Что происходит в центре нашей Галактики? Центр нашей галактики
Центр галактики Млечный Путь представляет собой черную дыру
Вдалеке от ярких городских огней, безлунными вечерами, когда на небе становится отчетливо видно каждую звездочку, любуясь красотой звездного неба можно наблюдать протянувшуюся через все его необъятные просторы полосу белого цвета – Млечный Путь. Проходя через звездную россыпь таких созвездий южного полушария как Стрелец, Скорпион и Щит, обладающих множеством ярко светящихся звездных облаков Млечный Путь именно в этой части неба особенно красив и ярок. В этом же направлении расположен и центр самой Галактики.
«Сердце» Галактики
Газовые облака вокруг черной дыры
Центром нашей Галактики очень долгое время считалась планета Земля, затем учеными было сделано очередное ошибочное предположение, что центр Галактики Млечный Путь — это Солнце, но на самом деле «сердцем» данной Галактики является, расположившаяся там сверхмассивная всепоглощающая черная дыра, которая своими размерами почти в три миллиона раз крупнее Солнца.
Подтверждение этого было получено учеными совсем недавно, благодаря регулярному, длившемуся на протяжении 15 лет, мониторингу области галактического центра телескопами ESO, расположенными на обсерваториях Ла Силья и Паранал.
Звезда-невидимка
Моделирование газового облака, которое было разорвано дырой
Черная дыра это своеобразная гигантская звезда-невидимка, увидеть которую невозможно даже посредством новейшего специализированного астрономического оборудования. Это связано с особенными физическими свойствами данной звезды, препятствующими какому-либо излучению с ее поверхности за счет невероятно большой силы притяжения. Обнаружение и исследование «звезд-невидимок» становится возможным только благодаря исследованию характерных явлений происходящих вблизи них. Именно поэтому на данный момент о самих черных дырах, как и об их реальном существовании, ученым известно относительно немного.
Затаившийся хищник
Моделирование падения газа на черную дыру
Все черные дыры в процессе своей «жизнедеятельности» способны обладать одним из двух состояний. Первое — это состояние покоя, в котором сейчас находится черная дыра в центре Млечного Пути, а второе — это состояние активности. Можно сказать, что дыра пульсирует, то поглощая приблизившиеся к ней вещества (неважно какой это объект — планета или астероид), то оставаясь в состоянии покоя, выжидая очередную жертву.
Газовое облако разорваное черной дырой в центре Млечного Пути
Вещества, попавшие в поле действия сил притяжения черной дыры, закручиваются по спирали, и постепенно дыра поглощает их. Но не одним рывком. «Жертва» то исчезает в темной бездне, то снова появляется, своеобразными рывками, на ее поверхности. Этот процесс можно сравнить со сливом воды в раковину. В момент, когда вода закручивается и приближается к сливу, часть ее энергии переходит в звуковую волну. Таким же образом и во время поглощения объектов черной дырой, возникает энергия.
Уникальные способности
Газ падающий в наш галактический центр (ИК-изображение)
Черная дыра Млечного пути, в отличие от других многочисленных космических тел, обладает уникальными способностями — преобразовывать материю в энергию и выталкивать вещество со скоростью близкой к скорости света. На данный момент во всей Вселенной не обнаружено ни одного подобного ей объекта, обладающего столь невероятными свойствами.
Виртуальное путешествие в центр галактики
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 7280
spacegid.com
Центр галактики
Что скрывается в центре Галактики? Наша галактика, называемая ещё Млечный путь – это огромный остров, состоящий из сотен миллиардов звёзд. Естественно, мы не можем посмотреть на неё со стороны, но по аналогии с другими звёздными скоплениями, галактика тоже имеет спиралевидную форму.
Она состоит из ядра, там звёзды находятся очень близко друг к другу, и нескольких выходящих из него спиральных рукавов. Общий диаметр галактики учёными оценивается приблизительно в 100 000 световых лет. Солнце находится на периферии этого гигантского скопления звёзд, на расстоянии около 25 000 световых лет от ядра. Звёзды в галактике вращаются вокруг центра галактики, делая один оборот примерно за 270 миллионов лет. Этот промежуток времени астрономы называют галактический год.
В центре Млечного пути расположено ядро нашей галактики, которое имеет форму немного сплюснутого эллипсоида. Концентрация звёзд там гораздо больше, чем в других частях галактического диска. Если бы Солнце находилось вблизи ядра, то мы могли увидеть на ночном небе удивительное сияние тысяч крупных звёзд, яркостью не уступающих Луне. Вместо нескольких сотен маленьких светящихся точек, которые составляют сейчас наш ночной небосклон, там бы горел волшебный звёздный костёр. Впрочем, возможно, что любоваться таким замечательным зрелищем было бы некому. По новым астрономическим исследованиям, условия в центре ядра не очень подходят для возникновения жизни. Поток жёстких излучений от ближайших звёзд там гораздо сильнее, чем на галактической окраине, где находится Солнечная система. Так что вероятность возникновения белковой жизни в том виде, какой мы имеем на Земле, вблизи центра галактики очень невелика.
Непосредственно в оптические телескопы галактическое ядро увидеть практически невозможно. Оно скрыто от глаз земных наблюдателей межзвёздными облаками пыли и газа, расположенными как раз между Землёй и ядром. Только когда астрономия поставила себе на службу такие инструменты как радиотелескопы и чувствительные приёмники инфракрасного излучения, стало возможным наблюдать за физическими процессами, происходящими в центре галактики. Космическая пыль практически не поглощает радиоволны и пропускает довольно много инфракрасных волн, в отличие от оптического диапазона. Благодаря этому мы всё-таки можем составить представление о центре нашего звёздного скопления.
