Когда образовались первые галактики? Как появилась галактика
Происхождение галактик
Скопление галактик в созвездии Гидра
Результаты космологических исследований туманностей в 20 годах прошлого века перевернули представление астрономов о Вселенной и объектах ее населяющих.
Главным открытием стало подтверждение гипотезы о том, что казавшиеся тогда туманности не простое скопление газов или космической пыли, а представляет собой огромные скопления звезд – галактики.
Теория происхождения галактик
Теория происхождения галактик основывается на принципе гравитационной неустойчивости. Принцип гласит: частицы вещества не могут постоянно находиться в равномерно распределенном состоянии в пространстве. Элементы вещества будут стремиться друг к другу, создавая конгломераты.
Столкновение и слияние галактик
В юной Вселенной вследствие гравитационной неустойчивости образовались дискообразные скопления вещества. На границах этих дисков образовывались завихрения и отслаивание вещества. Формировались протогалактические структуры, внутри которых в свою очередь начинался процесс фрагментации – рождались первые звезды. С появлением звезд протогалактическое облако становилось звездной системой — галактикой. Галактики различны по объему и форме. Те, что на момент появления имели большую скорость вращения, приобрели форму шара или диска с отходящими от него рукавами-спиралями. Медленно вращавшиеся или неподвижные протогалактические облака превратились в галактики элипсоидной или неправильной формы.
Материалы по теме
Галактики могут быть единичными, располагаться попарно или множественными галактическими скоплениями. Галактические группы объединяют звездные системы различных форм и размеров. Самыми близкими нашими соседями являются галактическое скопление Большой Медведицы и небольшое плотное скопление галактик созвездия Волосы Вероники. Наша галактика Млечный Путь совместно со звездными системами Магеллановых облаков, галактикой Андромеда и множеством других, образуют Местную группу галактик, объединенную общим водородным облаком.
Состав галактики очень неоднороден. Достоверно известно, что элементами галактик являются: звезды, звездные скопления, пылевые облака, газовые туманности, частицы вещества рассеянные в пространстве, а также всякие экзотические объекты вроде черных дыр и нейтронных звезд. Все галактические элементы взаимосвязаны и подчинены вращению вокруг центра галактики содержащего сверхмассивную черную дыру. Распределение элементов галактики неравномерно. Наибольшая плотность галактических компонентов приходится на плоскость, являющуюся перпендикуляром оси вращения. Также стоит упомянуть наличие вокруг галактики протяженного гало из темной материи.
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 1684
spacegid.com
Как появляются крупные галактики?
Объекты глубокого космоса > Галактики > Как появляются крупные галактики?
Большая часть современных масштабных галактик – спиральные, представленные в виде центральной выпуклости и вращающегося вокруг диска. В качестве примеров можно назвать Андромеду или даже нашу галактику. Но как сформировались спиральные галактики? Почему внутри заметна массивная выпуклость?
Согласно данным, примерно половина сегодняшних звезд появились 8000-4000 миллионов лет назад из-за активной волны формирования звезд, произошедшей в Световых Инфракрасных Галактиках.
Сравнительные размеры некоторых галактик
Благодаря этому и прочим сведениям удалось создать новую версию – «восстановление спирали». Она гласит, что современные спирали появились в ходе одного или двух слияний. Если так и есть, то это будет революция в понимании галактического процесса формирования.
Инструменты
Исследование выглядело амбициозным и обещало отнять много времени. Цель – изучить на разных длинах волн почти 200 галактик с превышением красного смещения на 0.4 (дистанция в 4000 миллионов световых лет). Для этого использовали Хаббл, Очень Большой Телескоп (VLT), Инфракрасную космическую обсерваторию (ISO) и Сверхбольшую антенную решетку.
Результаты
Конечно, все эти проборы дали огромный поток информации. Основываясь на ближних инфракрасных галактических светимостях стало ясно, что большая часть достигает по массе в 30000-300000 миллионов раз больше Солнечной. Кроме того, несмотря на то, что они называются Световыми Инфракрасными Галактиками, только 1/6 объектов относились к группе.
Так как этот тип проходит сквозь активный период звездообразования, в которой звездная масса удваивается за 1000 миллионов лет, то наличие большой части таких галактик в прошлой Вселенной влияло на общую скорость звездообразования. Также звездообразование должно было происходить в интенсивных вспышках, а галактики выделяли значительное количество инфракрасного излучения и сформировались в виде Световых Инфракрасных.
