Tsarev Pavel

XI skolkonferens

"Lär att lära"

Galaxernas sammansättning och struktur

Elev i 8:e klass "B"

Kommunal läroanstalt realskola nr 44

Handledare:

Fysikalärare

Murmansk 2011

1. Introduktion

Ämne

Mål

Relevans

Metoder

Uppgifter:

1. Introduktion

2. Huvuddel

2.2. Sammansättning av vår galax.

2.3. Typer av galaxer.

2.4. Metagalaxi.

3. Slutsats

4.Referenser

3. Slutsats

4. Lista över referenser.

1. Arzumanyan ”Sky. Stjärnor. Universum" M. 1987.

Ladda ner:

Förhandsvisning:

XI skolkonferens

"Lär att lära!"

Galaxernas sammansättning och struktur

Elev i 8:e klass "B"

Kommunal läroanstalt realskola nr 44

Handledare:

Rubashkina Irina Vyacheslavovna

Fysikalärare

Murmansk 2011

1. Introduktion

Detta arbete är tillägnat galaxer. Det kommer att berätta att inte bara stjärnor med planeter kan bilda system, utan stjärnorna själva bildar system av högre klass - galaxer. Du kommer att lära dig om galaxernas sammansättning; som ett exempel kommer jag att beskriva vår galax som kallas "Vintergatan". Jag kommer också att berätta om andra typer av galaxer, inklusive nästan okända metagalaxer.

Ämne

Ämnet för abstraktet är galaxernas sammansättning och struktur.

Mål

Utforska strukturen, sammansättningen av galaxer och deras typer.

Relevans

Detta ämne lockar uppmärksamhet på grund av dess betydelse i studiet av yttre rymden.

Metoder

Teoretisk analys av publikationer och material från Internetresurser.

Uppgifter:

1. Ta reda på hur vår galax upptäcktes.

2. Studera strukturen i vår galax.

3.Utöka din förståelse av galaxer.

1. Introduktion

2. Huvuddel

2.1. Hur vår galax upptäcktes.

2.2. Sammansättning av vår galax.

2.3. Typer av galaxer.

2.4. Metagalaxi.

3. Slutsats

4.Referenser

2.1. Hur vår galax upptäcktes.

Den viktigaste egenskapen hos himlakroppar är deras förmåga att förenas till

system. Jorden och dess satellit månen bildar ett tvåkroppssystem. Därför att

Månens storlek är inte så liten jämfört med jordens storlek

astronomer tenderar att se jorden och månen som ett binärt system, Jupiter och

Saturnus och dess månar är exempel på rikare system. Sol, nio

planeter med sina satelliter bildas många små planeter, kometer och meteorer

system mer hög order- Solsystem.

Bildar stjärnor också system?

Den första systematiska studien av denna fråga genomfördes i den andra

hälften av 1700-talet, engelsk astronom William Herschel. Han producerade i olika

områden på himlen, antal stjärnor som observerats i synfältet för hans teleskop.

Det visade sig att en stor cirkel kan ritas på himlen och skära in hela himlen

två delar och har egenskapen att när man närmar sig den från ev

sidan ökar antalet stjärnor som är synliga i teleskopets synfält stadigt och

på själva cirkeln blir den liten. Just längs denna cirkel, som fick

namnet på den galaktiska ekvatorn, Vintergatan breder ut sig och omger himlen

en svagt lysande rand som bildas av skenet från svaga avlägsna stjärnor. Herschel

korrekt förklarade fenomenet han upptäckte genom att stjärnorna vi observerade

bildar ett gigantiskt stjärnsystem som är tillplattat mot galaktiken

ekvator.

Och ändå, även om det följer Herschels studie av strukturen hos vår stjärna

system - Galaxy studerades av kända astronomer - V. Struve, Kaptein och

andra, själva idén om existensen av galaxen som en separat

stjärnsystemet dök upp tills föremål upptäcktes

ligger utanför Galaxy. Detta hände först på 20-talet av vårt århundrade, då

det visade sig att spiral och några andra nebulosor är det

gigantiska stjärnsystem belägna på stora avstånd från oss

och jämförbar i struktur och storlek med vår Galaxy.

Det visade sig att det finns många andra stjärnsystem - galaxer, väldigt

olika i form och sammansättning, och bland dem finns det galaxer,

väldigt lik vår. Denna omständighet visade sig vara mycket viktig. Är vår

positionen inuti galaxen, å ena sidan, underlättar dess utforskning, och å andra sidan

den andra gör det svårt, eftersom det är mer fördelaktigt att studera systemets struktur

inte sett från insidan utan från utsidan.

Formen på Galaxy liknar en rund, mycket komprimerad skiva.

2.2. Sammansättning av vår galax.

I vår galax finns det flera för varje kubisk parsec

tusen stjärnor, d.v.s. i de centrala delarna av galaxen är stjärndensiteten

många gånger mer än i närheten av solen. När du rör dig bort från planet och axeln

symmetri, stjärndensiteten minskar, och med avståndet från planet

symmetri minskar mycket snabbare. Därför, om vi var överens

är en stjärna per 100 ps, ​​då skulle kroppen som beskrivs av denna gräns vara

en kraftigt komprimerad rund skiva. Om vi ​​anser att gränsen är området där stjärnan

tätheten är ännu lägre och uppgår till en stjärna per 10 000 st, sedan igen

skisserad av gränsen kommer kroppen att vara en skiva med ungefär samma form, men bara

stora storlekar. Därför är det omöjligt att säga helt definitivt om storlekarna.

Galaxer. Om vi ​​anser att gränserna för vårt stjärnsystem är de platser där

en stjärna per 1 000 st utrymme, sedan galaxens diameter

ungefär lika med 30 000 ps, ​​och dess tjocklek är 2 500 ps. Således,

Galaxen är verkligen ett mycket komprimerat system: dess diameter är 12 gånger större

tjocklek.

Antalet stjärnor i galaxen är enormt. Enligt moderna uppgifter överstiger det hundra miljarder.

Förekomsten av gas i rymden mellan stjärnor upptäcktes först av

närvaron i spektra av stjärnor av absorptionslinjer orsakade av interstellära

kalcium och interstellärt natrium. Dessa element fyller allt

utrymmet mellan betraktaren och stjärnan är inte direkt

ansluten.

Efter kalcium och natrium, närvaron av syre, kalium, titan och

andra grundämnen, såväl som några molekylära föreningar: cyanid,

kolväten etc.

Tätheten hos interstellär gas kan bestämmas av intensiteten på dess linjer. Hur

och det var att vänta, det visade sig vara väldigt litet. Densitet av interstellär

natrium, till exempel, nära galaxens plan, där det är som tätast,

motsvarar en atom per 100 m utrymme. På länge inte

lyckades upptäcka interstellärt väte, även om det förekommer mest i stjärnor

gas. Detta förklaras av särdragen hos den fysiska strukturen hos väteatomen och

arten av galaxens strålningsfält. En atom nära det galaktiska planet

väte per 2-3 cm utrymme. Den interstellära gasen är ojämnt fördelad och bildar på vissa ställen moln med en täthet

tiotals gånger högre än genomsnittet och på sina ställen skapar vakuum. När man flyttar ifrån

När det galaktiska planet närmar sig minskar den genomsnittliga tätheten av interstellär gas snabbt. Allmän

dess massa i galaxen är 0,01-0,02 av den totala massan av alla stjärnor.

Öppna kluster ligger mycket nära symmetriplanet

Galaxer. De flesta av dem ligger nästan exakt i detta plan. siffra

katalogiserade öppna stjärnhopar överstiger för närvarande

tid av tusen. Avlägsna öppna kluster går inte att särskilja, de är inte tillräckligt

rik på stjärnor. Men med hjälp av teleskop går det att särskilja relativt

närliggande öppna kluster. Därför är antalet öppna kluster tillgängliga i

Galaxen är faktiskt många fler än tusen och uppskattas till ungefär

30 tusen. Om det genomsnittliga antalet stjärnor i en öppen hop är

300 eller något mer, sedan det totala antalet stjärnor som ingår i alla spridda

galaxkluster är cirka tio miljoner.

Även större kollektiva medlemmar av galaxen är klotformade stjärnor

kluster. Dessa är mycket rika stjärnhopar, uppgår till hundratusentals,

ibland över en miljon stjärnor.

I de centrala delarna av en klothop, är stjärnor belägna mycket nära varandra.

till vän. På grund av detta smälter deras bilder samman och vissa stjärnor kan urskiljas

det är förbjudet. Det betyder inte att stjärnorna rör vid varandra. Faktiskt

även i de centrala delarna av klothopar, avstånden mellan stjärnor

enorma jämfört med storleken på själva stjärnorna.

Sammansättningen av klothopar skiljer sig väsentligt från sammansättningen av öppna hopar

kluster.

Globulära hopar är täta system som består av ett stort antal stjärnor,

därför sticker de ut skarpt bland andra objekt i galaxen. Vid det här laget

Sedan dess har 132 klothopar upptäckts som är en del av vår galax.

Det förväntas att ytterligare ett antal kommer att öppnas.

Hela uppsättningen av klotformiga hopar bildar ett slags sfäriskt system

omger galaxen och tränger samtidigt in i galaxen.

På grund av det faktum att klothopar är placerade symmetriskt längs

förhållande till centrum av galaxen, och solen är långt ifrån det, nästan alla

klothopar bör observeras på ena halvan av himlen, den där

är det galaktiska centrumet.

Om vart och ett av de kända klothoparna innehåller i genomsnitt något mindre

miljoner stjärnor, då blir det totala antalet stjärnor i klothopar cirka 100

miljon Detta är bara en tusendel av alla stjärnor i galaxen.

Det finns en annan typ av medlemmar i galaxen - de så kallade stjärnföreningarna.

De upptäcktes av akademikern V.A. Ambartsumyan, som upptäckte det

de hetaste jättestjärnorna finns på himlen som om de var åtskilda

bon. Vanligtvis i ett sådant bo finns det två till tre dussin heta stjärnor jättar

spektralklasser. Föreningen upptar en stor volym, flera stora

tiotals eller hundratals parsecs, vilket vanligtvis är ungefär detsamma som på andra platser

Galaxer inkluderar ett stort antal dvärgstjärnor och medelstora stjärnor.

ljusstyrka

Heta jättestjärnor rör sig med en hastighet av 5-10 km/s, och de behöver bara

flera hundra tusen år eller högst flera miljoner år till

lämna föreningen. Därför är det faktum att det finns heta jättar i stellar

associationer indikerar att dessa stjärnor nyligen bildades i

föreningar och har ännu inte lyckats lämna dem.

Det var upptäckten av stjärnassociationer som ledde till påståendet att tillsammans med

gamla stjärnor, det finns också unga och mycket unga stjärnor, som

stjärnbildningen i galaxen var en lång process och fortsätter idag.

dagar.

Alla stjärnor och alla andra objekt kan delas efter plats i galaxen

i tre grupper.

Objekt av den första gruppen är koncentrerade i det galaktiska planet, d.v.s. form

platta delsystem. Dessa objekt inkluderar heta superjättestjärnor och

jättar, stoft, gasmoln och öppna stjärnhopar.

Det är karakteristiskt att sammansättningen av öppna kluster huvudsakligen omfattar dessa

objekt som själva också bildar platta delsystem.

Den andra gruppen bildas av föremål som ligger lika ofta nära planet

galaxens symmetri och på avsevärt avstånd från den. De bildas

sfäriska delsystem. Bland sådana föremål finns gula och röda subdvärgar,

gula och röda jättar, klotformade hopar.

Den tredje gruppen består av mellanliggande delsystem. Det finns föremål i dem

koncentrerad mot galaxens plan, men inte lika starkt som de platta

delsystem De mellanliggande delsystemen består av röda och gula stjärnor -

jättar, gula och röda dvärgstjärnor, såväl som speciella variabla stjärnor,

kallas Mira Ceti-stjärnor, mycket starkt och felaktigt

ändra sin glans.

Det visade sig att objekt i olika delsystem inte bara skiljer sig från varandra

plats i Galaxy, men också dess hastigheter. Sfäriska föremål

delsystem har den högsta rörelsehastigheten i riktningen. Vinkelrät

till galaxens plan, och för objekt i platta delsystem denna hastighet

minsta.

Det var också möjligt att fastställa att objekten för olika delsystem skiljer sig åt och

kemisk sammansättning: stjärnor i platta delsystem är rikare på metaller än stjärnor

sfäriska delsystem.