Астрономы уже несколько десятков лет изучают процессы, происходящие в галактическом ядре. Уникальные условия, сложившиеся из-за очень тесного расположения звёзд, представляют огромный интерес для астрофизиков. Интенсивное взаимодействие сил тяготения различных космических объектов, процессы звёздообразования, динамика звёздного движения на относительно небольших (по космическим меркам) расстояниях – всё это можно наблюдать и делать выводы.
Недавно было получено ещё одно доказательство того, что в центре нашей галактики может находиться сверхмассивная чёрная дыра. Увидеть чёрную дыру, конечно, нельзя. Можно только наблюдать её воздействие на соседние космические объекты и изучать, как она взаимодействует с близлежащими звёздами и облаками газа. Вообще говоря, бесспорных свидетельств существования этих загадочных объектов до сих пор собрано не так уж и много.
Учёные из Европейской Южной обсерватории, расположенной в Чили, проводили наблюдение за звёздами в ядре с помощью инфракрасных телескопов, используя новые адаптивно-оптические способы обработки информации. В течение 16 лет астрономы отслеживали траектории нескольких десятков звёзд, вращающихся вокруг неизвестного центра масс. Они двигаются настолько быстро, что за несколько лет наблюдения одна звезда даже совершила полный виток вокруг этого космического объекта. Исследователи пришли к выводу, что такое движение может быть вызвано лишь воздействием мощных гравитационных сил невидимой чёрной дыры. Иного объяснения этим явлениям не смогли подобрать. Установлено точное местонахождение этого таинственного объекта и даже вычислена его масса. Чёрная дыра оказалась в 4 миллиона раз массивнее нашего Солнца.
Давно было известно, что в центре ядра находится мощный источник радиоизлучения. Дело в том, что гипотетическая чёрная дыра поглощает всё в пределах досягаемости, и недавно было зафиксирован факт её прохождения через огромное облако межзвёздного газа. Но даже такой массивный объект не смог «переварить» весь газ. Остатки облака, под воздействием гравитационных сил ускорились и начали интенсивно излучать в радиодиапазоне, что стало ещё одним доказательством существования чёрной дыры.
С помощью тех же самых инфракрасных телескопов были предприняты попытки заглянуть в центр ядра не только нашей галактики, но и других похожих скоплений звёзд. Эти галактики находятся от нас на расстоянии в сотни и тысячи раз больше, но в их ядрах, как удалось доказать, происходят очень похожие процессы. Следовательно, наша чёрная дыра не уникальна, возможно, что другие звёздные острова тоже имеют подобные удивительные космические объекты.
Статью написал: Дмитрий
istorii-x.ru
Центр Млечного Пути
Центр галактики Млечный Путь в инфракрасном диапазоне. Предоставлено: NASA, ESA и Q.D.Wang (Университет Массачусетса, Амхерст), Лаборатория Реактивного Движения, и S.Stolovy (Научный Центр Спитцера/Caltech).
Центр Млечного Пути - это довольно оживленное место. Как и у большинства галактик, там есть сверхмассивная чёрная дыра. Наша называется Стрелец А* (Sagittarius A*, произносится "Стрелец А-звезда"). Эта чёрная дыра не только поедает всё вокруг себя, но и несёт некую пользу, так как область вокруг неё является хорошим местом для образования новых звёзд. Поскольку чёрная дыра имеет такой огромный гравитационный след, она пытается засосать всё, что находится в пределах её досягаемости. Вся эта гравитация может притягивать огромные количества материи, которые скапливаются вокруг чёрной дыры и нагревают её. Собравшаяся материя называется аккреционным диском, и из-за трения газ и пыль нагреваются, испуская инфракрасное излучение. Центр Млечного Пути почти не показывается в видимом свете, но хорошо виден радио-, инфракрасными и рентгеновскими телескопами, которые могут многое рассказать о чёрной дыре, прячущейся в центре галактики Млечный Путь.Центр Млечного Пути находится в 26000 световых годах от Земли, а диаметр сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* составляет примерно 22 млн км. Это значит, что сама чёрная дыра умещается в пределы орбиты Меркурия. Сколько массы вмещает это относительно малое пространство? Нижний предел массы самой чёрной дыры оценивается в 40000 солнечных масс. Однако радиоизлучающий источник Стрелец А* немного больше, размером с орбиту Земли вокруг Солнца (150 млн км), и весит гораздо больше - 4 млрд солнечных масс.
Центр галактики Млечный Путь в рентгеновском диапазоне. Предоставлено: космический радиотелескоп Chandra.
Название прочитанной вами статьи "Центр Млечного Пути".
Похожие статьи:
universetoday-rus.com
Галактический Центр
Объекты глубокого космоса > Галактики Вселенной > Галактический Центр
Спиральные галактики, подобные нашему Млечному Пути, имеют форму диска с толстой центральной выпуклостью и спиральными рукавами, вращающимися наружу, словно вертушки. Наше Солнце от центра галактики находится очень далеко, и это хорошо. Так как галактический центр - это опасное место с большим количеством радиации, и сверхмассивной черной дырой, пожирающей все, что в нее попадает.