Еще один вывод был сделан после использования спектров VLT. Ученые зафиксировали химическую наполненность и поняли: объекты с большим красным смещением демонстрируют, что уровень кислорода вдвое ниже, чем у современных спиралей.
Полагают, что галактические удары играют очень важную роль в увеличении участков формирования звезд. Это указывает на то, что эти события все еще часто происходили менее 8 миллиардов лет назад.
Восстановление спирали
Эти результаты находят отклик у сценария «иерархического галактического слияния», появляющегося в литературе последние 20 лет. В этой модели маленькие галактики объединяются в крупные. Текущая версия предполагает, что слияние закончилось 8000 миллионов лет назад. Но полноценное исследование отрицает эту мысль и говорит, что в следующие 4000 миллиона лет они продолжали объединяться.
Процесс образования гигантских эллиптических галактик
Чтобы учитывать весь набор данных, ученые выдвинули новую модель формирования, которая включает три главные фазы: момент слияния, компактная фаза и рост диска. Схему назвали «восстановление спиральной галактики».
Эта концепция столкнулась с противоречиями, так как принято полагать, что сливается только эллиптический тип. Но астрономы утверждают, что их модель соответствует наблюдениям различных видов и способна объяснить все. И действительно, им удается разложить по полочкам формирование ¾ сегодняшних спиральных галактик и массивных центральных выпуклостей. Она применима к Андромеде, но не работает на Млечном Пути. Кажется, что нашей галактике удалось обойти без столкновений за последние тысячи миллионов лет.
Последующие исследования покажут, могут ли спиральные галактики быть недавно сформировавшимися системами, созданными в процессе масштабного слияния.
v-kosmose.com
Живая Вселенная: Как образовались галактики?
КАК ОБРАЗОВАЛИСЬ ГАЛАКТИКИ - АСТРОНОМЫ ОБЪЯСНЯЮТ "КАМЕРТОН ХАББЛА"
Впервые получено объяснение того разнообразия галактик, которое мы наблюдаем во Вселенной. Ученые д-р Эндрю Бенсон (Dr Andrew Benson) из Калтеха и д-р Ник Деверо (Dr Nick Devereux) из Университета Аризоны Эмбри-Риддл проследили эволюцию галактик в течение более чем 13 млрд лет жизни Вселенной до настоящего дня. Эти результаты опубликованы в ежемесячных записках Королевского Астрономического Общества.
Галактики - собрания звезд, планет, газа и пыли, составляют большинство видимых объектов Вселенной. Наименьшие из них содержат несколько миллионов, а наибольшие - триллионы (миллионы миллионов) звезд.
Американский астроном Эдвин Хаббл в 30х годах XX века разработал таксономию галактик, которую потом стали называть "последовательность Хаббла" (прим. перев. - а по-моему, "камертон Хаббла" лучше). Существуют всего три основные формы - спиральные, где материал закручивается в спиральные рукава, лежащие в одной плоскости с относительно небольшим ядром, пересеченные спирали, где рукава прикрепляются к перемычке, проходящей через центр ядра, и эллиптические, где звезды распределены равномерно по всему объему, не образуя рукавов или диска. Для сравнения, галактика, в которой мы живем, Млечный Путь, содержит от двухсот до четырехсот миллиардов звезд и классифицируется как пересеченная спираль.
Объяснение последовательности Хаббла - сложная проблема. Совершенно понятно, что различные типы галактик эволюционировали по-разному, но как именно - никто объяснить не мог.
Бенсон и Деверо обработали данные от инфракрасного обследования всего неба на волне 2 микрона (2MASS) с помощью своей сложной компьютерной модели GALFORM, чтобы восстановить теорию эволюции Вселенной на промежутке более чем 13 млрд лет. К их удивлению, вычисления показали не только различные формы галактики но и их относительные числа.
“Мы были совершенно шокированы тем, что наша модель предсказала количество и распределение галактик по типам”, говорит Деверо. “Это действительно увеличило мою уверенность в модели”, добавляет Бенсон.
Модель астрономов базируется на модели Вселенной под названием "Холодной Темной Материи Лямбда’. Здесь Лямбда - загадочный компонент "темная энергия", который, как считается сейчас, составляет около 72% всего космоса, а 23% - холодная темная материя. Всего 4% Вселенной состоит из видимой "барионной" материи, содержащейся в звездах и планетах.