Upptäckten av förekomsten av objekt från olika delsystem i galaxen är av stor betydelse

menande. Det visar att stjärnorna olika typer bildades i olika

platser i galaxen och under olika förhållanden.

Spiralgrenar ska komma ut från kärnan. Dessa grenar går runt kärnan

gradvis expanderar och förgrenar sig, de förlorar ljusstyrka och på något avstånd

deras spår försvinner.

Andra galaxers spiralarmar består av heta jättestjärnor och

superjättar, samt från damm och vätgas.

För att upptäcka spiralarmarna i vår galax måste vi spåra

platsen för heta jättestjärnor, samt damm och gas. Denna uppgift

visade sig vara mycket komplex på grund av det faktum att spiralstrukturen i vår galax

vi observerar inifrån och de olika delarna av spiralgrenarna projiceras på varandra

vän.

Nadezhda levererar neutral vätestrålning vid en våglängd på 21 cm

små spektra. som syftar till galaxens centrum och anticentrum, forskning

Det har ännu inte varit möjligt att utföra detta arbete, så bilden är inte komplett, men även om det är osäkert,

arrangemanget av spiralgrenar börjar dyka upp, eftersom väte

vanligtvis intill heta jättestjärnor som bestämmer formen

spiralgrenar.

Vätekomprimeringsområden bör följa mönstret av spiralstrukturen

Galaxer.

Den stora fördelen med att använda neutral vätestrålning är

att den är långvågig, finns i radioräckvidden och för den

interstellär materia är nästan helt genomskinlig - 21 centimeter

strålning når oss från de mest avlägsna områdena utan någon förvrängning

Galaxer.

På månlösa höstkvällar, långt ifrån starkt upplysta hus och gator, beundrar

stjärnhimmel, du kan se en svag vit rand som sträcker sig över allt

himmel. Det här är Vintergatan.

Vintergatan omsluter himmelssfären i en stor cirkel. Invånare i norr

jordens halvklot, på höstkvällar kan du se den delen av Vintergatan,

som passerar genom Cassiopeia, Cepheus, Swan, Eagle och Skytten, och på morgonen

andra konstellationer dyker upp. På jordens södra halvklot Vintergatan

sträcker sig från Skytten till konstellationerna Skorpionen, Kompass, Centaurus, Syd

Kors, Köl, Pil.

Vintergatan som passerar genom den stjärnklara spridningen på södra halvklotet är fantastisk

vackert och ljust. I stjärnbilderna Skytten, Skorpionen, Scutum finns många starkt glödande

stjärnmoln. Det är i denna riktning som mitten av vår galax ligger.

I samma del av Vintergatan framträder mörka moln särskilt tydligt

kosmiskt stoft - mörka nebulosor. Om det inte vore för dessa mörka,

ogenomskinliga nebulosor, sedan Vintergatan mot galaxens centrum

skulle vara tusen gånger ljusare.

Ser man på Vintergatan är det inte lätt att föreställa sig att den består av många

stjärnor osynliga för blotta ögat. Men folk kom på detta för länge sedan.

En av dessa gissningar tillskrivs vetenskapsmannen och filosofen i det antika Grekland -

Demokrit. Han levde nästan två tusen år tidigare än Galileo, som

först bevisade stjärnnaturen baserat på observationer med hjälp av ett teleskop

Vintergatan. I sin berömda "Starry Messenger" 1609, Galileo

skrev: "Jag vände mig till observationen av Vintergatans väsen eller substans, och med

med hjälp av ett teleskop visade det sig vara möjligt att göra det så tillgängligt för våra

visionen att alla tvister tystnade av sig själva tack vare klarhet och bevis,

vilket befriar mig från en långrandig debatt. Mjölkaktigt faktiskt

Vägen är inget annat än otaliga stjärnor,

placeras i grupper, oavsett vilket område du riktar teleskopet mot, omedelbart

ett stort antal stjärnor blir synliga, varav en hel del

ljusa och ganska särskiljbara, men antalet svagare stjärnor tillåter inte

ingen räkning."

Vilket förhållande har Vintergatans stjärnor till solens enda stjärna?

system, till vår sol? Svaret är nu allmänt känt. Solen är en av stjärnorna

av vår galax. Vilken plats upptar solen?

Vintergatan? Från det faktum att Vintergatan omsluter vår himmel

stor cirkel, drog forskarna slutsatsen att solen ligger nära huvudet

Vintergatans plan.

För att få en mer exakt uppfattning om solens position i Vintergatan, och

föreställ dig sedan hur formen på vår galax är i rymden,

astronomer använde stjärnräkningsmetoden.

Poängen är att de i olika delar av himlen räknar antalet stjärnor i

successiva intervall av stjärnstorlekar. Om vi ​​antar att ljusstyrkan

stjärnor är desamma, då kan man utifrån den observerade ljusstyrkan bedöma avstånden till

stjärnor

Baserat på dessa beräkningar drogs slutsatsen om "oblateness" redan på 1700-talet.

av vår galax.

Galaxen innehåller minst 150 000 000 000 stjärnor som liknar vår sol. I

nära den centrala delen av galaxen är stjärndensiteten miljontals gånger större,

än nära solen. Att delta i galaxens rotation rusar vår sol med

hastighet på mer än 220 km/s, vilket gör ett varv vart 225 miljoner år.

Galaxen har en komplex struktur och komplex sammansättning. Modern forskning

Galaxer kräver 1900-talsteknik, men forskning har börjat

Galaxer med en nyfiken blick som sträcker sig över våra huvuden

Vintergatan.

2.3. Typer av galaxer.

Förutom vår galax finns det många andra galaxer i universum.

Deras utseende är extremt varierat och några av dem är mycket pittoreska.

För varje galax, oavsett hur komplext dess yttre mönster, är det möjligt

att hitta en annan galax, mycket lik den, vid första anblicken en dubbel.

Men en närmare titt kommer alltid att avslöja märkbara skillnader i

vilket par av galaxer som helst, och de flesta galaxer är väldigt olika varandra

vän med sitt utseende.

Alla galaxer är indelade i tre huvudtyper:

1) elliptisk, betecknad E;

2) spiral, betecknad S;

3) felaktig, betecknad av J

Elliptiska galaxer är den mest inexpressiva typen av galaxer till utseendet. De har

utseende av släta ellipser eller cirklar med en gradvis minskning av ljusstyrkan från mitten till

periferi. Elliptiska galaxer består av en andra typ av befolkning. De

byggd av stjärnor av röda och gula jättar, röda och gula dvärgar och

ett antal vita stjärnor med inte särskilt hög ljusstyrka. Ingen

vit-blå superjättar och jättar, varav grupper kan vara

observeras i form av ljusa klumpar, vilket ger struktur till systemet. Nej

stoftmateria, som i de galaxer där den finns skapar mörker

ränder som skuggar formen på stjärnsystemet. Därför externt elliptisk

Galaxer skiljer sig från varandra huvudsakligen i en egenskap - stor eller

mindre kompression.

Det visade sig att det inte finns några särskilt starkt komprimerade elliptiska galaxer, en indikator

kompressionerna 8, 9 och 10 inträffar inte. De mest komprimerade elliptiska galaxerna är

detta är E 7. Vissa har kompressionsindex på 0. Sådana galaxer är praktiskt taget inte det

komprimerad.

Elliptiska galaxer i galaxhopar är jättegalaxer, medan

medan elliptiska galaxer utanför kluster är dvärgar i galaxvärlden.

Spiralgalaxer är en av de mest pittoreska typerna av galaxer i universum.

Spiralgalaxer är ett exempel på dynamisk form. Deras vackra

grenar som dyker upp från den centrala kärnan och tycks förlora sin kontur bortom

utanför galaxen, indikerar kraftfull, snabb rörelse. Förvånar

Det finns också en mängd olika former och mönster av spiralgrenar.

Kärnorna i sådana galaxer är alltid stora och utgör vanligtvis ungefär hälften

den observerade storleken på själva galaxen.

Vanligtvis har en galax två spiralarmar som har sitt ursprung vid

motsatta punkter i kärnan, utvecklas på ett liknande symmetriskt sätt och

förlorade i motsatta delar av galaxens periferi.

Det har bevisats att ett starkt komprimerat stjärnsystem inte kan bli

svagt komprimerad. Den motsatta övergången är också omöjlig. Alltså, elliptisk

galaxer kan inte förvandlas till spiraler och spiraler till elliptiska.

Dessa två typer representerar olika evolutionära vägar orsakade av

olika kompressionssystem. Och olika kompression beror på olika

mängden rotation av systemen. De galaxer som under bildandet tog emot

tillräcklig mängd rotation, antog en mycket komprimerad form, utvecklade de

spiralgrenar. Galaxer vars materia efter bildandet hade mindre

mängden rotation visade sig vara mindre komprimerad och utvecklas i formen

elliptiska galaxer.

Förekommer stort antal galaxer av oregelbunden form, utan några vanliga

mönster av strukturell struktur.

En galaxs oregelbundna form kan bero på att den inte hann med

ta rätt form på grund av den låga densiteten av materia i den eller på grund av

ung ålder. Det finns en annan version: galaxen kan bli oregelbunden i

en konsekvens av formförvrängning som ett resultat av interaktion med en annan galax.

Båda sådana fall förekommer bland oregelbundna galaxer, kanske med detta

Uppdelningen av oregelbundna galaxer i två undertyper är associerad.

J1-subtypen kännetecknas av en relativt hög ytljusstyrka och

komplexiteten hos oregelbunden struktur. Fransk astronom Vaucouleurs i vissa

galaxer av denna subtyp upptäckte tecken på en förstörd spiralstruktur.

Dessutom märkte Vaucouleurs att galaxer av denna subtyp ofta finns

i par. Förekomsten av enstaka galaxer är också möjlig. Detta förklaras

att ett möte med en annan galax kunde ha ägt rum tidigare, nu

galaxerna separerade, men för att återigen ta rätt form de

det tar lång tid.

En annan undertyp, J 2, har en mycket låg ytljusstyrka. Denna egenskap

skiljer dem från galaxer av alla andra typer. Galaxer av denna undertyp

De kännetecknas också av frånvaron av en uttalad struktur.

Om en galax har en mycket låg ytljusstyrka vid vanlig linjär

storlek betyder detta att stjärndensiteten i den är mycket liten, och,

därför mycket låg densitet av materia.

En roterande vätskekropp under inverkan av inre krafter i ett jämviktstillstånd

har formen av en ellipsoid. I allmän teori detta problem är det bevisat att när

vissa tillstånd mellan fluiddensitet och vinkelhastighet

En rotationsellipsoid kan vara antingen en komprimerad rotationsellipsoid eller en långsträckt.

en triaxiell ellipsoid som liknar en cigarr eller till och med en nål.

Under lång tid antog galaxforskare att roterande stjärnor

system, som har nått jämvikt, måste nödvändigtvis ta formen av en komprimerad

revolutionens ellipsoid. Emellertid har 1956 K.F. Ogorodnikov, efter att ha undersökt det specifikt

frågan om tillämpligheten av teorin om jämviktsfigurer för flytande kroppar på stjärnsystem,

kom fram till att bland stjärnsystemen kan det finnas de som

tog formen av en långsträckt triaxiell ellipsoid.

Ogorodnikov ger också exempel på galaxer som förmodligen har formen

långsträckta triaxiala ellipsoider - cigarrer, och är inte diskarna observerade

från kanten.

Sådana galaxer kännetecknas av frånvaron av en förtjockande kärna som observeras i

central del.

Det var Ogorodnikov som kallade dessa galaxer nålformade.

Galaxer förekommer ganska ofta i par, men det är mycket svårare att räkna ut vilka

är det observerade paret fysiskt en dubbelgalax eller är det bara

optiskt par. En dubbelgalax har en komponent som rör sig i omloppsbana

runt en annan så långsamt att det är omöjligt att lägga märke till honom ens efter

långtidsobservationer.

Katalogen över dubbla galaxer sammanställdes av den svenske astronomen Holmber. han

identifierade alla par av galaxer där det inbördes avståndet mellan komponenterna inte är mer än

Än två gånger summan av deras diametrar.

Katalogen inkluderade 695 dubbelgalaxer. De allra flesta av dem

fysiskt dubbla galaxer. Men om varje par separat kan vi säga:

det är troligt att detta är en fysiskt dubbelgalax.

