su to područja intenzivnog zvjezdanja). Izbočina u ovim galaksijama je vrlo mala ili je potpuno odsutna. Ove galaksije imaju visok sadržaj međuzvjezdanog plina i mladih zvijezda.

Neke galaksije imaju neobično svijetlu jezgru. Galaksije s aktivnim jezgrama obično se dijele na nekoliko tipova. Postoje Seyfertove galaksije, radio galaksije, kvazari C Heifertove galaksije su imenovane u čast američkog astronoma Carla Seyferta, koji ih je prvi primijetio 1943. U nekim slučajevima, jezgre Seyfertovih galaksija su 100 milijardi puta svjetlije od Sunca. S.g. - to su, u pravilu, spiralne galaksije. Najvjerojatnija hipoteza za objašnjenje aktivnosti jezgri pretpostavlja postojanje crne rupe (s masom desetaka ili stotina milijuna solarnih masa) u središtu galaksije.

Najneobičniji od svih su objekti tzv kvazari. Engleski pojam kvazar doslovno znači "zvjezdasti radio izvor") - moćna i udaljena aktivna galaktička jezgra. Oni emitiraju iz područja s promjerom manjim od 1 svjetlosti. godine, jednaku količinu energije koju bi emitirale stotine normalnih galaksija.Unatoč neobičnoj prirodi, kvazari nisu vizualno impresivni, pa su primijećeni tek nakon 1963. godine.

Danas je najčešće stajalište da je kvazar supermasivna crna rupa koja usisava okolnu materiju. Kako se nabijene čestice približavaju crnoj rupi, one se ubrzavaju i sudaraju, što rezultira intenzivnom emisijom svjetlosti. Prema drugom gledištu, kvazari su prve mlade galaksije, a mi jednostavno promatramo proces njihovog rađanja. No, postoji i srednja, iako bi bilo točnije reći “sjedinjena” verzija hipoteze, prema kojoj je kvazar crna rupa koja upija materiju galaksije u nastajanju.

Radio galaksija je vrsta galaksije koja ima puno veću radio emisiju u usporedbi s drugim galaksijama. Izvori zračenja radiogalaksija obično se sastoje od nekoliko komponenti (jezgra, halo, radio emisije). Radiogalaksije obično imaju oblik elipse i goleme su veličine.

Nekoliko posto promatranih galaksija ne uklapa se u opisanu klasifikacijsku shemu; one se nazivaju Svojstven. Obično su to galaksije čiji je oblik izobličen jakim interakcijama sa susjednim galaksijama (takve galaksije se nazivaju međusobno djelujući. Ne postoji jasna definicija ovog pojma, a pripisivanje galaksija ovoj vrsti može biti sporno. Ponekad je bila sporna klasifikacija galaksije kao pekularnog tipa. Tako je npr. B.A. Vorontsov-Veljaminov je vjerovao da galaksije koje međusobno djeluju nisu neobične, budući da su vidljive promjene u njihovom obliku uzrokovane poremećajima bliskih susjeda. Međutim, među sustavima koji međusobno djeluju postoje objekti tako bizarnih oblika da ih je teško ne nazvati neobičnima.

Klasičan primjer pekularne galaksije je radiogalaksija Centaurus A (NGC 5128).

U zasebnu grupu se izdvajaju patuljaste galaksije- male veličine, čiji je sjaj tisućama puta manji od galaksija poput naše ili Andromedine maglice. One su najbrojnija klasa galaksija, ali njihov slabi sjaj otežava otkrivanje na velikim udaljenostima. Među njima postoje i eliptični dE, spiralni dS (vrlo rijetko) i nepravilni (dIrr). Slovo d (od engleskog dwarf - patuljak) označava pripadnost patuljastim sustavima.

Evolucija galaksija

Uočena raznolikost galaksija posljedica je različitih uvjeta u kojima su nastale. Analiza spektra i zvjezdanog sastava galaksija pokazala je da je velika većina njih vrlo stara i da su nastale prije 10-15 milijardi godina. Prema suvremenim konceptima, formiranje galaksija počelo je u ranoj eri širenja Svemira, kada je prosječna gustoća materije u Svemiru bila stotinama puta veća nego sada. Galaksije su nastale iz oblaka plina vodika i helija koji su kolabirali pod utjecajem vlastite gravitacije. U određenom stupnju kompresije počelo je intenzivno stvaranje zvijezda u protogalaktikama. Masivne zvijezde, koje su se brzo razvijale i eksplodirale kao supernove, izbacivale su u okolni prostor plin obogaćen raznim kemijskim elementima koji je nastao eksplozijom.

Nastanak diska u galaksijama povezan je s rasipanje(Disipacija energije je prijelaz dijela energije uređenih procesa (kinetičke energije tijela u gibanju, energije električne struje itd.) u energiju neuređenih procesa, u konačnici u toplinu.) energija plina u kontrakciji protogalaksije. Posjedujući određeni zakretni moment, plin je, gubeći svoju mehaničku energiju, sabijen u disk, koji je, kao rezultat stvaranja zvijezda iz plina, postupno postao zvjezdani disk.

Veliku ulogu u evoluciji galaksija odigrala je apsorpcija manjih sustava od strane velikih galaksija, koje su uništile plimne sile i obnovile masu galaksija koje su se formirale.