Считается, что галактики могут быть внедрены в очень большие гало из темной материи, и, как утверждают, Бенсон и Деверо, что это очень важно для их эволюции. Модель предполагает, что конечный результат определяет число слияний этих гало - эллиптические галактики получаются при многочисленных слияниях, а галактики с диском могли вообще не подвергаться слияниям. Пересеченная спираль нашего Млечного Пути может означать, что у него была сложная эволюция, с несколькими поглощениями малых галактик, из которых по крайней мере одно привели к появлению центральной перемычки.
“Новые результаты устанавливают четкое направление для следующих исследований. Теперь наша цель - сравнение предсказаний модели со снимками наиболее удаленных галактик, полученных Хабблом и новым телескопом Джеймса Уэбба (JWST)”, говорит Деверо.
Комментарий доктора Майкла: ну что, вот вам и динамика развития и эволюции галактик - они рождаются из бесформенных облаков материи, где гравитация центра - ядра постепенно сбивает вещество в красивые рукава (де-факто, кстати, мы здесь видим пресловутые гравитационные волны). Затем спиральная галактика начинает поглощать своих мелких соседей, разрывая их на части - такие остатки мы наблюдаем в окрестностях Млечного Пути в виде, например, Большого и Малого Магеллановых Облаков. Если "повезет", то одна или несколько галактик-карликов будут втянуты в ядро большой, образовав перемычку (помните: остатки поглощенной Млечным Путем галактики в Большом Псе). Вот, и наша Галактика сейчас находится именно на этом этапе. Но это еще не все. Через 3 млрд лет мы сойдемся в смертельной схватке с Туманностью Андромеды. Может быть после этого столкновения, может еще позже образуется эллиптическая большая галактика (помните серию Хабблкаста про Галактику-Монстра NGC1132?). И финальный шаг - эта галактика выровняет свою форму почти в идеальную сферу. Все. Конец эволюции. Если рядом не будет больше никого, кого можно было бы поглотить, галактика продолжит свое существование в виде туманного шара.www.nebulacast.com
Галактика Млечный Путь. Строение, происхождение
Наша Галактика. Загадки Млечного пути
Содержание статьи:
В какой-то степени мы знаем о далеких звездных системах больше, чем о нашей родной Галактике – Млечный Путь. Исследовать его структуру трудней, чем строение любых других галактик, потому как изучать ее приходится изнутри, и многое не так легко разглядеть. Межзвездные пылевые облака поглощают свет, излучаемый мириадами отдаленных звезд.
Только с развитием радиоастрономии и появлением инфракрасных телескопов ученые смогли понять, как устроена наша Галактика. Но многие детали остаются неясны и по сей день. Даже число звезд в Млечном Пути оценивается довольно приблизительно. Новейшие электронные справочники называют цифры от 100 до 300 миллиардов звезд.
Еще не так давно считалось, что у нашей Галактики имеются 4 больших рукава. Но в 2008 г. астрономы из Висконсинского университета опубликовали результаты обработки около 800 000 инфракрасных снимков, которые были сделаны космическим телескопом «Спитцер». Их анализ показал, что у Млечного Пути всего два рукава. Что до других рукавов, то они являются только узкими боковыми ответвлениями. Итак, Млечный Путь – это спиральная галактика с двумя рукавами. Следует отметить, у большинства известных нам спиральных галактик также только два рукава.
«Благодаря телескопу “Спитцер” мы имеем возможность заново переосмыслить структуру Млечного Пути, – подчеркнул астроном Роберт Бенджамин из Висконсинского университета, выступая на конференции Американского астрономического общества. – Мы уточняем наше представление о Галактике точно так же, как столетия назад первооткрыватели, совершая путешествия по земному шару, уточняли и переосмысливали прежние представления о том, как выглядит Земля».
С начала 90-х годов XX века, наблюдения, проводимые в инфракрасном диапазоне, все больше и больше меняют наши знания о структуре Млечного Пути, ведь инфракрасные телескопы дают возможность заглянуть сквозь газопылевые облака и увидеть то, что недоступно для обычных телескопов.
2004 год — возраст нашей Галактики был оценен в 13,6 миллиарда лет. Она возникла в скором времени после Большого взрыва. Вначале это был диффузный газовый пузырь, содержавший в основном водород и гелий. Со временем он превратился в громадную спиральную галактику, в которой мы сейчас живем.