Ett par galaxer kan kallas en fysisk dubbel i tre fall:

1) Om komponenterna har ett gemensamt ursprung;

2) Om komponenterna är dynamiskt sammankopplade, dvs summan av kinetisk och

komponenternas potentiella energi är negativ;

3) Om komponenterna är placerade nära varandra i rymden.

Komponenterna i en fysiskt binär galax är belägna på nästan samma sätt

avstånd från oss. Därför de radiella hastigheterna som orsakas av expansionen

utrymmen, de har samma.

2.4. metagalaxer.

Begreppet "Metagalaxy" är inte helt klart. Den bildades på

baserat på analogin med stjärnorna. Observationer visar att galaxer, som

stjärnor som grupperar sig i öppna och klotformade hopar kombineras också

i grupper - kluster av varierande antal.

Men associationer av högre ordning är kända för stjärnor - stjärna

system (galaxer) som kännetecknas av större autonomi, d.v.s. oberoende

från påverkan av andra kroppar och större isolering än stjärnhopar. I

i synnerhet alla stjärnor som kan observeras med blotta ögat genom teleskop,

bildar ett stjärnsystem - vår galax, med cirka 100 miljarder.

Medlemmar. När det gäller galaxer, liknande system av högre ordning

observeras inte direkt.

Det finns dock vissa skäl att tro att ett sådant system

En metagalaxi existerar som den är relativt autonom och är

en förening av galaxer av ungefär samma ordning som för stjärnorna i vårt system

är galaxen.

Vi bör anta att det finns andra metagalaxer.

Metagalaxens verklighet kommer att bevisas om det är möjligt att på något sätt avgöra den

gränser och markera observerade objekt som inte hör till den.

På grund av den hypotetiska karaktären av idén om Metagalaxy som en autonom

jättegalaxsystem, som inkluderar alla observerbara galaxer och deras

kluster har termen metagalaxi blivit vanligare för att underlätta

observerad (med alla befintliga observationsmedel) del

Universum.

Fördelningen av stjärnor på himlen studerades först av V. Herschel i slutet av 1700-talet.

Resultatet var en grundläggande upptäckt - fenomenet koncentration av stjärnor och

galaktiskt plan.

Efter ungefär ett och ett halvt sekel var det dags att studera fördelningen

över galaxernas himmel. Hubble gjorde det.

Galaxer är i genomsnitt betydligt sämre i ljusstyrka än stjärnor. Stjärnor upp till 6:a

synlig magnitud på hela himlen är flera tusen, och galaxer upp till bara 6

fyra. Det finns cirka tre miljoner stjärnor upp till 13, och cirka sjuhundra galaxer. Bara då,

när mycket svaga föremål beaktas blir antalet galaxer stort

och börjar närma sig antalet stjärnor av samma magnitud.

För att ha ett tillräckligt antal räknebara galaxer behöver du

använd stora instrument som kan fånga ljuset från svaga föremål. Men

i detta fall uppstår en ytterligare komplexitet på grund av det faktum att svag

galaxer och svaga stjärnor är inte lika märkbart olika varandra som ljusa

stjärnor från ljusa galaxer. Svaga galaxer har mycket små synliga

storlekar och är lätta att missta för stjärnor när man gör beräkningar.

Hubble använde det 2,5 meter långa Mount Wilson Observatory-teleskopet

Kalifornien, som togs i drift på 20-talet av 1900-talet, och utförde beräkningar

galaxer upp till 20:e skenbara magnituden i 1283 små områden,

fördelade över himlen. Som ett resultat, antalet galaxer på Hubble-platser

Ju närmare platsen var Vintergatan, desto mindre visade det sig vara.

Nära själva den galaktiska ekvatorn i en remsa 20 tjock, galaxer bortom

med enstaka undantag observeras den inte alls. Vi kan säga att planet

Galaxen är ett dekoncentrationsplan för galaxen, och zonen vid

den galaktiska ekvatorn som en zon för undvikande.

Det är ganska uppenbart att andra stjärnsystem, och det finns miljoner av dem, inte kan

vara placerad i rymden enligt en zon dikterad av en viss

orientering av symmetriplanet för vår galax, vilket i sig är

bara ett av många stjärnsystem. Det stod klart för Hubl att i detta

I det här fallet är det inte den sanna fördelningen av galaxer i rymden som observeras, utan

fördelningen snedvrids av vissa siktförhållanden.

År 1953 studerade den franska astronomen Vaucouleurs fördelningen över himlen

galaxer upp till 12:e magnituden, dvs. ljusa galaxer, fann att de

är definitivt koncentrerade mot en stor cirkel, som är vinkelrät mot

galaktiska ekvatorn. En remsa 12 tjock runt denna cirkel,

utgör endast 10 % av himlens yta, den omfattar ungefär 2/3 av alla

ljusa galaxer. Antal galaxer per 1 kvadrat. grad i ett band på cirka 10

gånger mer än i områden utanför bandet. Vetenskapen har redan haft en liknande upplevelse,

när Herschel, efter att ha upptäckt koncentrationen av stjärnor i det galaktiska planet,

etablerade existensen av vårt stjärnsystem och fastställde att det

tillplattad. Vaucouleurs kom också fram till att det fanns en jätte

oblatet system av galaxer och kallade det ett supersystem av galaxer.

Betydelsen av galaxsupersystemet för allmän struktur Universum är stort.

Supersystemet är betydligt större än galaxhopar. siffra

galaxer som ingår i dess sammansättning är inte numrerade i tusental, som i stora

kluster och många tiotusentals, kanske upp till hundra tusen.

Supersystemets diameter kan uppskattas till 30 M ps. Galaxen är långt ifrån

dess mitt och i allmänhet nära kanten. Dess avstånd från den yttre gränsen

supersystem 2-4 M ps. Supersystemets centrum är beläget i ett kluster av galaxer i

Jungfrun, och detta kluster i sig kan betraktas som kärnan i ett supersystem.

Inte bara den optiska strålningen från galaxer visar koncentration mot planet

supersystem av galaxer. Den totala radioemissionen som kommer från himlen är också

avslöjar en tydlig koncentration mot samma plan. Sedan radioutsändning

himlen är till stor del orsakad av galaxer, då kan man se i detta

bekräftelse på verkligheten av galaxernas supersystem.

Avståndet till andra galaxer, till skillnad från solsystemets planeter, är mycket

är stor, så tidsfaktorn blir avgörande.

Hastigheten på en rymdraket är begränsad vid olika delar av banan

maximal acceleration, som kan uthärdas under lång tid

passagerare. Dessutom kan en raket inte nå ljusets hastighet.

Om raketen rör sig med en konstant acceleration på 10 m/s, då passagerarna

kommer att kännas bra. Det kommer inte att finnas något tillstånd av viktlöshet, passagerare

kommer att uppleva exakt samma fysiska förnimmelser som på jorden. Detta

förklaras av att tyngdaccelerationen på jorden också är lika med 10 m/s

(närmare bestämt 9,81 m/s).

Men för att minska flygtiden behövs högre hastighet och,

därav större acceleration.

Friska människor kan tillfredsställande tolerera konstant

accelerationen är 20 m/s. Passageraren skulle känna samma sak som på ytan

en sådan planet där tyngdaccelerationen, och därför tyngdkraften,

dubbelt så mycket som på jorden. Ytterligare belastning till normalvikten blir när

detta är jämnt fördelat över hela människokroppen.

Så vi kan anta en konstant acceleration på 20 m/s. Med en sådan acceleration

över stora avstånd kan hastigheten nå mycket höga värden.

Ju större massförhållande, desto högre uppnådd rakethastighet

raketer med bränsle till sin massa utan bränsle.

Tills mycket höga hastigheter uppnås och du kan använda den klassiska

mekanik är ett konstant förhållande mellan dragkraft och raketmassa på 20 m/s lika med

raketacceleration.

En hastighet på 55,2 km/s kommer att nås på 2760-talet, när tillryggalagd sträcka

kommer att vara lika med 76 000 km. Efter detta avstånd kommer bränslet att vara slut,

raketanordningen kommer att sluta fungera.

Alltså den metod som för närvarande används inom astronautiken

framdrivning kan inte överföras till en raket med förbränning av kemiskt bränsle

används för flyg till stjärnor och galaxer. Det är bara lämpligt i Solnechnaya

systemet. Det är nödvändigt att hitta en sådan metod för att skapa jetkraft, vid vilken

de emitterade partiklarna skulle ha en mycket högre hastighet än moderna

raketer. Denna hastighet måste vara jämförbar med ljusets hastighet eller jämn

lika med henne. Idén om en sådan raket föreslogs för länge sedan. Rollen för partiklar som flyr från

raketer bör spela partiklar av ljus - fotoner, och raketen kommer att flytta in

motsatt riktning. Strålningskällan kan vara kärnreaktioner

och andra processer där elektromagnetisk energi frigörs.

Svårigheter är förknippade med behovet av att få ett kraftfullt fotonflöde vid

enhetens relativt låga vikt. Dessutom måste du staket

anordning mot de destruktiva effekterna av höga temperaturer. Hittills en sådan källa

energi skapades inte, men han tydligen, kommer att skapas.

Men ändå, oavsett hur stora mänskliga prestationer är, även användningen i

framtida fotonraket med mycket bra attityd initiala och slutliga massorna

kommer att tillåta flyg som endast återvänder till ett fåtal av de närmaste

stjärnor Att nå andra galaxer kommer aldrig att vara möjligt för människor. Och från

För andra människor verkar stjärnorna vara något mystiskt, fantastiskt, underbart. Och nej

Förmodligen skulle en person som inte skulle beundra dem inte älska stjärnorna.

Inuti ett enormt stjärnsystem - galaxen, förenas många stjärnor till

mindre system. Vart och ett av dessa system kan betraktas som

kollektiv medlem av Galaxy.

De minsta kollektiva medlemmarna i galaxen är dubbla och multipla stjärnor.

Detta är namnet på grupper om två, tre, fyra, etc. Upp till tio stjärnor, in

vilka stjärnor som hålls nära varandra på grund av ömsesidig attraktion

enligt lagen om universell gravitation. I dubbla och flera stjärnor sådana

det finns två eller flera enorma kroppar - stjärnor (solar). De attraherar varandra

hålla varandra och eventuellt andra kroppar av mindre massor inuti

förhållandevis liten volym.

Avstånd mellan komponenter dubbla stjärnor, kan vara ganska olika.

I nära binärer är de så nära varandra att komplexa fysiska

interaktionsprocesser förknippade med tidvattenfenomen.

I breda par är avståndet mellan komponenterna tiotusentals

astronomiska enheter är rotationsperioderna så långa att de mäts

i årtusenden, och orbital rörelse kan inte detekteras under observationer.

Anslutningsmöjligheterna för komponenter i sådana system bestäms av deras relativa

närhet i himlen och genom den gemensamma rörelsen.

Bland de 30 stjärnorna närmast oss är 13 en del av binära och trippelsystem.

Att mäta rörelsehastigheten för stjärnor i deras banor gjorde det möjligt att uppskatta massan

stjärnor som ingår i binära system. Det visade sig att i detta avseende stjärnorna

är olika. Vissa av dem är underlägsna i massa till solen, medan andra överstiger

hans. I det här fallet, för alla stjärnor, inklusive solen, är villkoret uppfyllt:

Ju högre ljusstyrka en stjärna har, desto större massa. Dubbla massan

motsvarar ungefär tio gånger högre ljusstyrka, så skillnaden i

Stjärnornas ljusstyrka är mycket större än skillnaden i massor.

Binära och multipla stjärnor består ofta av stjärnor olika typer, Till exempel,

en vit jättestjärna kan kombineras med en röd dvärg, eller en gul

en stjärna med medelhög ljusstyrka - med en röd jätte.

Större kollektiva medlemmar av galaxen än dubbla och multipla stjärnor,

är öppna stjärnhopar. Dessa kluster innehåller från flera

tiotals till flera hundra stjärnor, den största - upp till två tusen stjärnor. Termin

"spridda" kluster orsakas av det faktum att det relativt lilla antalet

stjärnor i sådana hopar tillåter oss inte att med säkerhet skissera hopens form.

Öppna kluster har en karakteristisk sammansättning. De innehåller sällan rött och

gula jättar och absolut inga röda och gula superjättar. På samma gång

vita och blå jättar är oumbärliga medlemmar i öppna kluster. Här oftare

än på andra platser i galaxen kan du också hitta mycket sällsynta stjärnor - vita och

blå superjättar, dvs. stjärnor med hög temperatur och extremt hög

ljusstyrkor som avger, var och en hundratusentals och till och med miljontals gånger större än

vår sol.