Строение галактики Млечный Путь
В нашей галактике Млечный Путь, галактический центр расположен в созвездии Стрельца приблизительно в 25 000 световых лет от Земли. Очень жаль, но центр галактики закрыт от межзвездной пыли, блокирующей видимый свет, поэтому он не может быть изучен во многих длинах волн. К счастью, инфракрасное излучение проходит сквозь эту пыль, и поэтому астрономам удалось изучить размеры и массу центра нашей галактики, и найти сверхмассивную черную дыру, скрывающуюся в центре галактики.
Изображение области вокруг галактического центра
Расположенный в центре галактики Sagittarius A*, излучает большое количество радиоволн. Эта сверхмассивная черная дыра нашей галактики имеет массу, соответствующую миллионам масс Солнца. Полагают, что в пределах Sag A*, есть тысячи звезд; большая часть из них являются старыми красными звездами, но также там есть и много массивных звезд. Центр галактики на самом деле напоминает неправильную галактику.
Анимация центра Млечного Пути:
Кажется, образование звезд в центре галактики не происходит, но астрономы предсказывают, что через 200 миллионов лет условия могут измениться и способствовать, чтобы зажечь новую фазу формирования звезд.
Хоть мы и не можем наблюдать галактический центр Млечного Пути, все же есть много других галактик, для изучения; многие из них являют нам свой облик. Изучая их, мы можем изучить намного лучше нашу собственную галактику.
Сверхскопления галактик
Строение галактики
Типы галактик
o-kosmose.net
Что находится в центре нашей Галактики?
Наша Галактика представляет собой гигантское звездное скопление в виде спиралевидного диска с перемычкой: его диаметр – около 100 тысяч световых лет. Количество содержащихся в нашей Галактике звезд составляет, по разным оценкам, от 200 до 400 миллиардов. Вся эта огромная масса сконцентрирована вокруг общего центра, расположенного от Солнца на расстоянии примерно 27,7 тысяч световых лет. Дискуссии о том, что находится в центре нашей Галактики, продолжаются в научной среде и поныне. Не вызывает сомнений лишь то, что центральное ядро Галактики диаметром около тысячи парсеков (более 3 тысяч световых лет) имеет свойства, резко отличающиеся от свойств других частей нашего звездного скопления.
- Ядро нашей Галактики согласно новейшим представлениям
- Что ждет Галактику в будущем?
Ядро нашей Галактики согласно новейшим представлениям
По соотношению орбитальной скорости и периода обращения звезд на расстоянии тысячи парсеков от центра Галактики астрофизики установили примерную массу галактического центра. Она оказалась равной 10 миллиардам масс нашего Солнца. От центра отходят газовые рукава, имеющие спиралевидную форму. Они простираются на расстояние примерно в 3-4,5 тысячи парсеков и, вращаясь, постепенно удаляются со скоростью около 50 километров в секунду. В масштабах Галактики такая скорость очень невелика.
Центральной точкой, ядром галактического центра считается объект, получивший название «Стрелец А». Это мощный источник радиоизлучения. В октябре 2002 года группа астрономов под руководством Райнера Шеделя объявила о результатах наблюдения за движением одной из звезд вокруг данного объекта. На основании наблюдения был сделан вывод, что Стрелец А имеет огромную массу и предположительно является черной дырой. Но черная дыра априори не может быть источником излучения любого типа – откуда же в таком случае взялось радиоизлучение?
Последующие исследования позволили нарисовать более полную картину центра нашей Галактики. Оказалось, что объект Стрелец А окружен гигантским газопылевым облаком, которое и посчитали источником излучения. Действительно ли Стрелец А является черной дырой – пока достоверно неизвестно. Как неизвестны и процессы, в нем происходящие. Остается надеяться на то, что бурно развивающаяся астрономия (в первую очередь – радиоастрономия) позволит в самом ближайшем будущем вплотную подойти к ответу на вопрос: что собой представляет сердце нашей Галактики?
к содержанию ↑Что ждет Галактику в будущем?
О будущем нашей Галактики вообще и объекта Стрелец А в частности можно строить лишь предположения с большей или меньшей степенью вероятности. По современной классификации Стрелец А является сверхмассивной черной дырой. Как ведут себя объекты такого типа с течением времени – пока не известно. А вот относительно будущего Галактики существует вполне вероятный сценарий развития событий.
В сентябре 2014 года были опубликованы данные астрономических исследований, согласно которым примерно через 4 миллиарда лет наша Галактика поглотит Малое и Большое Магеллановы Облака – небольшие Галактики-спутники. А еще через миллиард лет сама будет поглощена более массивной Галактикой Андромеды. Что при этом произойдет с объектом Стрелец А? По мнению исследователей, взаимное поглощение галактик не будет катастрофическим процессом. И уж точно – растянутым на многие миллионы или даже десятки миллионов лет.
Подавляющее большинство звезд, входящих в состав галактик, просто «не заметит» поглощения. Ведь размеры звезд в сравнении с межзвездными расстояниями мизерны. Скорее всего, и с объектом Стрелец А, если он к тому времени еще будет существовать, ничего не случится. А вот будущее нашей Солнечной системы при столкновении галактик может сложиться по-разному.
