МетагалактМетагалактикаика

МетагалактикаМетагалактикаВыдающийся Выдающийся

американский астроном американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953Эдвин Хаббл (1889-1953)) доказал , что доказал , что туманности , туманности , находящиеся за находящиеся за пределами нашей пределами нашей Галактики , являются Галактики , являются самостоятельными самостоятельными звездными звездными Галактиками.Галактиками.

Галактики , находящиеся Галактики , находящиеся за пределами нашей за пределами нашей Галактики , образуют Галактики , образуют Метагалактику. Метагалактику.

Типы галактикТипы галактик

Эллиптические Эллиптические галактикигалактики

Имеют вид кругов и эллипсов.

Спиральные Спиральные галактикигалактики

Неправильные Неправильные галактикигалактики

Нет четко выраженного ядра и вращательной симметрии

РАДИОГАЛАКТИКИ

Радиогалактиками называют галактики с мощным радиоизлучением, которое в тысячу и более раз превышает мощность радиоизлучения таких галактик как наша. Причиной мощного радиоизлучения является выброс высокоэнергичных частиц (протонов и электронов) из активного ядра галактики, где они получают большую энергию и разгоняются до околосветных скоростей. Радиоизлучение возникает при движении быстрых электронов в слабых магнитных полях. Радиогалактики почти всегда относятся к числу массивных эллиптических галактик. Ближайшая к нам радиогалактика – галактика NGC 5128 известная как радиогалактика Центавр А . Более мощной радиогалактикой является ярчайшая эллиптическая галактика М87 в скоплении Девы. Наиболее мощные из известных радиогалактик излучают в форме радиоволн энергию, которая сопоставима с энергией оптического излучения всех звезд галактики вместе взятых. Примером таких объектов является радиогалактика Лебедь А, которая, находясь на расстоянии более миллиарда св. лет от нас, тем не менее, является одним из самых ярких радиоисточников на небе.

Радиогалактика Центавр А

Радиогалактика Дева А

Двойное ядро радиогалактики Лебедь А3

Черные дыры во ВселеннойВ современной науке черной дырой принято называть область пространства , в которой масса настолька велика и гравитационное поле (тяготение) столь сильно, что ни один объект (даже излучение , даже фотоны ) не могут вырваться из нее. Поэтому сверхмассивное тело становится невидимым , то есть черным . Название же «черная дыра» ввел в обиход в 1968 году американский физик Джон Уилер . Новый термин сразу стал популярен, заменив собой использовавшиеся до того названия «коллапсар» или «застывшая звезда». Такими сверхмассивными образованиями являются ядра некоторых галактик , поэтому эти звезды становятся невидимыми. Первым, кто допустил существование невидимых звезд, был ученый Пьер Симон Лаплас (1749 – 1827. О невидимых звездах Лаплас впервые написал в 1795 году. Руководствуясь законом всемирного тяготения, он пришел к выводу, что звезда c массой 100 миллионов масс Солнца и радиусом 10 миллионов километров становится черной дырой , то есть , ни один световой луч не доходит от этой звезды до нас !!!

В наше время доказать это может любой школьник, знающий основы физики. Действительно, чем больше космическое тело, тем большую скорость нужно набрать, чтобы навсегда покинуть его. Эта скорость называется второй космической, и для Земли равна 11 км/сек. Но вторая космическая скорость тем больше, чем больше масса и чем меньше радиус небесного тела, т.к. с увеличением массы тяготение увеличивается, а с ростом расстояния от центра оно ослабевает. На Солнце 2-я космическая скорость равна 620 км/сек, . Если же представить, что Солнце сжали до радиуса 10 километров, оставив при этом массу прежней, то 2-я космическая скорость увеличится до половины скорости света или 150 тысяч километров в секунду! Значит, если радиус Солнца уменьшать еще дальше (оставляя массу неизменной), то наступит такой момент, когда вторая космическая скорость достигнет световой или 300 000 км/с ! Иначе, свет пытается вырваться в пространство, но гравитация не позволяет ему этого сделать, и со стороны мы можем видеть лишь черное пятно в космосе, проще говоря, некую дыру! Подобные выводы были сделаны современником Лапласа английским геологом Дж. Мичеллом в 1783 году, но его труды менее известны. Выяснилось, что если сжавшаяся звезда имеет массу в два раза превышающую массу Солнца, то становится в кандидатом в черные дыры.