Stjärnor är heta jättar som avger stora mängder ultraviolett ljus.

quanta, joniserar interstellärt väte runt sig i ett stort område.

Storleken på joniseringszonen beror i mycket stor utsträckning på temperatur och

stjärnans ljusstyrka. Utanför joniseringszonerna finns nästan allt väte i

neutralt tillstånd.

Således kan hela galaxens utrymme delas in i zoner

joniserat väte och där vätet är icke-joniserat. dansk astronom

Strömgren visade teoretiskt att en gradvis övergång från området där

Väte är nästan helt joniserat, till den region där det är neutralt, inget.

För närvarande har en metod utvecklats för att bestämma rotationslagen för hela massan

galaxens neutrala väte baserat på hela dess utsläppsprofiler

linje 21 cm.Det kan antas att neutralt väte i galaxen roterar

samma eller nästan samma som själva galaxen. Då blir det känt och

galaxens rotationslag.

Denna metod ger för närvarande de mest tillförlitliga uppgifterna om rotationslagen

vårt stjärnsystem, d.v.s. data om hur vinkelhastigheten förändras

rotation av systemet när det rör sig bort från centrum av galaxen till dess utkanter

regioner.

För de centrala regionerna kan rotationsvinkelhastigheten ännu inte bestämmas

lyckas. Som kan ses minskar vinkelhastigheten för galaxens rotation med

flytta den bort från centrum, först snabbt och sedan långsammare. På ett avstånd av 8

kps. från mitten är vinkelhastigheten 0,0061 per år. Det motsvarar

omloppstiden är 212 miljoner år. I området för solen (10 kpc från galaxens centrum)

vinkelhastigheten är 0,0047 per år, och omloppstiden är 275 miljoner år.

Vanligtvis är detta värde solens rotationsperiod tillsammans med omgivningen

stjärnor nära mitten av vårt stjärnsystem - anses vara rotationsperioden

Galaxer kallas galaktiska år. Men du måste förstå vad som är vanligt

Det finns ingen punkt för galaxen, den roterar inte som en stel kropp. I området för solen

hastigheten är 220 km/s. Detta innebär att i sin rörelse runt centrum

Galaxerna, solen och omgivande stjärnor, flyger 220 km per sekund.

Rotationsperioden för galaxen i solområdet är cirka 275 miljoner år,

och regioner som ligger längre bort från galaxens centrum än vad solen roterar

långsammare: rotationsperioden ökar med 1 miljon år med ökande avstånd från

mitten av Galaxy på cirka 30 st.

Förutom gas finns det stoftkorn i utrymmet mellan stjärnorna. Deras storlekar är mycket

de är små och belägna på betydande avstånd från varandra; genomsnitt

Avståndet mellan närliggande dammpartiklar är cirka hundra meter. Det är därför

den genomsnittliga densiteten av damm i galaxen är ungefär 100 gånger mindre än den totala

massa av gas och 5 000-10 000 gånger mindre än den totala massan av alla stjärnor. Det är därför

Dammets dynamiska roll i galaxen är mycket obetydlig. Det finns damm i galaxen

materia absorberar blå och blå strålar starkare än gula och röda.

I vissa avseenden är dimman som Galaxy är nedsänkt i betydligt

annorlunda än dimman vi ser på jorden. Skillnaden är

att hela stoftmassan har en extremt inhomogen struktur. Det gör hon inte

fördelade i ett slätt lager, men samlade i separata moln olika former Och

storlekar. Därför är absorptionen av ljus i galaxen fläckig.

Damm och gasämnen i galaxen är vanligtvis blandade, men deras proportioner är det

olika platser är olika. Det finns gasmoln där damm

råder. För att beteckna frågan om gas, damm och utspridda i galaxen

blandningar av gas och damm - den allmänna termen "diffus materia" används.

Formen på galaxen skiljer sig något från skivan i dess centrala del

det finns en förtjockning, en kärna. Detta är kärnan, även om den innehåller ett stort antal

stjärnor, under en lång tid det var inte möjligt att observera, eftersom nära planet

galaxens symmetri, tillsammans med stjärnornas lysande materia, finns det enorma

mörka moln av damm som absorberar ljuset från stjärnorna som flyger bakom dem. Mellan solen och

Det finns ett stort antal sådana mörka dammmoln i mitten av galaxen.

av olika former och tjocklekar, och de täcker galaxens kärna från oss. dock

Det var fortfarande möjligt att urskilja galaxens kärna.

1947 använde de amerikanska astronomerna Stebbins och Whitford gemensamt

med ett teleskop en fotocell känslig för infraröda strålar, och kunde

skissera konturerna av den galaktiska kärnan. 1951, sovjetiska astronomer V.I.

Krasovsky och V.B. Nikonov tog fotografier av den galaktiska kärnan i infrarött

strålar Den galaktiska kärnan visade sig inte vara särskilt stor, dess diameter var ungefär

1300ps. Men fortfarande tjocknar närvaron av en kärna i den centrala delen av galaxen

denna region kan galaxens form nu jämföras inte bara med en skiva utan med

ett skivformat hjul med en förtjockning i den centrala delen - en bussning.

Den galaktiska kärnans centrum är centrum för hela vårt stjärnsystem. Materien i centrum

Galaxy har hög temperatur och är i ett tillstånd av snabb rörelse.

3. Slutsats

Jag lärde mig att William Herschel på 1700-talet. , som gjorde beräkningar i olika delar av galaxen, upptäckte konsolideringar av stjärnor närmare en konventionell linje som senare kallades den galaktiska ekvatorn. Efter detta, på 1900-talet. astronomer namngav detta kluster stjärnor - galax. När jag studerade galaxernas struktur och sammansättning insåg jag att de består av ett stort antal stjärnor indelade i grupper efter olika egenskaper. Jag lärde mig att förutom spiralgalaxer finns det andra lika intressanta typer av galaxer. Jag vill också tillägga att astronomi är en av de mest fascinerande och lovande naturvetenskaperna, som utforskar inte bara nuet utan också det avlägsna förflutna i den kosmiska världen omkring oss. Det tillåter oss att måla upp en vetenskaplig bild av universums framtid. Gav en allmän uppfattning om universums bildande och utveckling. Och jag hoppas att mitt arbete intresserade dig och uppmuntrade dig att studera astronomi.

4.Referenser

1. Arzumanyan ”Sky. Stjärnor. Universum" M. 1987

2. Vorontsov B.A. "Essays on the Universe" M. 1976

3. Siegel F.Yu. "Gömda skatter stjärnbeströdd himmel"M. 1976

4. Klimishin I.A. "Våra dagars astronomi" M. 1980

5. Agekyan T.A. "Stjärnor. Galaxer. Metagalaxies" M. 1982

6. Chikhevsky A.A. "Terrestrial echo of solar storms" M. 1976.

7. Webbplats: http://class-fizika.narod.ru

https://accounts.google.com Bild 2

Vintergatan

Vintergatan

Vintergatan

Vintergatan

Vintergatan

Vintergatan

Vintergatan

Globulära hopar

Globulära hopar

Stjärnföreningar

Galaxens struktur. Typer av galaxer.

Stjärnorna som omger solen och själva solen utgör en liten del av en gigantisk klunga av stjärnor och nebulosor, som kallas Galaxy. Galaxen har en ganska komplex struktur. En betydande del av stjärnorna i galaxen finns i en gigantisk skiva med en diameter på cirka 100 tusen och en tjocklek på cirka 1500 ljusår. Denna skiva innehåller mer än hundra miljarder stjärnor av olika typer. Vår sol är en av dessa stjärnor, som ligger i galaxens periferi nära dess ekvatorialplan.

Stjärnor och nebulosor i galaxen rör sig på ett ganska komplicerat sätt: de deltar i galaxens rotation runt en axel vinkelrät mot dess ekvatorialplan. Olika områden Galaxer har olika rotationsperioder.

Stjärnorna ligger på stora avstånd från varandra och är praktiskt taget isolerade från varandra. De kolliderar praktiskt taget inte, även om rörelsen för var och en av dem bestäms av gravitationsfältet som skapas av alla stjärnor i galaxen.

Astronomer har ägnat de senaste decennierna åt att studera andra stjärnsystem som liknar vårt. Detta är mycket viktig forskning inom astronomi. Under denna tid har extragalaktisk astronomi gjort fantastiska framsteg.

Antalet stjärnor i galaxen är ungefär en biljon. De mest talrika av dem är dvärgar med en massa som är ungefär 10 gånger mindre än solens massa. Galaxen inkluderar dubbla och multipla stjärnor, såväl som grupper av stjärnor bundna av gravitationskrafter och som rör sig i rymden som en helhet - stjärnhopar. Det finns öppna stjärnhopar, som Plejaderna i stjärnbilden Oxen. Sådana kluster har inte en regelbunden form; För närvarande är mer än tusen kända.

Globulära stjärnhopar observeras. Om öppna hopar innehåller hundratals eller tusentals stjärnor, innehåller klothopar hundratusentals. Gravitationskrafter håller stjärnor i sådana hopar i miljarder år.

I olika konstellationer finns nebulösa fläckar, som huvudsakligen består av gas och damm - det är dessa nebulosor. De kan vara oregelbundna, fläckiga i formen - diffusa och regelbundna till formen, likna planeter till utseendet - planetariska.

Det finns också ljusa diffusa nebulosor, som krabbnebulosan, uppkallad efter sitt ovanliga nätverk av genombrutna gasfilament. Detta är en källa till inte bara optisk strålning, utan även radiostrålning, röntgenstrålar och gammastrålar. I mitten av Krabbnebulosan finns en källa för pulsad elektromagnetisk strålning - pulsar, där, tillsammans med pulseringar av radioemission, optiska pulseringar av ljusstyrka och pulseringar av röntgenstrålning först upptäcktes. En pulsar, som har ett kraftfullt växelmagnetfält, accelererar elektroner och får nebulosan att glöda i olika delar av det elektromagnetiska vågspektrumet.

Rymden i galaxen är fylld överallt med förtärad interstellär gas och interstellärt damm. Det finns också olika fält i det interstellära rymden - gravitationella och magnetiska. Kosmiska strålar, som är strömmar av elektriskt laddade partiklar som när de rör sig in magnetiska fält accelererade till hastigheter nära ljusets hastighet och fick enorm energi.

Galaxen kan ses som en skiva med en kärna i mitten och enorma spiralarmar som mest innehåller de hetaste och ljusaste stjärnorna och massiva gasmoln. Skivan med spiralgrenar utgör grunden för galaxens platta delsystem. Och föremål som koncentrerar sig mot den galaktiska kärnan och endast delvis tränger in i skivan tillhör det sfäriska delsystemet. Galaxen själv roterar runt sin centrala region. Endast en liten del av stjärnorna är koncentrerade i mitten av galaxen. Solen befinner sig på ett sådant avstånd från galaxens centrum där stjärnornas linjära hastighet är maximal. Solen och stjärnorna närmast den rör sig runt galaxens centrum med en hastighet av 250 km/s och fullbordar ett helt varv på cirka 290 miljoner år.

Baserat på deras utseende delas galaxer konventionellt in i tre typer: elliptisk, spiralformig och oregelbunden.

Rumslig form elliptiska galaxer– ellipsoider med olika grader av kompression. Bland dem finns jätte- och dvärg. Nästan en fjärdedel av alla studerade galaxer är elliptiska. Dessa är de enklaste galaxerna i struktur - fördelningen av stjärnor i dem minskar jämnt från mitten, det finns nästan inget damm och gas. De innehåller de ljusaste stjärnorna - röda jättar.

Spiralgalaxer- de mest talrika arterna. Detta inkluderar vår galax och Andromeda-nebulosan, som är cirka 2,5 miljoner ljusår bort från oss.

Oregelbundna galaxer har inte centrala kärnor, inga mönster har ännu upptäckts i deras struktur. Dessa är de stora och små magellanska molnen, som är satelliter för vår galax. De är belägna från oss på ett avstånd av en och en halv gånger galaxens diameter. Magellanska molnen är betydligt mindre än vår galax i massa och storlek.

Det finns också interagerande galaxer. De är vanligtvis belägna på korta avstånd från varandra, förbundna med "broar" av lysande materia och verkar ibland penetrera varandra.

Vissa galaxer har exceptionellt kraftfulla radioemissioner som överstiger synlig strålning. Detta radiogalaxer.