Астрофизики вычислили, что вероятность планетарного или солнечного катаклизма крайне мала. Что касается захвата Солнечной системы Галактикой Андромеды, то такая возможность оценивается лишь в 3 процента, значительно более вероятен (12 процентов) уход в «автономное плавание» вне состава какой-либо Галактики. На условия земной жизни это не повлияет никак, разве что у нас не будет возможности любоваться звездным небом, ведь все видимые звезды принадлежат нашей Галактике. Но к тому времени для землян куда более актуальной станет другая проблема: стареющее Солнце начнет превращаться в красный гигант.
thedifference.ru
Что находится в центре нашей Галактики
Фрагмент карты Галактики
Обнаруженные в работе цефеиды помечены черными кружками. Серые и белые кружки – ранее обнаруженные цефеиды. Крестик – центр Галактики. Точечными линиями показан сектор наблюдений. Пунктирные круги имеют радиус 1, 2.5 и 5 килопарсе
Вопрос о том, как образовалась и развивалась наша Галактика, – один из главных для астрономов. Основным источником информации об этом, помимо химического состава звезд, служит измерение их пространственного распределения.
Наиболее удобны для таких измерений пульсирующие звезды, получившие название цефеиды, по имени первой хорошо изученной звезды этого вида Дельты Цефея. У цефеид обнаружена достаточно точная зависимость между периодом пульсаций и светимостью.
Это позволяет астрономам, измерив период пульсаций, вычислить светимость, а затем, сравнив ее с наблюдаемой, определить расстояние до звезды. За это цефеиды прозваны маяками Вселенной.
Авторы исследования занимались поиском во внутренней области Млечного пути классических цефеид, которые представляют собой молодые звезды с возрастом от 10 до 300 миллионов лет. (Напомним, что наше Солнце имеет возраст порядка 4,6 миллиарда лет.)
Это довольно сложная задача, поскольку Галактика полна межзвездной пыли, которая мешает увидеть многие звезды и влияет на видимую светимость тех, что видны. Исследователи компенсировали это наблюдениями в ближнем инфракрасном диапазоне.
Работы они проводил на японско-южноафриканском телескопе в Сатерленде (ЮАР), –месте, известном тем, что там самые чистые и темные ночи в мире.
Астрономы открыли почти 30 цефеид и с удивлением обнаружили, что в радиусе 8000 световых лет вокруг центра Галактики нет ни одной.
Исключение составляет небольшая область в самом центре Галактики радиусом 150 световых лет, где еще ранее были обнаружены четыре цефеиды. Если в этом огромном регионе внутреннего диска Галактики нет молодых звезд, значит, на протяжении сотен миллионов лет там не было никакого существенного звездообразования.
Для сравнения диаметр нашей Галактики около 100 000 световых лет, а Солнце располагается на удалении 26 000 световых лет от ее центра.Этот результат согласуется с недавними исследованиями радиоастрономов, но противоречит одной работе с аналогичными измерениями. Однако авторы данного исследования полагают, что там имела место ошибка с определением расстояния из-за покраснения излучения при прохождении через межзвездную пыль.По материалам Королевского астрономического общества (RAS) Алексей Понятов
zhizninauka.info
Что происходит в центре нашей Галактики?
По всей вероятности, первыми внеземными объектами, которые привлекли внимание человека еще в глубокой древности, были Солнце и Луна.
Вопреки известной шутке о том, что Луна полезнее Солнца потому, что светит ночью, а днем и без того светло, первостепенная роль Солнца была отмечена людьми еще в первобытную эпоху, и это нашло отражение в мифах и легендах почти всех народов.
Вопрос о том, какова природа звезд, возник, очевидно, гораздо позже.Заметив блуждающие звезды — планеты, люди, быть может, впервые сделали попытку проанализировать взаимосвязь различных явлений, хотя возникшая таким путем астрология подменила знания суевериями. Любопытно, что астрономия, одна из наиболее обобщающих наук о природе, свои первые шаги совершала по зыбкой почве заблуждений, отголоски которых дошли даже до наших дней.
Причину этих заблуждений легко понять, если учесть, что первый этап развития науки о небе в буквальном смысле слова был основан на созерцании и абстрактном мышлении, когда практически отсутствовали какие-либо астрономические инструменты. Тем более поразительно, что этот этап блестяще завершился, бессмертным творением Коперника — первой и важнейшей революцией в астрономии. До этого казалось очевидным, что наблюдаемое, видимое совпадает с действительным, реально существующим, копирует его. Коперник впервые доказал, что действительное может радикально и принципиально отличаться от видимого.
Следующий столь же решительный шаг сделан великим Галилеем, сумевшим увидеть то, что не заметил даже такой тонкий наблюдатель, как Аристотель.
Именно Галилей впервые понял, что, вопреки очевидному, процесс движения тела вовсе не означает постоянного воздействия на него другого тела.
Открытый Галилеем принцип инерции позволил затем Ньютону сформулировать законы динамики, которые послужили фундаментом современной физики.Если самое гениальное свое открытие Галилей сделал в области механики — и это в дальнейшем принесло огромную пользу астрономии, — то непосредственно наука о небе обязана ему началом новой эпохи в своем развитии — эпохи телескопических наблюдений.
Применение телескопа в астрономии прежде всего неизмеримо увеличило число объектов, доступных исследованиям. Еще Джордано Бруно говорил о бесчисленных мирах солнц. Он оказался прав: звезды — самые важные объекты во Вселенной, в них сконцентрировано почти все космическое вещество. Но звезды — это не просто резервуары для хранения массы и энергии. Они являются термоядерными котлами, где происходит процесс образования атомов тяжелых элементов, без которых невозможны были бы наиболее сложные этапы эволюции материи, приведшие на Земле к возникновению флоры, фауны, человека и наконец человеческой цивилизации.
