Урок: «Галактики» Небесный свод, горящий славой звездной, Таинственно глядит из глубины.- И мы плывём, пылающею бездной Со всех сторон окружены. Ф.И.Тютчев. - презентация

1 Урок: «Галактики» Небесный свод, горящий славой звездной, Таинственно глядит из глубины.- И мы плывём, пылающею бездной Со всех сторон окружены. Ф.И.Тютчев Ф.И.Тютчев Материал подготовлен учителем ГОУ СОШ 903 г. Москвы Степанюк Еленой Александровной 2007 г г.

2 Г а л а к т и к и Галактиками называются гигантские (до триллиона звезд) звёздные системы, расположенные вне нашей Галактики. Их называют ещё внегалактическими туманностями, т. к. при визуальном наблюдении в телескоп они выглядят туманными пятнышками, как и обычные газовые туманности. Сведения о галактиках приводятся в специальных астрономических каталогах. Из них наиболее известны первый каталог туманностей и звёздных скоплений, составленный в конце 18 в. французским астрономом Шарлем Мессье.

3 Начало внегалактической астрономии Мир звёздных систем - галактик- стал интенсивно изучаться с 1920 г., когда шведскому астроному К. Лундмарку удалось разложить на звёзды периферийную часть спиральной туманности М 33 (или NGC 598) в созвездии Треугольника. Вскоре американский астроном Э. Хаббл, работавший на крупнейшем в то время телескопе с зеркалом диаметром 2,5 м, установил звёздную природу спиральных рукавов туманности Андромеды и нескольких более слабых галактик неправильной формы. Это положило начало развитию новой отрасли астрономической науки – внегалактической астрономии.

4 Инструменты внегалактической астрономии Изучение галактик требует максимально мощных инструментов, в частности оптических телескопов с зеркалами диаметром более метра, а также новейших средств и методов исследования далёких слабых объектов. Исключительно быстрому развитию внегалактической астрономии способствовало внедрение радиоастрономических методов исследования космических объектов.

5 Распределение галактик в пространстве Среди всё более слабых по блеску объектов число галактик быстро возрастает. Так, галактик ярче 12-й звёздной величины известно около 250, 15-й - уже около 50 тыс., а число галактик, которые могут быть сфотографированы 6-метровым телескопом на пределе его возможностей, составляет многие миллиарды. Это указывает на значительную удалённость большинства галактик.

6 Определение расстояний до галактик В 1912 г. американский. астроном В. Слайфер обнаружил замечательное свойство галактик: в спектрах далёких галактик все спектральные линии оказались смещёнными к длинноволновому (красному) концу по сравнению с такими же линиями в спектрах источников, неподвижных относительно наблюдателя (т. н. красное смещение линий). В 1929 г.американский астроном Э. Хаббл, сравнивая расстояния до галактик и их красные смещения, обнаружил, что последние растут в среднем прямо пропорционально расстояниям (закон Хаббла). Этот закон дал в руки астрономов эффективный метод определения расстояний до галактик по их красному смещению. Центр скопления галактик Abell 370. Дуги являются прямым следствием искажения изображений за счет гравитационного фокусирования света. Зеленые полосы - это дифракционные "рога" от близких ярких звезд. Стрелка указывает на положение галактики HCM 6A, блеск которой усилен эффектом гравлинзы от скопления A370.

7 Многообразие форм звёздных систем Формы галактик чрезвычайно разнообразны. Однако большинство галактик относят к нескольким основным типам, руководствуясь их наиболее характерными внешними признаками, а более мелкие различия галактик помогают подразделить эти типы на отдельные подтипы. Классифицировать галактик по морфологическим особенностям предложил Хаббл.

8 Многообразие форм звёздных систем Около 25% изученных галактик имеет круглую или эллиптическую форму, поэтому их назвали эллиптическими галактиками (в классификации этот тип галактик обозначают символом Е ). Это наиболее простые по структуре, звёздному составу и характеру внутренних движений системы. В них не обнаружено звёзд высокой светимости (сверхгигантов), самые яркие звёзды в эллиптических галактиках - красные гиганты. Поверхностная яркость этих систем плавно убывает примерно обратно пропорционально квадрату расстояния от ядра, постепенно сливаясь без скачков с окружающим фоном неба. Расширение линий в спектрах эллиптических галактик указывает на то, что звёзды в них движутся в самых произвольных направлениях с высокими скоростями (»200 км/с). В этих условиях распределение звёзд во всех радиальных направлениях от центра симметрии должно быть почти равновероятным, что и объясняет близкую к сфероидальной форму таких звёздных систем. Эллиптические туманности в зависимости от степени видимого сжатия подразделены на восемь подтипов: от сферических систем Е0 до чечевицеобразных Е7 (цифра указывает степень сжатия).