1963 började upptäckten av stjärnliknande källor för radioutstrålning - kvasarer. Nu är det mer än tusen av dem öppna.

Lista över använd litteratur:

Karpenkov S.Kh. Begrepp av modern naturvetenskap: Lärobok för universitet. – M.: Kultur och idrott, ENHET, 1997.

2. Galaxer

Galaxer har blivit föremål för kosmogonisk forskning sedan 20-talet av vårt århundrade, då deras faktiska natur fastställdes tillförlitligt och det visade sig att de inte var nebulosor, d.v.s. inte moln av gas och damm som ligger nära oss, utan enorma stjärnvärldar som ligger på mycket stora avstånd från oss. All modern kosmologi är baserad på en grundläggande idé - idén om gravitationsinstabilitet, som går tillbaka till Newton. Materia kan inte förbli jämnt spridd i rymden, eftersom den ömsesidiga attraktionen av alla partiklar av materia tenderar att skapa koncentrationer av vissa skalor och massor i den. I det tidiga universum intensifierades gravitationsinstabiliteten initialt mycket svaga oregelbundenheter i distributionen och rörelsen av materia och ledde vid en viss epok till uppkomsten av starka inhomogeniteter: "pannkakor" - protokluster. Gränserna för dessa packningslager var chockvågor, vid vars fronter den från början icke-roterande, irroterande rörelsen av materia förvärvade virvel. Upplösningen av skikt till separata kondensationer inträffade också, uppenbarligen på grund av gravitationsinstabilitet, och detta gav upphov till protogalaxier. Många av dem visade sig rotera snabbt på grund av det virvlande tillståndet hos det ämne som de bildades av. Fragmentering av protogalaktiska moln som ett resultat av deras gravitationsinstabilitet ledde till uppkomsten av de första stjärnorna, och molnen förvandlades till stjärnsystem - galaxer. De av dem som hade snabb rotation fick en tvåkomponentstruktur på grund av detta - en mer eller mindre sfärisk gloria och en skiva bildades i dem, där spiralarmar uppstod, där födelsen av Protogalaxy-stjärnor, vars rotation var långsammare, fortfarande fortsätter eller helt frånvarande, förvandlas till elliptiska eller oregelbundna galaxer. Parallellt med denna process ägde bildandet av en storskalig struktur av universum rum - superkluster av galaxer uppstod, som, i anslutning till deras kanter, bildade ett slags celler eller bikakor; de har blivit erkända de senaste åren.

Om 20-30 år. På 1900-talet utvecklade Hubble grunden för den strukturella klassificeringen av galaxer - gigantiska stjärnsystem, enligt vilka tre klasser av galaxer särskiljs:

I. Spiralgalaxer - kännetecknas av två relativt ljusa grenar arrangerade i en spiral. Grenarna kommer antingen från den ljusa kärnan (sådana galaxer betecknas S) eller från ändarna av en ljus bro som korsar kärnan (betecknad SB).

II. Elliptiska galaxer (betecknade E) - har formen av ellipsoider.

Den representativa ringnebulosan i stjärnbilden Lyra ligger 2 100 ljusår bort och består av glödande gas som omger centralstjärnan. Detta skal bildades när en åldrad stjärna fällde sina gaskåpor och de rusade ut i rymden. Stjärnan krympte och blev en vit dvärg, jämförbar i massa med vår sol och i storlek med jorden.

III. Oregelbundna (oregelbundna) galaxer (betecknade I) - med oregelbundna former.

Beroende på graden av ojämnhet hos grenarna delas spiralgalaxer in i undertyperna a, b, c. I den första av dem är grenarna amorfa, i den andra är de något trasiga, i den tredje är de mycket trasiga, och kärnan är alltid svag och liten.

Fördelningstätheten för stjärnor i rymden ökar när spiralgalaxer närmar sig ekvatorialplanet. Detta plan är systemets symmetriplan, och de flesta stjärnor, när de roterar runt galaxens centrum, förblir nära det; cirkulationsperioderna är 107 - 109 år. I det här fallet roterar de inre delarna som en stel kropp, och vid periferin minskar de vinkel- och linjära rotationshastigheterna med avståndet från centrum. Men i vissa fall roterar den ännu mindre kärnan ("kärnan") som finns inuti kärnan snabbast. Oregelbundna galaxer, som också är platta stjärnsystem, roterar på liknande sätt.

Elliptiska galaxer består av stjärnor av den andra typen av befolkning. Rotation upptäcktes endast i den mest komprimerade av dem. Som regel finns det inget kosmiskt damm i dem, vilket är hur de skiljer sig från oregelbundna och särskilt spiralgalaxer, där ljusabsorberande stoft är närvarande i stora mängder.

Spiralgalaxer innehåller mer ljusabsorberande dammmaterial. Det sträcker sig från flera tusendelar till en hundradel av deras totala massa. På grund av koncentrationen av stoftmateria mot ekvatorialplanet bildar den en mörk rand i galaxer som är vända på kant mot oss och som ser ut som en spindel.

Efterföljande observationer visade att den beskrivna klassificeringen inte är tillräcklig för att systematisera galaxernas hela variation av former och egenskaper. Således upptäcktes galaxer som i viss mening upptar en mellanposition mellan spiralgalaxer och elliptiska galaxer (betecknade So). Dessa galaxer har en enorm central klump och en omgivande platt skiva, men inga spiralarmar. På 60-talet av 1900-talet upptäcktes många finger- och skivformade galaxer med alla graderingar av överflöd av heta stjärnor och damm. Tillbaka på 30-talet av 1900-talet upptäcktes elliptiska dvärggalaxer i konstellationerna Furnace och Sculptor med extremt låg ytljusstyrka, så låg att dessa, en av de närmaste galaxerna till oss, inte ens i deras centrala del är knappt synliga mot himlen . Å andra sidan upptäcktes många avlägsna kompakta galaxer i början av 60-talet av 1900-talet, av vilka de mest avlägsna till utseendet inte går att skilja från stjärnor även i de starkaste teleskopen. De skiljer sig från stjärnor i sitt spektrum, där ljusa emissionslinjer är synliga med enorma rödförskjutningar, motsvarande så stora avstånd att inte ens de ljusaste enskilda stjärnorna kan ses. Till skillnad från vanliga avlägsna galaxer, som verkar rödaktiga på grund av en kombination av deras verkliga spektrala energifördelning och rödförskjutning, är de mest kompakta galaxerna (även kallade kvasostellära galaxer) blåaktiga till färgen. Dessa objekt är i regel hundratals gånger ljusare än vanliga superjättegalaxer, men det finns också svagare.I många galaxer har radioemission av icke-termisk natur upptäckts, vilket uppstår, enligt den ryske astronomens teori I.S. Shklovsky, när elektroner och tyngre bromsas in i ett magnetfält laddade partiklar som rör sig med hastigheter nära ljusets hastighet (så kallad synkotronstrålning). Partiklar uppnår sådana hastigheter som ett resultat av storslagna explosioner inuti galaxer.

Kompakta, avlägsna galaxer som sänder ut kraftfulla icke-termiska radioemissioner kallas N-galaxer.

Stjärnformade källor med sådan radioutstrålning kallas kvasarer (kvosostelära radiokällor), och galaxer med kraftfull radioemission och som har märkbara vinkeldimensioner kallas radiogalaxer. Alla dessa föremål ligger extremt långt ifrån oss, vilket gör dem svåra att studera. Radiogalaxer, som har särskilt kraftfull icke-termisk radioemission, har en övervägande elliptisk form; spiralformade finns också.

Radiogalaxer är galaxer vars kärnor håller på att förfalla. De utstötta täta delarna fortsätter att splittras, vilket möjligen bildar nya galaxer - systrar eller satelliter till galaxer med lägre massa. Samtidigt kan hastigheten för spridning av fragment nå enorma värden. Forskning har visat att många grupper och till och med galaxhopar håller på att sönderfalla: deras medlemmar rör sig oändligt bort från varandra, som om de alla hade skapats av en explosion.

Superjättegalaxer har ljusstyrka 10 gånger större än solens ljusstyrka, kvasarer är i genomsnitt 100 gånger ljusare; Den svagaste av de kända galaxerna - dvärgar - är jämförbara med vanliga klotformade stjärnhopar i vår galax. Deras ljusstyrka är cirka 10 gånger solens ljusstyrka.

Storleken på galaxer är mycket olika och sträcker sig från tiotals parsecs till tiotusentals parsecs.

Utrymmet mellan galaxer, särskilt inom galaxhopar, verkar ibland innehålla kosmiskt damm. Radioteleskop upptäcker inte en märkbar mängd neutralt väte i dem, men kosmiska strålar tränger igenom det på samma sätt som i elektromagnetisk strålning.

Galaxen består av många stjärnor av olika typer, såväl som stjärnhopar och associationer, gas- och stoftnebulosor och enskilda atomer och partiklar utspridda i det interstellära rymden. De flesta av dem upptar en linsformad volym med en diameter på cirka 30 och en tjocklek av cirka 4 kiloparsecs (ca 100 tusen respektive 12 tusen ljusår) Den mindre delen fyller en nästan sfärisk volym med en radie på cirka 15 kiloparsecs. (ca 50 tusen ljusår).

Alla komponenter i galaxen är anslutna till ett enda dynamiskt system som roterar runt en mindre symmetriaxel. För en jordisk observatör inuti galaxen uppträder den i form av Vintergatan (därav dess namn - "Galax") och hela mängden individuella stjärnor som är synliga på himlen.

Stjärnor och interstellärt gas-dammmaterial fyller galaxens volym ojämnt: de är mest koncentrerade nära planet vinkelrätt mot galaxens rotationsaxel och komponentplanet för dess symmetri (det så kallade galaktiska planet). Nära skärningslinjen för detta plan med den himmelska sfären (galaktisk ekvator) är Vintergatan synlig, vars mittlinje är nästan en stor cirkel, eftersom solsystemet ligger inte långt från detta plan. Vintergatan är en samling av ett stort antal stjärnor som smälter samman till en bred vitaktig rand; Stjärnorna som projiceras på himlen i närheten avlägsnas dock från varandra i rymden på enorma avstånd, exklusive deras kollisioner, trots att de rör sig i höga hastigheter (tiotals och hundratals km/sek) mot galaxens poler (dess nordpolen ligger i stjärnbilden Coma Berenices). Det totala antalet stjärnor i galaxen uppskattas till 100 miljarder.

Interstellär materia är också ojämnt spridd i rymden och koncentrerar sig huvudsakligen nära det galaktiska planet i form av kulor, enskilda moln och nebulosor (från 5 till 20 - 30 parsecs i diameter), deras komplex eller amorfa diffusa formationer. Särskilt kraftfulla mörka nebulosor, relativt nära oss, framträder för blotta ögat som mörka gläntor av oregelbundna former mot bakgrunden av Vintergatans remsa; Deras brist på stjärnor är ett resultat av att ljus absorberas av dessa icke-lysande dammmoln. Många interstellära moln belyses av stjärnor med hög ljusstyrka nära dem och framstår som ljusa nebulosor, eftersom de lyser antingen av reflekterat ljus (om de består av kosmiska dammkorn) eller som ett resultat av excitation av atomer och deras efterföljande utsläpp av energi (om nebulosorna är gasformiga).

Våra dagar kallas med rätta astrofysikens guldålder - anmärkningsvärda och oftast oväntade upptäckter i stjärnornas värld följer nu efter varandra. Solsystemet har nyligen blivit föremål för direkt experimentell, och inte bara observationsforskning. Flygningar av interplanetära rymdstationer, orbitala laboratorier och expeditioner till månen gav en hel del ny specifik kunskap om jorden, rymden nära jorden, planeter och solen. Vi lever i en tid av fantastiska vetenskapliga upptäckter och stora framgångar. De mest otroliga fantasierna går oväntat snabbt i uppfyllelse. Under lång tid har människor drömt om att reda ut galaxernas hemligheter utspridda i universums gränslösa vidder. Man kan bara bli förvånad över hur snabbt vetenskapen lägger fram olika hypoteser och omedelbart motbevisar dem. Astronomi står dock inte stilla: nya observationsmetoder växer fram och gamla moderniseras. Med uppfinningen av radioteleskop, till exempel, kan astronomer "titta" på avstånd som fortfarande är på 40-talet. år av 1900-talet verkade otillgängliga. Man måste dock tydligt föreställa sig den enorma omfattningen av denna väg och de kolossala svårigheter som fortfarande ligger framför vägen till stjärnorna.