По мере совершенствования телескопов и методов регистрации электромагнитного излучения астрономы получают возможность проникать во все более удаленные уголки космического пространства. И это не только расширяет геометрический горизонт известного нам мира: более далекие объекты отличаются и по возрасту, так что в известной нам части Вселенной, которую принято называть Метагалактикой, содержится богатая информация об истории развития, иными словами, об эволюции Вселенной. Современная астрономия обогатилась учением о развитии миров, подобно тому как биология в свое время обогатилась учением Дарвина. Это уже более высокая ступень перехода -от видимого к действительному, ибо по тому, что видно сегодня, мы познаем суть явлений в далеком прошлом и можем предвидеть будущее!
В последнее время в астрономии наметился еще один важный переход от наблюдаемого к действительному. Само по себе наблюдаемое теперь оказалось достоянием многих ученых-астрономов, вооруженных самой современной техникой, которая использует малейшие возможности, скрытые в тайниках физических законов и позволяющие вырывать у природы ее тайны. Но проникновение в неведомую еще нам реальность — это не просто представление о том, что вокруг чего обращается, и даже не то, что является причиной движения или как выглядели те или иные тела в незапамятные времена, а нечто гораздо большее. Это – познание свойств пространства и времени в целом, в масштабах, не доступных нашему непосредственному восприятию и созерцанию.
Пространство между звёздами, за исключением отдельных туманностей, выглядит пустым. На самом же деле всё межзвёздное пространство заполнено веществом. К такому заключению учёные пришли после того, как в начале XX в. швейцарский астроном Роберт Трюмплер открыл поглощение (ослабление) света звёзд на пути к земному наблюдателю. Причём степень его ослабления зависит от цвета звезды. Свет от голубых звёзд поглощается более интенсивно, чем от красных. Таким образом, если звезда излучает в голубых и красных лучах одинаковое количество энергии, то в результате поглощения света голубые лучи ослабляются сильнее красных и с Земли звезда кажется красноватой.
Вещество, поглощающее свет, распределено в пространстве не равномерно, а имеет клочковатую структуру и концентрируется к Млечному Пути. Тёмные туманности, такие, как Угольный Мешок и Конская Голова, являются местом повышенной плотности поглощающего межзвёздного вещества. А состоит оно из мельчайших частиц — пылинок. Физические свойства пылинок к настоящему времени изучены достаточно хорошо.
Помимо пыли между звёздами имеется большое количество невидимого холодного газа. Масса его почти в сто раз превосходит массу пыли. Как же стало известно о существовании этого газа? Оказалось, что атомы водорода излучают радиоволны с длиной волны 21 см. Большую часть информации о межзвёздном веществе получают с помощью радиотелескопов. Так были открыты облака атомарного нейтрального водорода.
Типичное облако атомарного нейтрального водорода имеет температуру около70 К (—200 °С) и невысокую плотность (несколько десятков атомов в кубическом сантиметре пространства). Хотя такая среда и считается облаком, для землянина это глубокий вакуум, в миллиард раз разреженнее, чем вакуум, создаваемый, например, в кинескопе телевизора. Размеры облаков водорода — от 10 до 100 пк (для сравнения: звёзды в среднем находятся друг от друга на расстоянии 1 пк).
Впоследствии были обнаружены ещё более холодные и плотные облака молекулярного водорода, совершенно непрозрачные для видимого света. Именно в них сосредоточена большая часть холодного межзвёздного газа и пыли. По размерам эти облака примерно такие же, как и области атомарного водорода, но плотность их в сотни и тысячи раз выше. Поэтому в больших молекулярных облаках может содержаться огромная масса вещества, достигающая сотен тысяч и даже миллионов масс Солнца. В молекулярных облаках, состоящих в основном из водорода, присутствуют и многие более сложные молекулы, в том числе простейшие органические соединения. Некоторая часть межзвёздного вещества нагрета до очень высоких температур и «светится» в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. В рентгеновском диапазоне излучает самый горячий газ, имеющий температуру около миллиона градусов. Это — короналъный газ, названный так по аналогии с разогретым газом в солнечной короне.
Корональный газ отличается очень низкой плотностью: примерно один атом на кубический дециметр пространства.
Горячий разреженный газ образуется в результате мощных взрывов — вспышек сверхновых звёзд. От места взрыва в межзвёздном газе распространяется ударная волна и нагревает газ до высокой температуры, при которой он становится источником рентгеновского излучения. Корональный газ обнаружен также в пространстве между галактиками.
Итак, основным компонентом межзвёздной среды является газ, состоящий из атомов и молекул. Он перемешан с пылью, содержащей около 1% массы межзвёздного вещества, и пронизывается быстрыми потоками элементарных частиц — космическими лучами — и электромагнитным излучением, которые также можно считать составляющими межзвёздной среды. Кроме того, межзвёздная среда оказалась слегка намагниченной.
Магнитные поля связаны с облаками межзвёздного газа и движутся вместе с ними. Эти поля примерно в 100 тыс. раз слабее магнитного поля Земли.
Межзвёздные магнитные поля способствуют образованию наиболее плотных и холодных облаков газа, из которых конденсируются звёзды. Частицы космических лучей также реагируют на межзвёздное магнитное поле: они перемещаются вдоль его силовых линий по спиральным траекториям, как бы навиваясь на них. При этом электроны, входящие в состав космических лучей, излучают радиоволны. Это так называемое синхротронное излучение рождается в межзвёздном пространстве и уверенно наблюдается в радиодиапазоне.
ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ
Большая туманность Ориона.