Измерить же массу небесного тела легче всего , если он существует в паре с другим, проще говоря, в двойной системе, по его орбитальному движению. Поиск подобных двойных систем, которые к тому же излучают в рентгеновском диапозоне увенчался успехом. Астрономы нашли такую систему в созвездии Лебедя, выяснив что, по крайней мере, один из компонентов обладает массой, превышающей критическую, т.е. более двух солнечных масс.. Объект был назван Лебедь Х-1, и является первым объектом – кандидатом в черные дыры. Он расположен на расстоянии 6000 световых лет от Земли и состоит из двух тел: нормальной звезды-гиганта массой около 20 солнц и невидимый объект массой 10 солнц, излучающий в рентгеновском диапазоне. Но позвольте, скажете вы, как же может излучать черная дыра, если мы только что говорили, что ничто не может покинуть ее! Да, это верно, но дело в том, что излучает не сама черная дыра, а лишь вещество, падающее на черную дыру. Именно по излучению падающего вещества мы можем оценивать присутствие черной дыры. Обладая мощным тяготением, черная дыра забирает у своего компаньона часть вещества, как бы высасывает материю, которая по спирали устремляется к черной дыре. Чем ближе вытягиваемое вещество к черной дыре, тем сильнее оно разогревается и, наконец, начинает излучать в рентгеновском диапазоне, что и фиксируют земные приемники излучения. При достижении окрестностей гравитационного радиуса (откуда еще может вырваться излучение) газ разогревается до 10 миллионов градусов, а рентгеновская светимость этого газа в тысячи раз превосходит светимость Солнца во всех диапазонах! Вспышки излучения видны не менее, чем в 200 километрах от центра черной дыры, а ее действительные размеры составляют около 30 километров

В настоящее время астрономам удалось обнаружить сверхмассивные черные дыры, масса которых может составлять миллиард солнц! Сверхмассивные черные дыры по свойствам не отличаются от своих меньших собратьев. Они лишь гораздо массивнее и, как правило, находятся в центрах галактик – звездных островов Вселенной. В центре Нашей Галактики (Млечный Путь) тоже имеется сверхмассивная черная дыра. Европейские и американские ученые провели глобальный поиск сверхмассивных черных дыр, которые, согласно современным теоретическим выкладкам, должны находиться в центре каждой галактики. Итак, черные дыры можно обнаружить по рентгеновскому излучению, и чтобы произвести перепись подобных источников, в околоземное комическое пространство были запущены спутники с рентгеновскими телескопами на борту. Занимаясь поиском источников рентгеновских лучей, космические обсерватории «Чандра» (Chandra) и «Росси» (Rossi) обнаружили, что небо заполнено фоновым рентгеновским излучением, и является в миллионы раз более ярким, чем в видимых лучах. Значительная часть этого фонового рентгеновского излучения неба должна исходить от черных дыр. Обычно в астрономии говорят о трех типах черных дыр. Первый — черные дыры звездных масс (примерно 10 масс Солнца). Они образуются из массивных звезд, когда в тех заканчивается термоядерное горючее. Второй — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик (массы от миллиона до миллиардов солнечных). И наконец, первичные черные дыры, образовавшиеся в начале жизни Вселенной, массы которых невелики (порядка массы крупного астероида).

Черная дыра во Вселенной

Черная дыра располагается в центре Галактик

Черные дыры – самые кровожадные обьекты во Вселенной!!!

Квазары - это класс внегалактических объектов, отличающихся очень высокой светимостью. Впервые квазары обнаружили в 1960 году как мощные радиоисточники. Кроме радиоволн, они излучают инфракрасные, рентгеновские и гамма–лучи. Очень сложно определить точное число обнаруженных на сегодняшний день квазаров. Это объясняется, с одной стороны, постоянным открытием новых квазаров, а с другой — некоторой размытостью границы между квазарами и некоторыми типами активных Галактик. В 2005 году группа астрономов использовала в своём исследовании данные о 195 000 квазаров. Ближайший и наиболее яркий квазар С 273 в созвездии Девы находится на расстоянии около 2 млрд световых лет, а самые далёкие квазары, благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость нормальных Галактик, видны на расстоянии более 10 млрд световых лет. Внятного ответа на вопрос, что же такое квазары пока нет. Разумеется, существует множество теорий, но на сегодняшний день нет ни одной состоятельной из них. Наиболее разработанной моделью квазара является модель , согласно которой квазары являются черными дырами , расположенными в центре Галактик с высокой звездной плотностью.

Квазары

Квазар 4С 37.43

Галактики редко бывают одиночными. 90 процентов галактик концентрируются в скопления, в которые входят от десятков до нескольких тысяч членов. Средний диаметр скопления галактик 5 Мпк, среднее число галактик в скоплении – 130. В Местную группу галактик, размеры которой 1,5 Мпк, входит наша Галактика, Туманность Андромеды M31, Туманность Треугольника M33, Большое Магелланово Облако (БМО), Малое Магелланово Облако (ММО), неправильные галактики NGC 6822, IC 1613, карликовые галактики – всего около сорока галактик, связанных взаимной гравитацией. Согласно последним исследованиям Местная группа движется со скоростью 635 км/с относительно соседних скоплений.На сегодня известны около 4000 скоплений Галактик , в которых насчитывается сотни и тысячи звездных систем.