Och universum…………………………………………………………………8 Kapitel 3. Universums bildande... huvud. Hubble föreslog att dela allt galaxer vid 3 snäll: Elliptisk – betecknad E (...

Det finns tre typer av galaxer: spiralformade, elliptiska och oregelbundna. Spiralgalaxer har en väldefinierad skiva, armar och glorier. I mitten finns ett tätt kluster av stjärnor och interstellär materia, och i mitten finns ett svart hål. Armarna i spiralgalaxer sträcker sig från mitten och vrider sig till höger eller vänster beroende på kärnans rotation och det svarta hålet (mer exakt, en supertät kropp) i dess centrum. I mitten av den galaktiska skivan finns en sfärisk kondensation som kallas en utbuktning. Antalet grenar (armar) kan vara olika: 1, 2, 3,... men oftast finns det galaxer med bara två grenar. I galaxer inkluderar gloria stjärnor och mycket förtärt gasformigt material som inte ingår i spiralerna eller skivan. Vi lever i en spiralgalax som kallas Vintergatan, och på klara dagar är vår galax tydligt synlig på natthimlen som en bred, vitaktig rand över himlen. Vår Galaxy är synlig för oss i profilen. Globulära hopar i mitten av galaxer är praktiskt taget oberoende av positionen för den galaktiska skivan. Galaxarmarna innehåller en relativt liten del av alla stjärnor, men nästan alla heta stjärnor med hög ljusstyrka är koncentrerade i dem. Stjärnor av denna typ anses unga av astronomer, så galaxernas spiralarmar kan betraktas som platsen för stjärnbildning.

Fotografi av spiralgalaxen "Ringwheel" (M101, NGC 5457), taget av Hubble-teleskopet som lanserades av NASA 1990. Spiralgalaxer ser ut som enorma virvlar eller virvlar i Metagalaxis utrymme. Roterande rör de sig i Metagalaxy som cykloner som rör sig i jordens atmosfär.

Elliptiska galaxer finns ofta i täta hopar av spiralgalaxer. De har formen av en ellipsoid eller en boll, och sfäriska är vanligtvis större än ellipsoida. Rotationshastigheten för ellipsoidgalaxer är mindre än för spiralgalaxer, vilket är anledningen till att deras skiva inte bildas. Sådana galaxer är vanligtvis mättade med klotformade stjärnhopar. Elliptiska galaxer, tror astronomer, består av gamla stjärnor och är nästan helt utan gas. Jag tvivlar dock starkt på deras höga ålder. Varför? Jag ska berätta om detta senare. Oregelbundna galaxer har vanligtvis låg massa och volym och innehåller få stjärnor. Som regel är de satelliter av spiralgalaxer. De har vanligtvis väldigt få klotformade stjärnhopar. Exempel på sådana galaxer är Vintergatans satelliter - de stora och små magellanska molnen. Men bland de oregelbundna galaxerna finns också små elliptiska galaxer. I mitten av nästan varje galax finns en mycket massiv kropp - ett svart hål - med så kraftfull gravitation att dess densitet är lika med eller större än densiteten hos atomkärnor. Faktum är att varje svart hål är litet i rymden, men i termer av massa är det helt enkelt en monstruös, rasande roterande kärna. Namnet "svart hål" är helt klart olyckligt, eftersom det inte är ett hål alls, utan en mycket tät kropp med kraftfull gravitation - så att inte ens ljusfotoner kan fly från den. Och när ett svart hål ackumulerar för mycket massa och kinetisk rotationsenergi, störs balansen mellan massa och kinetisk energi i det, och sedan driver det ut fragment från sig självt, som (de mest massiva) blir små svarta hål av andra ordningen, mindre fragment blir framtida stjärnor, när de samlar stora väteatmosfärer från galaktiska moln, och små fragment blir planeter, när det insamlade vätet inte räcker för att starta termonukleär fusion. Jag tror att galaxer bildas av massiva svarta hål, dessutom sker den kosmiska cirkulationen av materia och energi i galaxer. I början absorberar det svarta hålet materia som är utspridda i Metagalaxy: vid denna tidpunkt, tack vare sin gravitation, fungerar det som en "damm- och gassugare". Väte som är utspritt i Metagalaxyn koncentreras runt det svarta hålet och en sfärisk ansamling av gas och damm bildas. Det svarta hålets rotation drar med sig gas och damm, vilket gör att det sfäriska molnet plattar ut och bildar en central kärna och armar. Efter att ha samlat en kritisk massa börjar det svarta hålet i mitten av gas-dammmolnet att skjuta ut fragment (fragmentoider), som bryter sig loss från det med hög acceleration, tillräckligt för att kastas in i en cirkulär bana runt det centrala svarta hålet. I omloppsbana, i samverkan med gas- och dammmoln, fångar dessa fragmentoider gas och damm genom gravitation. Stora fragmentoider blir stjärnor. Svarta hål, med sin gravitation, drar in kosmiskt damm och gas, som faller på sådana hål, blir mycket varma och avger röntgenstrålar. När mängden materia runt ett svart hål blir knapp, minskar dess glöd kraftigt. Det är därför vissa galaxer har ett starkt sken i mitten, medan andra inte har det. Svarta hål är som kosmiska "mördare": deras gravitation lockar till och med fotoner och radiovågor, vilket är anledningen till att det svarta hålet självt inte avger och ser ut som en helt svart kropp.

Men förmodligen störs gravitationsbalansen inuti svarta hål periodvis, och de börjar spruta ut klumpar av supertät materia med stark gravitation, under påverkan av vilken dessa klumpar antar en sfärisk form och börjar attrahera damm och gas från det omgivande utrymmet . Från det infångade ämnet bildas fasta, flytande och gasformiga skal på dessa kroppar. Ju mer massivt utbrottet svart hål en propp av supertät substans ( fragmentoid), desto mer damm och gas kommer det att samlas från det omgivande utrymmet (om, naturligtvis, detta ämne finns i det omgivande utrymmet).

Lite forskningshistoria

Astrofysiken står i tacksamhetsskuld till studiet av galaxer av A. Roberts, G.D. Curtis, E. Hubble, H. Shelley och många andra. En intressant morfologisk klassificering av galaxer föreslogs av Edwin Hubble 1926 och förbättrades 1936. Denna klassificering kallas "Hubbles stämgaffel". Fram till sin död 1953. Hubble förbättrade sitt system, och efter hans död gjordes detta av A. Sandage, som 1961 introducerade betydande innovationer till Hubble-systemet. Sandage identifierade en grupp spiralgalaxer med armar som började vid den yttre kanten av ringen, och spiralgalaxer med spiralarmar som började omedelbart från kärnan. En speciell plats i klassificeringen upptas av spiralgalaxer med en trasig struktur och en svagt definierad kärna. Bakom konstellationerna Sculptor och Furnace upptäckte H. Shelley dvärg-elliptiska galaxer med mycket låg ljusstyrka 1938.

Allmän astronomi. Galaxens struktur

Ett av de mest anmärkningsvärda föremålen på stjärnhimlen är Vintergatan. De gamla grekerna kallade det galaxer, dvs. mjölkcirkel. Redan de första teleskopobservationerna utförda av Galileo visade att Vintergatan är en klunga av mycket avlägsna och svaga stjärnor.

I början av 1900-talet blev det uppenbart att nästan all synlig materia i universum är koncentrerad till gigantiska stjärngasöar med en karakteristisk storlek från flera kiloparsecs till flera tiotals kiloparsecs (1 kiloparsec = 1000 parsecs ~ 3∙10 3 ljusår ~ 3∙10 19 m ). Solen, tillsammans med dess omgivande stjärnor, är också en del av en spiralgalax, alltid betecknad med stor bokstav: Galaxy. När vi talar om solen som ett objekt solsystem, vi skriver det också med stor bokstav.

Placeringen av solen i vår galax är ganska ogynnsam för att studera detta system som helhet: vi är belägna nära planet för stjärnskivan, och det är svårt att upptäcka strukturen av galaxen från jorden. Dessutom, i området där solen befinner sig, finns det ganska mycket interstellär materia, som absorberar ljus och gör stjärnskivan nästan ogenomskinlig för synligt ljus i vissa riktningar, särskilt mot dess kärna. Därför spelar studier av andra galaxer en stor roll för att förstå naturen hos vår galax. Galaxen är ett komplext stjärnsystem som består av många olika objekt som står i ett visst förhållande till varandra. Galaxens massa uppskattas till 200 miljarder (2∙10 11) solmassor, men endast två miljarder stjärnor (2∙10 9) kan observeras.

Fördelningen av stjärnor i galaxen har två distinkta egenskaper: för det första en mycket hög koncentration av stjärnor i det galaktiska planet, och för det andra en stor koncentration i mitten av galaxen. Så om det i närheten av solen, på skivan, finns en stjärna per 16 kubik parsec, så finns det i mitten av galaxen 10 000 stjärnor i en kubisk parsec. Förutom den ökade koncentrationen av stjärnor finns det i galaxens plan också en ökad koncentration av damm och gas.

Galaxens mått: - Diametern på galaxens skiva är cirka 30 kpc (100 000 ljusår), - tjocklek - cirka 1000 ljusår.

Solen ligger mycket långt från den galaktiska kärnan - på ett avstånd av 8 kpc (cirka 26 000 ljusår). Galaxen består av en skiva, halo, utbuktning och korona.

Galaxen innehåller två huvuddelsystem (två komponenter), kapslade inuti varandra och gravitationsmässigt kopplade till varandra.

Den första kallas sfärisk - halo, dess stjärnor är koncentrerade mot galaxens centrum och materiens densitet, högt uppe i galaxens mitt, faller ganska snabbt med avståndet från den. Den centrala, tätaste delen av glorian inom flera tusen ljusår från galaxens centrum kallas utbuktning. (engelskt ord utbuktningöversatt som uppblåsthet). Nästan all molekylär materia i det interstellära mediet är koncentrerad i utbuktningen (3-7 kpc); den innehåller det största antalet pulsarer, supernovarester och källor för infraröd strålning. Den centrala, mest kompakta delen av galaxen kallas kärna. Kärnan har en hög koncentration av stjärnor, med tusentals stjärnor i varje kubisk parsek. Om vi ​​bodde på en planet nära en stjärna nära galaxens kärna, skulle dussintals stjärnor vara synliga på himlen, jämförbara i ljusstyrka med månen. I Centrum Galaxen misstänks ha ett massivt svart hål. Den synliga strålningen från de centrala delarna av galaxen är helt dold för oss av tjocka lager av absorberande materia. Galaxens centrum ligger i stjärnbilden Skytten i riktningen α = 17h46.1m, δ = –28°51". Det andra delsystemet är det massiva stjärnskiva. Det ser ut som två tallrikar vikta i kanterna. Koncentrationen av stjärnor i skivan är mycket större än i halo. Stjärnorna inuti skivan rör sig i cirkulära banor runt galaxens centrum. Solen ligger i stjärnskivan mellan spiralarmarna.

Stjärnorna på den galaktiska skivan kallades befolkningstyp I, stjärnorna i halo - befolkningstyp II. Skivan, den platta komponenten av galaxen, inkluderar stjärnor av tidiga spektraltyper O och B, stjärnor i öppna kluster, mörka dammiga nebulosor, moln av gas och damm. Solen är en stjärnpopulation av typ I.

Halos, tvärtom, består av föremål som uppstod i de tidiga stadierna av utvecklingen av galaxen: stjärnor av klothopar, stjärnor av typen RR Lyrae. Stjärnor med en platt komponent, jämfört med stjärnor med en sfärisk komponent, kännetecknas av en högre halt av tunga grundämnen. Åldern för befolkningen i den sfäriska komponenten överstiger 12 miljarder år. Det anses vanligtvis vara galaxens ålder. Jämfört med en halo roterar skivan märkbart snabbare. Skivans massa uppskattas till 150 miljarder M av solen. Skivan innehåller spiralgrenar (hylsor). Unga stjärnor och centra för stjärnbildning ligger främst längs armarna. Skivan och dess omgivande gloria är nedsänkt i krona.

Man tror för närvarande att storleken på galaxens korona är 10 gånger större än storleken på skivan. Ytterligare forskning visade att det finns en bro (bar) i vår galax.

Astronomer var övertygade om att det fanns spiralarmar för ett halvt sekel sedan av samma strålning från atomärt väte vid en våglängd på 21 centimeter.