Наблюдения с помощью телескопов позволили обнаружить на небе большое количество слабосветящихся пятен — светлых туманностей. Систематическое изучение туманностей начал в XVIII в. Уильям Гершель. Он разделял их на белые и зеленоватые. Подавляющее большинство белых туманностей образовано множеством звёзд — это звёздные скопления и галактики, а некоторые оказались связанными с межзвёздной пылью, которая отражает свет близко расположенных звёзд, — это отражательные туманности. Как правило, в центре такой туманности видна яркая звезда. А вот зеленоватые туманности — не что иное, как свечение межзвёздного газа.Самая яркая на небе газовая туманность — Большая туманность Ориона. Она видна в бинокль, а при хорошем зрении её можно заметить и невооружённым глазом — чуть ниже трёх звёзд, расположенных в одну линию, которые образуют Пояс Ориона. Расстояние до этой туманности около 1000 световых лет.
Что заставляет светиться межзвёздный газ? Ведь привычный нам воздух прозрачен и не излучает света. Голубое небо над головой светится рассеянным на молекулах воздуха светом Солнца. Ночью небо становится тёмным. Впрочем, иногда всё же можно увидеть свечение воздуха, например во время грозы, когда под действием электрического разряда возникает молния. В северных широтах и в Антарктиде часто наблюдаются полярные сияния — разноцветные полосы и сполохи на небе. В обоих случаях воздух излучает свет не сам по себе, а под действием потока быстрых частиц. Поток электронов порождает вспышку молнии, а попадание в атмосферу Земли энергичных частиц из радиационных поясов, существующих в околоземном космическом пространстве, — полярные сияния.
Подобным образом возникает излучение в неоновых и других газовых лампах: поток электронов бомбардирует атомы газа и заставляет их светиться. В зависимости от того, какой газ находится в лампе, от его давления и электрического напряжения, приложенного к лампе, изменяется цвет излучаемого света.
В межзвёздном газе также происходят процессы, приводящие к излучению света, однако они не всегда связаны с бомбардировкой газа быстрыми частицами.Объяснить, как возникает свечение межзвёздного газа, можно на примере атомарного водорода. Атом водорода состоит из ядра (протона), имеющего положительный электрический заряд, и вращающегося вокруг него отрицательно заряженного электрона. Они связаны между собой электрическим притяжением.
Затратив определённую энергию, их можно разделить. Такое разделение приводит к ионизации атома. Но электроны и ядра могут вновь соединиться друг с другом. При каждом объединении частиц будет выделяться энергия. Она излучается в виде порции (кванта) света определённого цвета, соответствующего данной энергии.
Итак, для того чтобы газ излучал, необходимо ионизовать атомы, из которых он состоит. Это может произойти в результате столкновений с другими атомами, но чаще ионизация возникает, когда атомы газа поглощают кванты ультрафиолетового излучения, например от ближайшей звезды.
Если вблизи облака нейтрального водорода вспыхнет голубая горячая звезда, то при условии, что облако достаточно большое и массивное, почти все ультрафиолетовые кванты от звезды поглотятся атомами облака. Вокруг звезды складывается область ионизованного водорода. Освободившиеся электроны образуют электронный газ температурой около 10 тыс. градусов. Обратный процесс рекомбинации, когда свободный электрон захватывается протоном, сопровождается переизлучением освободившейся энергии в виде квантов света.
Свет излучается не только водородом. Как считалось в XIX в., цвет зеленоватых туманностей определяется излучением некоего «небесного» химического элемента, который назвали небулием (от лат. nebula —«туманность»). Но впоследствии выяснилось, что зелёным цветом светится кислород. Часть энергии движения частиц электронного газа расходуется на возбуждение атомов кислорода, т. е. на перевод электрона в атоме на более далёкую от ядра орбиту. При возвращении электрона на устойчивую орбиту атом кислорода должен испустить квант зелёного света. В земных условиях он не успевает этого сделать: плотность газа слишком высока и частые столкновения «разряжают» возбуждённый атом. А в крайне разреженной межзвёздной среде от одного столкновения до другого проходит достаточно много времени, чтобы электрон успел совершить этот запрещённый переход и атом кислорода послал в пространство квант зелёного света. Аналогичным образом возникает излучение азота, серы и некоторых других элементов.
Таким образом, область ионизованного газа вокруг горячих звёзд можно представить в виде «машины», которая перерабатывает ультрафиолетовое излучение звезды в очень интенсивное излучение, спектр которого содержит линии различных химических элементов. И цвет газовых туманностей, как выяснилось позднее, различен: они бывают зеленоватые, розовые и других цветов и оттенков — в зависимости от температуры, плотности и химического состава газа.
Некоторые звезды на заключительных стадиях эволюции постепенно сбрасывают внешние слои, которые, медленно расширяясь, образуют светящиеся туманности. При наблюдении в телескопы эти туманности напоминают диски планет, поэтому они получили название планетарных. В центре некоторых из них можно увидеть небольшие очень горячие звезды. Расширяющиеся газовые туманности также возникают в конце жизни некоторых массивных звезд, когда они взрываются как сверхновые; при этом звезды полностью разрушаются, рассеивая свое вещество в межзвездное пространство. Это вещество богато тяжелыми элементами, образовавшихся в ядерных реакциях, протекавших внутри звезды, и в дальнейшем служит материалом для звезд новых поколений и планет.
Что происходит в центре нашей Галактики?