9 Многообразие форм звёздных систем Другой, самый распространённый тип галактик (их около 50%) отличается большим разнообразием структуры. Эти звёздные системы имеют два или более спиральных рукава, образующих плоский "диск", а в центральной области галактики расположено сфероидальное вздутие (балдж), в котором находится ядро галактики. Такие галактики называются спиральными и обозначают символом S. Спиральные рукава, как правило, богаты яркими газовыми туманностями, окружающими горячие звёзды-сверхгиганты, а также облаками тёмной газово-пылевой материи.

10 Многообразие форм звёздных систем Примерно у половины спиральных галактик рукава начинаются сразу от ядра (это нормальные спиральные галактики), у остальных галактик через ядро проходит яркая перемычка (бар), идущая далеко за пределы ядра (пересечённые спиральные галактики). От концов перемычки и начинают закручиваться спиральные рукава. И нормальные (S), и пересечённые (SB) спиральные галактики подразделяются ещё на подтипы Sa, Sab, Sb, Sc, SBa и т. д. по относительным размерам ядра и диска (размеры ядра убывают от Sa к Sc). Некоторые из спиральных систем видны в профиль как толстое (в случае Sa) или тонкое веретено, обычно пересечённое полосой тёмного вещества, поглощающего свет. Наша Галактика, как известно, также является спиральной, вероятнее всего типа Sb. По-видимому, спиральные галактики окружены сфероидальной звёздной Короной, в которой содержится значительная часть массы галактики.

11 Многообразие форм звёздных систем Если проследить изменение форм эллиптических галактик от сферической до чечевицеобразной и форм спиральных галактик от Sa ко всё более сплюснутой системе Sc, то напрашивается вывод о существовании ещё одного типа галактик, промежуточного между этими основными. Гипотетический тип получил в этой схеме символ S0; он был сначала предсказан, а затем найден. В галактиках этого типа (их около 20% от общего числа встречающихся вблизи нашей Галактики), в отличие от эллиптических систем, яркость от центра к краю падает ступеньками. В такой системе различают ядро, "линзу" и слабый "ореол". Эти галактики названы линзообразными. В наружных частях линзы иногда видны зачатки спиральных рукавов, перемычки и наружное светлое кольцо. Сочетание этих деталей придаёт системам иногда совершенно необычный вид.

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

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

14 Группы и скопления галактик Большинство галактик входят в группировки, насчитывающие от нескольких ярких членов (группы галактик) и до сотен и тысяч членов (скопления галактик). Яркие одиночные галактики редки - их не более 10% от общего числа галактик. Наиболее исследована Местная группа галактик, в которой самыми яркими и массивными являются наша Галактика и туманность Андромеды. Ближайшие соседние группы галактик располагаются в 2-5 Мпк от Местной группы галактик и по составу похожи на неё, только самые слабые члены этих групп трудно обнаружить. Несколько десятков таких групп галактик найдено в пределах Мпк около нашей Галактики. Ближайшее крупное скопление галактик находится в созвездии Девы на расстоянии около 20 Мпк. В его составе семь гигантских эллиптических галактик, в т. ч. радиогалактика Дева А, десять гигантских спиральных галактик, из которых ярчайшая – "Сомбреро". Всего в скопление входит около 200 галактик высокой и средней светимости.

15 Метагалактика Совокупность галактик всех типов, квазаров, межгалактической среды образует Метагалактику – доступную наблюдениям часть Вселенной. Метагалактика, как и составляющие её системы, имеет специфические свойства, особенности структуры и следует собственным закономерностям развития. Красное смещение отражает, по сути дела, одно из важнейших свойств Метагалактики. Смещение линий в спектрах галактик в сторону длинных волн связано с увеличением размеров Метагалактики - "разлётом" скоплений галактик.