Illustration till vänster. Solen ligger mellan Carina-Skytten och Perseus armar. Illustration till höger. Strukturen av vår galax i avsnitt.

Till vänster är en vy av vår galax i det synliga området (ett digitalt panorama av tre tusen bilder av stjärnhimlen), om du tittar på hela himlen på en gång. Axel Mehlinger. Project Milky Way Panorama 2.0. Bild till höger. Observationer av väteradioemission. Englmayers iakttagelser. Mönstret av spiralarmar är överlagrat i rött. Det är tydligt att vår galax har en stång (bro), från vilken två armar sträcker sig. I den yttre delen syns 4 ärmar.

Metod för att genomföra 1 lektion
"Vår galax"

Mål: utveckla ett koncept om vår galax.

Lärandemål:

Allmän utbildning - bildandet av astronomiska begrepp:

1) om galaxer som en av huvudtyperna av kosmiska system med exemplet att överväga den fysiska naturen och huvudegenskaperna hos vår galax:
- de viktigaste fysiska egenskaperna hos vår galax (massa, storlek, form, ljusstyrka, ålder, kosmiska objekt som bildar den och deras antal);
- Galaxens struktur och huvudtyperna av galaktisk population.
2) om det interstellära mediet, dess gas- och stoftkomponenter och kosmiska strålar.
3) om förhållandet mellan evolutionen av den kosmiska miljön i galaxen och evolutionen av stjärnor.

Pedagogisk:

1) Bildande av studenters vetenskapliga världsbild:
- under loppet av att bli bekant med historien om galaxens studier och natur och dess huvudsakliga fysiska egenskaper, struktur och sammansättning;
- baserat på avslöjandet av filosofiska principer om världens materiella enhet och kunskapsbarhet vid presentation av astronomiskt material om galaxens natur;
2) Yrkeshögskoleutbildning och arbetsträning i att upprepa och fördjupa kunskapen om metoder och verktyg som används för att studera galaxen (spektralanalys, radioastronomi (radioteleskop), IR-astronomi, etc.).
Utvecklandet: utveckla färdigheter att analysera information, förklara egenskaperna hos rymdsystem utifrån de viktigaste fysikaliska teorierna, använda en generaliserad plan för att studera rymdobjekt och dra slutsatser.

Studenter måste känna till: huvuddragen i begreppet "galax" som en separat typ av rymdsystem och de viktigaste fysiska egenskaperna, strukturen och sammansättningen av vår galax.

Studenter måste kunna: analysera och systematisera utbildningsmaterial, använda en generaliserad plan för att studera rymdobjekt, dra slutsatser.

Visuella hjälpmedel och demonstrationer:

- foton, schema Och ritningar spiralgalaxer som liknar vår galax; Vintergatan, öppna och klotformade hopar; strukturer i vår galax;
- OH-film från bildfilmsserien "Illustrerad astronomi: "Stars and Galaxies", "Galaxies, Evolution of the Universe";
- filmremsor Och fragment av filmremsor: "Utveckling av idéer om universum"; "Galaxer"; "Universums struktur";
- fragment film"Universum";
- tabeller: "Radio astronomi"; "Stjärnhopar, nebulosor, galax"; "Vintergatan"; "Galaxer";
- visuella hjälpmedel och TSO: vägg- och rörliga stjärnkartor.

Lektionsplanering

Lektionssteg		Presentationsmetoder	Tid, min
	Upprepning och uppdatering av astronomisk kunskap	Frontalundersökning, samtal
	Presentation av nytt material: 1. Grundläggande fysiska egenskaper hos solen. 2. Galaxens struktur; huvudgrupper av dess befolkning. 3. Utvecklingen av rymdmiljön i galaxen	Föreläsning, samtal, lärarens berättelse	20-25
	Konsolidering av det studerade materialet. Problemlösning	Arbeta i styrelsen, lösa problem i en anteckningsbok	10-12
	Sammanfattning av lektionen. Läxa

Läxor: baserat på läroböcker:

-B.A. Vorontsov-Velyaminova: studera §§ 27, 28; frågor till stycken.
-E.P. Levitan: studie § 28; frågor till stycket.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovich: studera §§ 28-30; frågor till stycken; ex. 28,4, 29,4 (4)

Lektionsmetodik:

Läraren tillkännager för eleverna målet och målen med denna lektion: att studera vår galax. Den "förvetenskapliga" kunskapen om naturen hos vår galax och andra galaxer uppdateras och material om kosmiska (stjärnsystem) upprepas. Eleverna får frågor:

1. Vad är ett rymdsystem? Vilka rymdsystem känner du till? Vilka egenskaper och egenskaper har de?
2. Enligt vilka kriterier klassificeras rymdsystem som du känner till?
3. Vad är en galax? Är orden "Galaxy" och "Vintergatan" synonyma?
4. Vad vet du om vår Galaxy? Vilka är dess dimensioner? Form? Vilka rymdobjekt ingår i den?
5. Finns det andra galaxer i universum? Vad vet du om dem?

När du rapporterar information om galaxens huvudsakliga fysiska egenskaper är det nödvändigt att uppmärksamma eleverna på svårigheterna med dess studie, på grund av det faktum att vi observerar galaxen "inifrån." Manualen rekommenderar att man använder en analogi genom att ställa frågan till eleverna: vilket är enklare och mer exakt att göra upp en plan över din stad: från observationer från fönstret i ditt eget hus eller från flygfoton? Det är nödvändigt att förklara för eleverna hur huvuddetaljerna i galaxens struktur (galaktisk skiva, kärna) observeras på jordens stjärnhimmel. Galaxys struktur kan demonstreras med hjälp av en lämplig tabell (detta sparar undervisningstid), men för bättre assimilering av materialet av eleverna är det bättre att återskapa det steg för steg med lämpliga förklaringar på tavlan (och eleverna ritar om det i sina anteckningsböcker). Det är tillrådligt att rapportera galaxens kvantitativa egenskaper både i numerisk form och i jämförelse med storleken på föremål som de känner till.

Eleverna bör förstå att galaxen är det gravitationsbunden kosmiskt system: gravitationskrafter spelar en avgörande roll i dess existens och, tillsammans med tröghetskrafterna och krafterna av elektromagnetisk natur, bestämmer galaxens struktur och grundläggande egenskaper.

Vår galax

Vår Galaxy- ett spiralsystem med en massa från 2× 10 11 M¤ till 8,5-11,5× 10 11 M¤ (2,3× 10 42 kg), en radie på cirka 1,5-2× 10 4 st och en ljusstyrka på 2-4 × 10 10 L¤ . Galaxen består av 150-200 miljarder stjärnor och många andra rymdobjekt: mer än 6 000 galaktiska molekylära moln som innehåller upp till 50 % interstellär gas, nebulosor, planetkroppar och deras system, neutronstjärnor, vita och bruna dvärgar, svarta hål, kosmiskt stoft och gas. Galaxens skiva penetreras av ett storskaligt magnetfält som fångar kosmiska strålpartiklar och tvingar dem att röra sig längs magnetiska linjer längs spiralformade banor. 85-95% av galaxens massa är koncentrerad i stjärnor, 5-15% i interstellär diffus gas. Massfraktionen av tunga grundämnen i galaxens kemiska sammansättning är 2%. Galaxens ålder är 14,4 ± 1,3 miljarder år. De flesta stjärnorna i galaxen bildades för över 9 miljarder år sedan.

Huvuddelen av stjärnorna som bildar galaxen observeras från jorden som en vitaktig, svagt lysande remsa med oregelbundna konturer som omger hela himlen - Vintergatan, där strålningen från miljarder svagt lysande stjärnor smälter samman.

Vi observerar vår galax från insidan, vilket gör det svårt att bestämma dess form, struktur och vissa fysiska egenskaper. Endast 10 9 stjärnor är tillgängliga för teleskopiska observationer - upp till 1% av alla stjärnor i galaxen.

Galaxens kärna observeras i konstellationen Skytten (a = 17 h 38 m, d = -30њ), som upptar en del av stjärnbilderna Scutum, Scorpio och Ophiuchus. Kärnan är helt dold bakom kraftfulla mörka gas- och dammmoln (GDC) med en total massa på 3 × 10 8 M¤, 700 pc från centrum av galaxen, absorberar synlig, men sänder radio- och infraröd strålning. I deras frånvaro skulle den galaktiska kärnan vara den ljusaste himlakroppen efter solen och månen.

I mitten av kärnan finns en kondens - kärna Bara 400 St. år från centrum, i djupet av gas- och stoftnebulosan Skytten A med en massa på 10 5 M¤, är ett svart hål med en massa på cirka 4,6 × 10 6 M¤ gömt. I själva mitten, i en region med dimensioner mindre än 1 st och en massa på 5 × 10 6 M¤, finns det förmodligen en mycket tät klunga av blå superjättar (upp till 50 000 stjärnor).

Ris. 67. Strukturen för vår galax:

1 - Kern
2 - Galaxy Core
3 - Bulge ("svällning"): sfärisk population i det galaktiska centrumet
4 - Bar - galaktisk "jumper".
5 - Ungt platt delsystem (stjärnor i klasserna O, B, föreningar)
6 - Gammalt platt delsystem (klass A-stjärnor)
7 - Disk of the Galaxy (huvudsekvens stjärnor, novaer, röda jättar, planetariska nebulosor)
8 - Mellanliggande sfärisk komponent (gamla stjärnor, långperiodiska variabler)
9 - Spiralarmar (diffusa gas-dammnebulosor, unga stjärnor i klasserna O, B, A, F)
10 - GMO-koncentrationszoner nära kärnan (9A) och i den "molekylära ringen" (9B)
11 - Det äldsta sfäriska delsystemet (halo) (globulära kluster, kortperiodiga cefeider, subdvärgar)
12 - Globulära hopar
13 - Solsystem
14 - Galaxens gaskorona.

Vår galax har en bro - bar, från vars ändar, 4 tusen parsecs från centrum av galaxen, börjar 3 spiralarmar att vrida sig; nära en av dem - Orion-armen (grenen) finns solsystemet. Den andra - Perseus-grenen - observeras i riktning från galaxens centrum på ett avstånd av 1,5-2,4 kpc från solen. Skyttens tredje gren ligger i riktning mot galaxens centrum på 1,2-1,8 kpc från solen.

Galaxen har ett komplext, differentierat rotationsmönster runt sin axel (Fig. 68). Stjärnornas egna hastigheter i kärnan når 1000-1500 km/s. De galaktiska armarnas rotationshastighet är lägre än rörelsehastigheten för enskilda stjärnor på samma avstånd från galaxens centrum.

Solsystemet ligger nära galaxens ekvatorialplan vid 34 000 ljusår. år från dess centrum (på ett avstånd där galaxens rotationshastighet och spiralarmarnas rörelse sammanfaller). Från en analys av egenrörelserna för 300 000 stjärnor genom förskjutning av linjer i spektra på grund av Dopplereffekten, fastställdes att solsystemet rör sig i förhållande till de närmaste stjärnorna med en hastighet av 20 km/s i riktning mot stjärnbilden Hercules och roterar tillsammans med dem runt galaxens centrum med en hastighet av 250 km/s i riktning mot stjärnbilderna Cygnus och Cepheus. Punkten på himmelssfären i den riktning som solsystemet rör sig kallas apex.

Rotationsperioden för solsystemet runt galaxens centrum är 195-220 miljoner år. Genomsnittlig varaktighet galaktiskt år(T G ) är lika med 213 miljoner år.

Koncentrationen av materia i det interstellära mediet är mycket ojämn. Den ökar kraftigt i galaxens rotationsplan och i ett 500 ljusår tjockt lager. år med en diameter på 100 000 ljus. år är 10 -21 kg/m 3. Moln av mörk, tät stoft som absorberar stjärnljus är synliga mot bakgrunden av Vintergatan med blotta ögat i konstellationerna Cygnus, Ophiuchus, Scutum och Skytten. Den får den största densiteten i riktning mot den galaktiska kärnan. På ett avstånd av 4 till 8 tusen parsecs från det galaktiska centrumet ligger " molekylär ring"Galaxer är ett kluster av GMO som väger upp till 3×10 9 M¤.

Sällsynt neutral gas långt från stjärnor är genomskinlig för optisk strålning. Studiet av gasens distribution och egenskaper i det interstellära mediet och GMO underlättas av radioemission av molekylärt väte (l = 0,21 m) och hydroxyl-OH (l = 0,18 m) (fig. 69).