Центральная область Млечного Пути приковывала внимание астрономов на протяжении многих десятилетий. От нее до Земли всего 25 тыс. световых лет, тогда как от центров других галактик нас отделяют миллионы световых лет, поэтому есть все основания надеяться, что именно центр нашей Галактики удастся изучить более подробно. Однако в течение длительного времени непосредственно наблюдать эту область было невозможно, поскольку она скрыта большими плотными облаками газа и пыли. Хотя открытия, сделанные при наблюдениях рентгеновского и гамма-излучения, безусловно важны, наиболее обширные и ценные спектроскопические исследования центра Галактики были проведены в инфракрасном и радиодиапазонах, в которых он впервые наблюдался. Довольно подробно изучалось радиоизлучение атомарного водорода с длиной волны 21 см. Водород — наиболее распространенный элемент воВселенной, что компенсирует слабость его излучения. В тех областях Млечного
В центре находится ядро галактикиПути, где облака межзвездного газа не слишком плотны и где ультрафиолетовое излучение не очень интенсивно, водород присутствует главным образом в виде изолированных электрически нейтральных атомов; именно хорошо различимые радиосигналы атомарного водорода детально картировались для установления структуры нашей Галактики.
На расстояниях более 1000 св. лет от центра Галактики излучение атомарного водорода дает надежные данные о вращении Галактики и структуре ее спиральных рукавов. Из него нельзя получить много информации об условиях вблизи центра Галактики, поскольку там водород преимущественно объединен в молекулы или ионизован (расщеплен на протон и электрон).
Мощные облака молекулярного водорода скрывают центр Галактики и наиболее удаленные объекты, находящиеся в плоскости Галактики. Однако микроволновые и инфракрасные телескопы позволяют наблюдать и эти облака, и то, что находится сзади них в галактическом центре. Кроме молекулярного водорода облака содержат много стабильных молекул окиси (монооксида) углерода (СО), для которых наибольшая характеристическая длина волны излучения составляет 3 мм. Это излучение проходит через земную атмосферу и может быть зарегистрировано наземными приемниками; особенно много окиси углерода в темных пылевых облаках, поэтому она играет полезную роль для определения их размеров и плотности. Измеряя доплеровский сдвиг (изменение частоты и длины волны сигнала, вызываемое движением источника вперед или назад относительно наблюдателя), можно определить и скорости движения облаков.
Обычно темные облака довольно холодные — с температурой около 15 К(—260°С), поэтому окись углерода в них находится в низких энергетических состояниях и излучает на относительно низких частотах — в миллиметровом диапазоне. Часть вещества вблизи центра Галактики явно более теплая. С помощью Койперовской астрономической обсерватории исследователями из Калифорнийского университета в Беркли зарегистрировали более энергичное излучение окиси углерода в дальней инфракрасной области, указывающее на температуру газа около 400 К, что приблизительно соответствует точке кипения воды. Этот газ нагревается под воздействием идущего из центра Галактики ультрафиолетового излучения и, возможно, ударных волн, которые возникают при столкновениях облаков, движущихся вокруг центра.
В других местах вокруг центра окись углерода несколько холоднее и большая часть ее излучения приходится на более длинные волны — около 1 мм. Но даже здесь температура газа составляет несколько сотен кельвинов, т. е. близка к температуре у поверхности Земли и гораздо выше, чем внутри большинства межзвездных облаков. ‘К другим детально изученным молекулам относятся цианистый водород (HCN), гидроксил (ОН), моносульфид углерода (CS) и аммиак (NH^). Карта излучения HCN высокого разрешения была получена на радиоинтерферометре Калифорнийского университета. Карта указывает на существование разбитого на отдельные сгустки, неоднородного диска из теплых молекулярных облаков, окружающего «полость» шириной около 10 св. лет в центре Галактики. Поскольку диск наклонен относительно линии наблюдения с Земли, эта круглая полость кажется эллиптической .
Атомы углерода и кислорода, часть которых ионизована ультрафиолетом, перемешаны в диске с молекулярным газом. Карты инфракрасного и радиоизлучений, соответствующих линиям испускания ионов, атомов и разных молекул, показывают, что газовый диск вращается вокруг центра Галактики со скоростью около 110 км/с, а также, что этот газ теплый и собран в отдельные сгустки. Измерения обнаружили и некоторые облака, движения которых совершенно не соответствуют этой общей схеме циркуляции; возможно, это вещество упало сюда с некоторого расстояния.
Ультрафиолетовое излучение центральной области «ударяет» по внешнему краю облачного диска, создавая почти непрерывное кольцо ионизованного вещества. Ионизованные стримеры и сгустки газа имеются также в центральной полости.
Некоторые достаточно распространенные ионизованные элементы, включая неон, лишенный одного электрона, аргон без двух электронов и серу без трех электронов, имеют яркие линии излучения вблизи 10 мкм — в той части инфракрасного спектра, для которого земная атмосфера прозрачна. Было также обнаружено, что из всех элементов вблизи центра преобладает однозарядный ионизованный неон, тогда как трехзарядный ион серы там практически отсутствует. Чтобы отобрать три электрона у атома серы, нужно затратить гораздо больше энергии, чем для того, чтобы отобрать один электрон у атома неона; наблюдаемый состав вещества указывает на то, что в центральной области поток ультрафиолетового излучения велик, но его энергия не очень большая. Отсюда следует, что это излучение, по-видимому, создается горячими звездами с температурой от 30 до 35 тыс. Кельвинов, и звезды с температурой, существенно больше указанной, отсутствуют.