Скопления Галактик

Так выглядит скопление Галактик через телескоп

Скопление Галактик Вирго

Скопление Галактик « Квинтет Стефана»

Местная группа Галактик

Для измерения расстояний до галактик и скорости их движения астрономы применяют метод спектрального анализа. Наблюдения показали , что спектральные линии всех галактик смещены к красному концу спектра. Это означает , что галактики удаляются от нас. Известный астроном Хаббл , доказал , что чем больше красное смещение , тем больше расстояние до галактики , тем больше скорость ее удаления.

Американский физик – астроном Эдвин Пауэлл Хаббл

С помощью красного смещения можно определить скорость галактик :

V - скорость галактикиС - скорость света z - красное смещение

- красное смещение

ГрафикГрафикХаббл построил Хаббл построил

график, где по одной график, где по одной оси откладывается оси откладывается скорость удаления, а скорость удаления, а по другой - по другой - расстояния до расстояния до галактик. Было галактик. Было установлено, что установлено, что галактики движутся галактики движутся тем быстрее, чем тем быстрее, чем дальше они дальше они находятся.находятся.

В 1929 году, исходя из наблюдений спектров галактик, американский астроном Эдвин Хаббл сформулировал закон: скорости удаления галактик возрастают пропорционально расстоянию до них:

V = H ∙ R.

Этот закон получил название закона Хаббла. Постоянная Хаббла в настоящее время принимается равной H = 70 км/(с∙Мпк).

Закон Хаббла вовсе не означает, что наша Галактика является центром, от которого и идет расширение. В любой точке Вселенной наблюдатель увидит ту же самую картину: все галактики имеют красное смещение, пропорциональное расстоянию до них. Поэтому иногда говорят, что расширяется само пространство. Это, естественно, следует понимать условно: галактики, звезды, планеты и мы с вами не расширяемся.

В настоящие время принято считать, что разбегание галактик, связанное с общим расширением окружающей нас части Вселенной, есть результат Большого Взрыва.

Cамый близкий к Земле квазар 3С 273 имеет красное смещение 0, 158. Определить скорость квазара и расстояние до него.

В 1990 г. на борту шатла «Дискавери» был выведен на орбиту космический телескоп имени Хаббла Астрономы давно мечтали о телескопе, который работал бы в видимом диапазоне, но находился за пределами земной атмосферы, сильно мешающей наблюдениям. «Хаббл» не только не обманул возлагавшихся на него надежд, но даже превзошел практически все ожидания. Он фантастически расширил «поле зрения» человечества, заглянув в немыслимые глубины Вселенной. За время своей работы космический телескоп передал на землю 700 тыс. великолепных фотографий Он, в частности, помог астрономам определить точный возраст нашей Вселенной – 13,7 млрд. лет; помог подтвердить существование во Вселенной странной, но оказывающей огромное влияние, формы энергии – темной энергии; доказал существование сверхмассивных черных дыр; удивительно четко заснял падение кометы на Юпитер; показал, что процесс формирования планетных систем является широко распространенным в нашей Галактике; обнаружил небольшие протогалактики, зарегистрировав излучение, испущенное ими, когда возраст Вселенной составлял менее 1 млрд. лет.

Закрепление Закрепление материаламатериала

Что такое Метагалактика?Что такое Метагалактика? • Охваченная астрономическими наблюдениями часть Охваченная астрономическими наблюдениями часть

Вселенной, в которой существуют миллиарды Вселенной, в которой существуют миллиарды галактик. галактик.

С какими свойствами крупномасштабной С какими свойствами крупномасштабной структуры Вселенной вы познакомились?структуры Вселенной вы познакомились?

• Мы познакомились со Вселенной, в которой вещество Мы познакомились со Вселенной, в которой вещество распределено практически равномерно, Вселенную распределено практически равномерно, Вселенную можно считать однородной, изотропной. В настоящий можно считать однородной, изотропной. В настоящий момент Метагалактика расширяется, в ней не момент Метагалактика расширяется, в ней не существует центра, от которого разбегаются существует центра, от которого разбегаются галактики.галактики.

В чем заключается закон Хаббла?В чем заключается закон Хаббла?• В 1929 году Эдвин Хаббл, исходя из наблюдений В 1929 году Эдвин Хаббл, исходя из наблюдений

спектров галактик, сформировал закон: скорости спектров галактик, сформировал закон: скорости удаления галактик возрастают пропорционально удаления галактик возрастают пропорционально расстоянию до них.расстоянию до них.