Общая характеристика
Но как протекала эволюция нашей Галактики? Как она формировалась – медленно или, напротив, очень быстро? Как она насыщалась тяжелыми элементами? Как изменялись за миллиарды лет форма Млечного Пути и его химический состав? Подробные ответы на эти вопросы еще предстоит дать ученым.
Протяженность нашей Галактики составляет около 100 000 световых лет, а средняя толщина галактического диска – около 3 000 световых лет (толщина выпуклой его части – балджа – достигает 16 000 световых лет). Впрочем, в 2008 г. австралийский астроном Брайан Генслер, проанализировав результаты наблюдений за пульсарами, предположил, что, вероятно, галактический диск в два раза толще, чем принято считать.
Велика или мала наша Галактика по космическим меркам? Для сравнения: протяженность туманности Андромеды, ближайшей к нам крупной галактики, составляет приблизительно 150 000 световых лет.
В конце 2008 г. исследователи установили методами радиоастрономии, что Млечный Путь вращается быстрей, чем предполагали ранее. Судя по этому показателю, его масса приблизительно в полтора раза выше, чем принято было считать. По разным оценкам, она варьируется от 1,0 до 1,9 триллиона солнечных масс. Опять же для сравнения: массу туманности Андромеды оценивают самое меньшее в 1,2 триллиона солнечных масс.
Строение галактик
Черная дыра
Итак, Млечный Путь не уступает по размерам туманности Андромеды. «Нам не следует больше относиться к нашей Галактике как к младшей сестре туманности Андромеды», – отметил астроном Марк Рейд из Смитсоновского центра астрофизики при Гарвардском университете. В то же время, поскольку масса нашей Галактике больше, чем предполагалось, сила ее притяжения также выше, а значит, возрастает и вероятность ее столкновения с другими галактиками, находящимися поблизости от нас.
Нашу Галактику окружает шаровидное гало, достигающее в поперечнике 165 000 световых лет. Астрономы порой называют гало «галактической атмосферой». Оно содержит примерно 150 шаровых скоплений, а также небольшое количество древних звезд. Все остальное пространство гало заполнено разреженным газом, а также темным веществом. Массу последнего оценивают приблизительно в триллион солнечных масс.
В спиральных рукавах Млечного Пути содержится огромное количество водорода. Именно здесь продолжают зарождаться звезды. Со временем молодые звезды покидают рукава галактик и «переселяются» в галактический диск. Впрочем, самые массивные и яркие звезды живут довольно недолго, потому не успевают удалиться от места своего рождения. Неслучайно рукава нашей Галактики так ярко светятся. Большая же часть Млечного Пути состоит из небольших, не очень массивных звезд.
Центральная часть Млечного Пути располагается в созвездии Стрельца. Эта область окружена темными газопылевыми облаками, за которыми нельзя ничего увидеть. Только начиная с 1950-х годов, используя средства радиоастрономии, ученые смогли постепенно рассмотреть то, что таится там. В этой части Галактики был обнаружен мощный радиоисточник, получивший название Стрелец А. Как показали наблюдения, здесь сосредоточена масса, превосходящая массу Солнца в несколько миллионов раз. Самое приемлемое объяснение этого факта возможно только одно: в центре нашей Галактики находится черная дыра.
Сейчас она по каким-то причинам устроила себе передышку и не проявляет особой активности. Приток вещества сюда очень скуден. Может быть, со временем у черной дыры пробудится аппетит. Тогда она снова начнет поглощать окружившую ее пелену газа и пыли, и Млечный Путь пополнит список активных галактик. Возможно, что перед этим в центре Галактики начнут бурно зарождаться звезды. Подобные процессы, вероятно, регулярно повторяются.
2010 год — американские астрономы при помощи Космического телескопа имени Ферми, предназначенного для наблюдения за источниками гамма-излучения, обнаружили в нашей Галактике две загадочные структуры – два громадных пузыря, испускающих гамма-излучение. Диаметр каждого из них составляет в среднем 25 000 световых лет. Они разлетаются из центра Галактики в северном и южном направлениях. Может быть, речь идет о потоках частиц, которые испустила некогда черная дыра, находящаяся посредине Галактики. Другие исследователи считают, что речь идет о газовых облаках, взорвавшихся при зарождении звезд.