Спектроскопический анализ излучения ионов дал также подробную информацию о скоростях разреженного вещества внутри полости диаметром 10 св. лет, окружающей центр. В некоторых частях полости скорости близки к скорости вращения кольца молекулярного газа — около 110 км/с.
Часть облаков внутри этой области движется значительно быстрее — примерно со скоростью 250 км/с, а некоторые имеют скорости до 400 км/с.
В самом центре обнаружено ионизованное вещество, движущееся со скоростями до 1000 км/с. Это вещество ассоциировано с интересным набором объектов вблизи центра полости, известным как IRS 16, который был обнаружен Беклином и Негебауэром во время поиска источников коротковолнового инфракрасного излучения. Большинство найденных ими очень небольших источников — это, вероятно, одиночные массивные звезды, но IRS 16 (16-й в их списке инфракрасный источник) представляет собой нечто иное: последующие измерения выявили в нем .пять ярких необычных компонентов. Вся эта центральная область — как теплый газовый диск, так и внутренняя полость — является, по- видимому, сценой, где совсем недавно разыгралось какое-то бурное действие.
Кольцо или диск газа, вращающиеся вокруг центра Галактики, должны постепенно превратиться в однородную структуру в результате столкновений между быстро и медленно движущимися сгустками вещества. Измерения доплеровского сдвига показывают, что разница между скоростями отдельных сгустков в кольце молекулярного газа достигает десятков километров в секунду. Эти сгустки должны сталкиваться, а их распределение сглаживаться в масштабах времени порядка 100 тыс. лет, т. е. за один-два оборота вокруг центра. Отсюда следует, что в течение этого промежутка времени газ подвергся сильному возмущению, возможно, в результате выделения энергии из центра или падения вещества с некоторого расстояния извне, и столкновения между сгустками должны быть еще достаточно сильными, чтобы в газе возникали ударные волны. Справедливость этих выводов может быть проверена путем поиска «следов» таких волн.
Ударные волны могут быть идентифицированы по спектральным линиям горячих сильно возбужденных молекул. Такие молекулы были обнаружены при наблюдениях с Койперовской астрономической обсерватории; к ним относятся радикалы гидроксила — электрически заряженные фрагменты молекул воды, которые были с силой разорваны на части. Зарегистрировано также коротковолновое инфракрасное излучение горячих молекул водорода; оно указывает, что в некоторых местах температура облаков молекулярного газа достигает 2000 К — именно такая температура может создаваться ударными волнами. Каков источник плотных молекулярных пылевых облаков вблизи центра? Вещество содержит тяжелые элементы; это указывает на то, что оно было образовано в недрах звезд, где в результате элементы, такие как углерод, кислород и азот.
Старые звезды расширяются и испускают огромное количество вещества, а в некоторых случаях взрываются как сверхновые. В любом случае тяжелые элементы выбрасываются в межзвездное пространство. Вещество облаков, находящихся вблизи центра Галактики, было, по-видимому, более основательно«обработано» внутри звезд, чем вещество, расположенное дальше от центра, поскольку вблизи центра особенно много некоторых редких изотопов, образующихся только внутри звезд.
Не все это вещество было создано ранее существовавшими звездами в непосредственной близости от центра. Возможно, часть облаков была притянута извне. Под влиянием трения и магнитных полей вещество постепенно стягивается по направлению к центру, поэтому в этой области оно должно скапливаться..
Газ в Большом Магеллановом Облаке.
Светящиеся газовые туманности- одни из наиболее красивых и впечатляющих объектов во Вселенной. Туманность 30 Золотой Рыбы является самой яркой и большой из газовых туманностей трех десятков галактик местной группы, включая нашу Галактику. Она имеет неправильную форму и огромные размеры. В то время как Большая туманность в созвездии Ориона видна невооруженным глазом в виде звезды с размытым изображением. Туманность 30 Золотой Рыбы занимает на небе площадь, сравнимую с диском солнца или полной луны, несмотря на то что она находится от нас в 100 с лишним раз дальше туманности Ориона. Ее диаметр составляет около 1000 световых лет, а туманности Ориона – всего три световых года. Газ туманности в значительной степени ионизирован: большая часть атомов потеряла по крайней мере по одному электрону. Оказывается, туманность 30 Золотой Рыбы содержит ионизированного газа в 1500 раз больше, чем туманность Ориона. Ионизация газа происходит под действием ультрафиолетового излучения, испускаемого массивными горячими молодыми звездами, находящимися в туманности.
Двадцатый век породил удивительные науку и технику, они позволяют человеческой мысли проникать в глубины Вселенной, поистине за пределы известного мира. Наш кругозор и горизонты видимого мира расширились на столько, что человеческий разум, пытающийся сбросить с себя оковы земных предрассудков, едва способен овладеть им. Ученые, работающие в различных областях науки, пытаясь с помощью физических законов объяснить загадочные объекты, обнаруженные в наше время, убеждаются в том, что удивительная Вселенная, в которой мы живём, в основном ещё нам не известна. Если же какая-либо информация о Вселенной становится доступной, то часто даже самый дерзновенный ум оказывается не подготовленным к её восприятию в той форме, в какой её преподносит природа. Поражаясь необычности вновь открытых небесных объектов, следует помнить, что за всю историю человечества, ни одна наука не достигала столь феноменально быстрого развития, как наука об этих уникальных объектах. И всё это буквально за последние десятилетия.Утоляя присущую человеку неистощимую жажду познания, астрофизики неутомимо изучают природу этих небесных объектов, бросающих вызов человеческому разуму.
No related links foundtainy.net