Turbulent interstellär plasma är koncentrerad i moln och upptar cirka 20 % av det interstellära mediet. Utanför spiralarmarna detekteras sällsynta plasmamoln med storlekar mindre än 26 pc och en elektrondensitet på 0,1-0,3 partiklar/cm 3 på avstånd upp till ± 900 kpc från det galaktiska planet. Moln i spiralarmar (± 200 st från Galaxy-planet) har dimensioner upp till 50 st, elektrondensitet 0,2-1,0 partiklar/cm 3 . I stjärnbildningszoner i det galaktiska planet når elektrontätheten hos moln med storlekar på 10-50 pct. 1-10 partiklar/cm 3 .

Den relativa åldern och ordningen för bildandet av stjärnor i galaxen bestäms från analysen kemisk sammansättning stjärnregioner - undersystem i galaxen. Stjärnornas födelse i galaxen under miljarder år minskar koncentrationen av interstellär gas och saktar ner hastigheten för stjärnbildningen tills den helt upphör på grund av "bristen på råmaterial" för bildandet av stjärnor från efterföljande generationer. Tidigare var takten för stjärnbildning mycket högre. Nu genom hela galaxen förvandlas interstellär gas som väger från 4 M¤ till 10 M¤ till stjärnor varje år. Den måste förnyas, annars skulle den vara helt uttömd under de första 1-2 miljarder åren av galaxens liv.

Den huvudsakliga "leverantören" av interstellär gas är stjärnor, särskilt i de sista stadierna av deras utveckling: blå och röda jättar och superjättar, novaer och supernovor genererar cirka 1 M¤ interstellär gas per år. Förmodligen drar Galaxy till sig gas från utrymmet som omger den (upp till 1,2-2 M¤ per år). Därför minskar mängden interstellär gas i galaxen mycket långsamt.

Dess kemiska sammansättning förändras märkbart. I generation I stjärnor 12-15 miljarder år gamla är koncentrationen av tunga grundämnen cirka 0,1%.

Generation II-stjärnor i huvudsekvensen, 5-7 miljarder år gamla, innehåller upp till 2 % tunga grundämnen.

I moderna diffusa nebulosor finns det ganska mycket damm, olika gaser, tungt kemiska grundämnen och komplexa molekylära föreningar. Unga stjärnor i klasserna O, B, A med en ålder på 0,1-3 miljarder år i öppna hopar tillhör den nya III-generationen av stjärnor. De innehåller cirka 3-4% tunga grundämnen.

I galaxens halo observeras "höghastighets" moln av atomärt väte, som rör sig oberoende av dess rotation. Vissa moln, som innehåller cirka 0,1 % av tunga kemiska grundämnen, består av materia som attraheras av galaxen från det omgivande rymden. Andra moln bildas av utstötningar av materia från den galaktiska skivan under supernovaexplosioner i stjärnhopar och andra kosmiska fenomen; deras sammansättning innehåller upp till 1% tunga kemiska element.

Ris. 70. Årlig balans av det interstellära mediet i galaxen

En viktig komponent i det interstellära mediet i galaxen är kosmiska strålar- flöden av laddade elementarpartiklar med energi upp till 10 21 eV: protoner (91,7%), relativistiska elektroner (0,92%), kärnor av heliumatomer (6,6%) och tyngre kemiska grundämnen (0,72%). Trots den låga rumsliga tätheten av kosmiska strålar (nära jorden - 1 partikel/cm 3× s), är deras energitäthet jämförbar med energitätheten för den totala elektromagnetiska strålningen från stjärnor, energin från termisk rörelse av interstellär gas och den magnetiska galaxens fält. Den huvudsakliga källan till kosmiska strålar är supernovaexplosioner.

Galaxens totala magnetfält har en induktion på cirka 10 -10 Tesla. Fältlinjerna är generellt parallella med det galaktiska planet och kröker längs dess spiralarmar. Genom att interagera med laddade partiklar av kosmisk strålning, böjer galaxens magnetfält banorna för deras rörelse längs kraftlinjerna och saktar ner relativistiska elektroner, vilket genererar icke-termisk (synkrotron) strålning av radiovågor med en våglängd på mer än 1 m Studie av "variationer" - rums-temporala förändringar i egenskaperna hos kosmiska strålar under påverkan av olika processer i interstellära rymd- och rymdobjekt gör det möjligt att studera de elektromagnetiska fälten hos enskilda utvidgade rymdobjekt och hela galaxen som helhet. Den höga energin hos kosmiska strålar gör dem till oumbärliga assistenter för fysiker när de studerar materiens struktur och växelverkan mellan elementarpartiklar.

I slutet av lektionen kan du erbjuda eleverna uppgifter att upprepa och konsolidera material om stjärnor och stjärnsystem (bestämma interstellära avstånd, egenskaper hos komponenter i binära system, etc.), samt övning 18:

Övning 18:

1. Hur skulle Vintergatan se ut om jorden var: a) i mitten av galaxen; b) vid kanten av den galaktiska skivan, vid 50 000 ljusår. år från centrum av galaxen; c) i ett av klothoparna finns en sfärisk komponent; d) på ett avstånd av 10 000 sv. år ovanför galaxens norra pol; e) för en observatör i det stora magellanska molnet?
2. Uppskatta massan av galaxen som ligger inom området för omloppsrörelse i solsystemet runt galaxens centrum om solsystemets massa M~ 1 M¤, och dess revolutionsperiod (galaktiskt år) är 213 miljoner år.
3. Gör ett diagram som visar alla huvudtyper, klasser och grupper av rymdobjekt och deras system som är en del av galaxen (fig. 71):

Ris. 71

4. Under SETI-programmet sändes 1974 ett radiomeddelande om jordisk civilisation till den klotformade stjärnhopen M13 i stjärnbilden Hercules (avstånd 24 000 ljusår). Tror du att de kommer att vänta och, om "ja", när kommer våra ättlingar att vänta på ett svar?

5. I spektra av tre avlägsna galaxer observeras ett rött skifte lika med: z 1 = 0,1, z 2 = 0,5, z 3 = 3 våglängder spektrala linjer. Med vilken radiell hastighet rör sig dessa galaxer? Bestäm avståndet till var och en av dem, med tanke på H = 50 km/s× Mpc.

6. Beräkna avståndet, linjära dimensioner och ljusstyrkan för kvasaren 3C48, om dess vinkeldiameter är 0,56ќ, ljusstyrkan är 16,0 m, och linjen l 0 = 2298× 10 -10 m av joniserat magnesium förskjuts i sitt spektrum till positionen l 1 = 3832 × 10 -10 m.

7. Hur påverkar det interstellära mediets absorption av ljus bestämningen av avstånd och storlekar för avlägsna galaxer?

8. Den klassiska bilden av 1800-talets värld visade sig vara ganska sårbar inom området för universums kosmologi, på grund av behovet av att förklara tre paradoxer: fotometrisk, termodynamisk och gravitation. Du är inbjuden att förklara dessa paradoxer ur modern vetenskaps synvinkel.

Den fotometriska paradoxen (J. Chezot, 1744; G. Olbers, 1823) gick ut på att förklara frågan "Varför är det mörkt på natten?"

Om universum är oändligt, så finns det otaliga stjärnor i det. Med en relativt jämn fördelning av stjärnor i rymden ökar antalet stjärnor på ett givet avstånd i proportion till kvadraten på avståndet till dem. Eftersom en stjärnas briljans minskar i proportion till kvadraten på avståndet till den, bör försvagningen av stjärnornas allmänna ljus på grund av deras avstånd exakt kompenseras av ökningen av antalet stjärnor, och hela himmelssfären bör lysa jämnt och ljust.

Den termodynamiska paradoxen (Clausius, 1850) är förknippad med motsägelsen av termodynamikens andra lag och konceptet om universums evighet. Enligt termiska processers irreversibilitet tenderar alla kroppar i universum till termisk jämvikt. Om universum existerar under en oändligt lång tid, varför har då termisk jämvikt i naturen ännu inte anlänt, och termiska processer fortsätter till denna dag?

Gravitationsparadoxen (Seelinger, 1895) är baserad på bestämmelserna om oändlighet, homogenitet och isotropi i universum.

Välj mentalt en sfär med radie R 0 så att cellerna med inhomogenitet i fördelningen av materia inuti sfären är obetydliga och medeldensiteten är lika med den genomsnittliga densiteten för universum r. Låt det finnas en massa på sfärens yta m till exempel Galaxy. Enligt Gauss sats om ett centralt symmetriskt fält, gravitationskraften från ett ämne med massa M, innesluten inuti sfären, kommer att verka på kroppen som om all materia var koncentrerad till en punkt som ligger i mitten av sfären. Samtidigt ger inte resten av universums materia något bidrag till denna kraft. Vart i:

Låt oss uttrycka massan genom medeldensiteten r: . Låt sedan - accelerationen av en kropps fria fall till sfärens centrum beror endast på sfärens radie R 0 . Eftersom sfärens radie och placeringen av sfärens centrum väljs godtyckligt, uppstår osäkerhet i kraftens inverkan på testmassan m och riktningen för dess rörelse.

9. Ta en resa på en imaginär tidsmaskin till det förflutna och framtiden för vår Metagalaxy och rita vad du skulle se: a) i ögonblicket av Big Bang; b) 1 sekund efter det; c) om 1 miljon år; d) om en miljard år; e) 10 miljarder år efter Big Bang; f) efter 100 miljarder år; g) om 1000 miljarder år.

10. Vad skiljer kosmologiska modeller av universum från religiösa förklaringar av universum?

Metodiken för att studera materialet i de första 3 lektionerna i detta ämne diskuteras i artikeln av E.Yu. Stepanova, Yu.A. Kupryakova "Studerande frågor om galaxen i ämnet "Universums struktur".

I fysik- och matematiklektioner och när du arbetar med starka elever kan du använda idéerna i artikeln av L.P. Surkova, N.V. Lisin "Element av problem i undervisningen i astronomi vid ett pedagogiskt institut." Enligt författarna, "Basen och källan till astronomisk kunskap är observationer, som blir det huvudsakliga sättet att skapa en problemsituation (baserat på egna observationer, livssituationer, arbete med fotografier, teckningar etc., inklusive när man möter observations resultat som påstås vara oförklarliga till sin natur och ledde till formuleringen av ett vetenskapligt problem i vetenskapshistorien).

Förekomsten av olika tillvägagångssätt för att välja en forskningsstrategi implementeras i form av konkurrerande vetenskapliga hypoteser. Detta gör det möjligt att använda vetenskapsmäns demonstration av olika synvinklar och positioner för att lösa ett visst problem för att ge föreläsningen en problematisk karaktär." Som exempel erbjuds följande: 1) en diskussion om verksamhetens art. kvasarer och galaktiska kärnor, där följande föreslogs som en källa till aktivitet: en multipulsar modell, med många explosioner under kollisioner av stjärnor; en modell av ett ackreterande supermassivt svart hål; en modell av en supermassiv roterande magnetoplasmakropp - en magnetoid. 2 ) Uppkomsten av galaxens spiralstruktur (vågteorin för Lindblad, Lin och Shu, idén om Gerol och Seiden, Jaaniste och Saar, bildandet av grenar under utstötningen av gas från galaxernas centrum).

Det är också tillrådligt att presentera ämnet "Struktur av galaxen" i historiska termer. Uppgiften är inställd på att mentalt följa forskarnas väg. Först utförs observationer (demonstrationer, besök på planetariet). Uppgiften ges: baserat på en jämförelse av antalet stjärnor i enskilda delar av himlen och skillnaderna i stjärnans ljusstyrka, försök att presentera en bild av omvärlden, med hänsyn till förenklingsfaktorer (som Herschel). Föreläsningen sammanfattar denna uppgift och ställer frågan "Vad och hur bör förändras i den presenterade bilden om Herschels antaganden är felaktiga?" Sedan, tillsammans med demonstrationer, granskas moderna metoder och resultat av utforskning av galaxen.

Det första alternativet ”låter oss i historisk följd överväga ett antal uppgifter som forskare står inför och därigenom dra nytta av de fördelar som den problembaserade undervisningsmetoden ger: börja bilda information om galaxens struktur och storlek baserat på att studera fördelningen av stjärnor, gradvis komplettera och fördjupa materialet med information om andra objekt", efter att tidigare ha bekantat eleverna med den synliga fördelningen av stjärnor på himlen och Vintergatans struktur.

- - tester - uppgift

Se även: Alla publikationer om samma ämne >>