Вокруг Млечного Пути расположены несколько карликовых галактик. Самые известные из них – Большое и Малое Магеллановы Облака, которые связаны с Млечным Путем своего рода водородным мостом, огромным шлейфом газа, что тянется за этими галактиками. Он получил название «Магелланова потока». Его протяженность составляет около 300 000 световых лет. Наша Галактика постоянно поглощает ближайшие к ней карликовые галактики, в частности, галактику Сагитариуса, которая расположена на расстоянии 50 000 световых лет от галактического центра.
Остается добавить, что Млечный Путь и туманность Андромеды движутся навстречу друг другу. Предположительно через 3 миллиарда лет обе галактики сольются воедино, образовав более крупную эллиптическую галактику, которую уже назвали «Млечномедой».
Происхождение Млечного пути
Туманность Андромеды
На протяжении долгого времени считалось, что Млечный Путь формировался постепенно. 1962 год — Олин Эгген, Дональд Линден-Белл и Аллан Сендедж предложили гипотезу, которая стала известна, как модель ELS (ее назвали по начальным буквам их фамилий). Согласно ей, на месте Млечного Пути когда-то медленно вращалось однородное облако газа. Оно напоминало шар и достигало в поперечнике приблизительно 300 000 световых лет, а состояло в основном из водорода и гелия. Под действием гравитации протогалактика сжалась и стала плоской; при этом ее вращение заметно ускорилось.
Почти два десятка лет такая модель устраивала ученых. Но новые результаты наблюдений показали, что Млечный Путь не мог возникнуть так, как ему предписали теоретики.
Согласно этой модели, сначала образуется гало, а потом – галактический диск. Но в диске также встречаются очень древние звезды, к примеру, красный гигант Арктур, чей возраст больше 10-ти миллиардов лет, или многочисленные белые карлики того же возраста.
И в галактическом диске, и в гало обнаружены шаровые скопления, которые моложе, чем допускает модель ELS. Очевидно, они поглощены нашей Галактикой поздней.
Многие звезды в гало вращаются в другом направлении, нежели Млечный Путь. Может быть, они тоже находились когда-то за пределами Галактики, но потом были втянуты в этот «звездный вихрь» – словно случайный пловец в водоворот.
1978 год — Леонард Сирл и Роберт Цинн предложили свою модель становления Млечного Пути. Ее обозначили как «модель SZ». Теперь история Галактики заметно усложнилась. Еще не так давно ее молодость, в представлении астрономов, описывалась столь же просто, как во мнении физиков – прямолинейное поступательное движение. Механика происходящего была отчетливо видна: имелось однородное облако; оно состояло только из равномерно разлившегося газа. Ничто своим присутствием не усложняло расчеты теоретиков.
Теперь вместо одного огромного облака в видениях ученых возникли сразу несколько небольших, причудливо разбросанных облаков. Среди них виднелись и звезды; правда, они были расположены только в гало. Внутри гало все бурлило: облака сталкивались; газовые массы перемешивались и уплотнялись. С течением времени из этой смеси образовался галактический диск. В нем начали возникать новые звезды. Но и эту модель впоследствии раскритиковали.
Нельзя было понять, что связывало гало и галактический диск. Этот сгущавшийся диск и реденькая звездная оболочка вокруг него имели мало общего. Уже после того, как Сирл и Цинн составили свою модель, выяснилось, что гало вращается слишком медленно, чтобы из него образовался галактический диск. Судя по распределению химических элементов, последний возник из протогалактического газа. Наконец, момент количества движения диска оказался в 10 раз выше, чем гало.
Весь секрет в том, что обе модели содержат зерно истины. Вся беда в том, что они слишком простые и односторонние. Обе они кажутся теперь фрагментами одного и того же рецепта, по которому был сотворен Млечный Путь. Эгген и его коллеги прочитали несколько одних строк из этого рецепта, Сирл и Цинн – несколько других. Потому, пытаясь заново представить историю нашей Галактики, мы то и дело замечаем знакомые, уже читанные однажды строки.
Млечный путь. Компьютерная модель
Итак, все началось в скором времени после Большого взрыва. «Сегодня принято полагать, что флуктуации плотности темного вещества породили первые структуры – так называемые темные гало. Благодаря силе гравитации эти структуры не распадались», – отмечает немецкий астроном Андреас Буркерт, автор новой модели рождения Галактики.