GOTOVI I SUPERSKUPOVI

Fotografije galaksija pokazuju da je malo doista usamljenih galaksija. Formira se oko 95% galaksija grupe galaksija.. Njima često dominira jedna masivna eliptična ili spiralna galaksija, koja zbog plimnih sila s vremenom uništava satelitske galaksije i povećava svoju masu, gutajući ih.

Jato galaksija nazivaju se asocijacije od nekoliko stotina galaksija, koje mogu sadržavati i pojedinačne galaksije i grupe galaksija. Tipično, kada se promatra u ovoj mjeri, može se identificirati nekoliko vrlo svijetlih supermasivnih eliptičnih galaksija. Takve bi galaksije trebale izravno utjecati na proces nastanka i formiranje strukture klastera.

Superklaster- najveći tip asocijacije galaksija, uključuje tisuće galaksija. Na razini superklastera, galaksije se raspoređuju u trake i niti koje okružuju goleme, tanke praznine. Oblik takvih klastera može varirati: od lanca, kao što je Markarijev lanac, do zidova, poput Velikog zida Sloana.

Lokalna grupa galaksija. Galaksija Mliječni put

Lokalna grupa galaksija je skup obližnjih galaksija, čije udaljenosti ne prelaze približno 1 milijun pc (oko 3 milijuna svjetlosnih godina). Sastoji se od dvije velike skupine i među njima razasutih patuljastih galaksija - ukupno oko 30 članova. Jednom od grupa dominira naša galaksija sa svojim obližnjim Magellanovim oblacima u veličini, masi i intenzitetu svjetlosti. U drugoj skupini glavno mjesto zauzima spiralna galaksija (Andromedina maglica), koja je još moćnija. Ona je u susjedstvu manje spiralne galaksije - M 33 u trokutu, dvije male eliptične galaksije i nekoliko patuljastih galaksija. Galaksije uključene u M. g. g., zbog svoje blizine nama, dostupne su najdetaljnijem proučavanju.

Članovi Lokalne grupe kreću se relativno jedni prema drugima, ali su povezani međusobnom gravitacijom i stoga dugo zauzimaju ograničeni prostor od oko 6 milijuna svjetlosnih godina i postoje odvojeno od drugih sličnih grupa galaksija. Vjeruje se da svi članovi Lokalne grupe imaju zajedničko podrijetlo i da su evoluirali oko 13 milijardi godina.

Naša galaksija – Mliječni put – ima oblik diska s izbočinom u središtu – jezgri, iz koje se pružaju spiralni kraci. Debljina mu je 1,5 tisuća svjetlosnih godina, a promjer 100 tisuća svjetlosnih godina. Starost naše galaksije je oko 15 milijardi godina. Rotira na prilično složen način: značajan dio njegove galaktičke materije rotira različito, kao što se planeti okreću oko Sunca, ne obraćajući pozornost na orbite kojima se kreću druga, prilično udaljena kozmička tijela, pa se brzina rotacije tih tijela smanjuje. s povećanjem njihove udaljenosti od centra. Drugi dio diska naše Galaksije vrti se čvrsto, poput glazbenog diska koji se vrti na gramofonu. Naše Sunce nalazi se u području Galaksije u kojem su brzine krute i diferencijalne rotacije jednake. Takvo se mjesto naziva korotacijski krug. Stvara posebne, mirne i stacionarne uvjete za procese stvaranja zvijezda.

Naša galaksija ima dvije male satelitske galaksije koje se nazivaju Magellanovi oblaci. Postoje Veliki i Mali Magellanovi oblaci. To su bogata područja za promatranje s instrumentima svih veličina i vidljiva su golim okom na južnoj hemisferi. Magellanovi oblaci bili su poznati pomorcima na južnoj hemisferi i u 15. stoljeću su ih zvali "Rtski oblaci". Ferdinand Magellan ih je koristio za navigaciju, kao alternativu Sjevernjači, tijekom svog putovanja oko svijeta 1519.-1521. Kad se nakon Magellanove smrti njegov brod vratio u Europu, Antonio Pigafetta (Magellanov suputnik i službeni kroničar putovanja) predložio je da se Cape Clouds nazove Magellanovim oblacima kao neka vrsta ovjekovječenja sjećanja na njega

Oba su se Oblaka prije smatrala nepravilnim galaksijama, ali su kasnije otkrivene strukturne značajke prečkastih spiralnih galaksija. Nalaze se relativno blizu jedna drugoj i tvore gravitacijski vezan (dvostruki) sustav. Oba Magellanova oblaka uronjena su u zajedničku ljusku neutralnog vodika. Osim toga, međusobno su povezani vodikovim mostom

U Magellanovim oblacima postoji mnogo zvjezdanih jata. Znanstvenici su zabilježili 1100 otvorenih grozdova u Velikom oblaku i više od 100 u Malom oblaku. U Velikom oblaku otkriveno je 35 kuglastih skupova, a u Malom oblaku 5. U Magellanovim oblacima otkriveni su kuglasti skupovi kojih nema u našoj Galaksiji. Sadrže mnogo plavih i bijelih divova. Zato su bijeli. Obični kuglasti skupovi sastoje se od crvenih divova, pa im je boja žuto-narančasta.

1). Zvijezda kao predmet proučavanja astrofizike.

2). Klasifikacije zvijezda.

3). Rađanje i evolucija zvijezda.