Темные гало стали зародышами – ядрами – будущих галактик. Вокруг них под воздействием гравитации скапливался газ. Происходил однородный коллапс, как описывает его модель ELS. Уже спустя 500—1000 миллионов лет после Большого взрыва газовые скопления, окружавшие темные гало, стали «инкубаторами» звезд. Здесь появились небольшие протогалактики. В плотных облаках газа возникли первые шаровые скопления, ведь звезды здесь рождались в сотни раз чаще, чем где-либо еще. Протогалактики сталкивались и сливались друг с другом – так образовались крупные галактики, в том числе наш Млечный Путь. Сегодня он окружен темным веществом и гало, состоящим из одиночных звезд и их шаровых скоплений, этими руинами мироздания, чей возраст превышает 12 миллиардов лет.
В протогалактиках было много очень массивных звезд. Не прошло и нескольких десятков миллионов лет, как большинство из них взорвалось. Эти взрывы обогатили облака газа тяжелыми химическими элементами. Потому в галактическом диске рождались не такие звезды, как в гало, – они содержали в сотни раз больше металлов. Кроме этого, эти взрывы породили мощные галактические вихри, которые разогревали газ и выметали его за пределы протогалактик. Произошло разделение газовых масс и темного вещества. Это была важнейшая стадия формирования галактик, не учтенная прежде ни в одной модели.
Вместе с этим темные гало все чаще сталкивались друг с другом. Причем протогалактики вытягивались или распадались. Об этих катастрофах напоминают цепочки звезд, сохранившиеся в гало Млечного Пути со времен «юности». Изучая их расположение, возможно оценить события, которые происходили в ту эпоху. Постепенно из этих звезд образовалась обширная сфера – видимое нами гало. По мере остывания внутрь него проникали газовые облака. Их момент количества движения сохранялся, потому они не сжались в одну-единственную точку, а образовали вращающийся диск. Все это произошло более 12 миллиардов лет назад. Теперь газ сжимался так, как было описано в модели ELS.
В это время образуется и «балдж» Млечного Пути – его срединная часть, напоминающая эллипсоид. Балдж состоит из очень старых звезд. Вероятно, он возник при слиянии самых крупных протогалактик, дольше всего удерживавших газовые облака. Посреди него оказались нейтронные звезды и крохотные черные дыры – реликты взорвавшихся сверхновых звезд. Они сливались друг с другом, попутно поглощая потоки газа. Может быть, так зародилась огромная черная дыра, пребывающая ныне в центре нашей Галактики.
История Млечного Пути гораздо хаотичней, чем считали раньше. Наша родная Галактика, внушительная даже по космическим меркам, образовалась после череды ударов и слияний – после серии космических катастроф. Следы тех давних событий возможно обнаружить и сегодня.
Так, к примеру, не все звезды Млечного Пути обращаются вокруг галактического центра. Вероятно, за миллиарды лет своего существования наша Галактика «поглотила» немало попутчиков. Возраст каждой десятой звезды в галактическом гало – меньше 10-ти миллиардов лет. К тому времени Млечный Путь уже сформировался. Возможно, это – остатки захваченных некогда карликовых галактик. Группа английских ученых из Астрономического института (Кембридж) во главе с Джерардом Гилмором подсчитала, что Млечный Путь, очевидно, мог поглотить от 40 до 60 карликовых галактик типа Карина.
Кроме этого, Млечный Путь притягивает к себе огромные массы газа. Так, в 1958 г. нидерландские астрономы заметили в гало множество небольших пятен. На поверку они оказались газовыми облаками, которые состояли в основном из атомов водорода и мчались в сторону галактического диска.
Наша Галактика не умерит свой аппетит и впредь. Возможно, она поглотит ближайшие к нам карликовые галактики – Форнакс, Карину и, вероятно, Секстанс, а после сольется с туманностью Андромеды. Вокруг Млечного Пути – этого ненасытного «звездного каннибала» – станет еще пустынней.
А.Волков
ред. shtorm777.ru
ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ
shtorm777.ru
Когда образовались первые галактики?
В последние десятилетия у астрономов сложилось устойчивое представление об эволюции ранней Вселенной и появлении первых звёзд и галактик. Через 370 000 лет после Большого взрыва температура расширяющегося универсума упала до такой степени, что протоны и электроны смогли начать образование нейтральных атомов. Так возник ещё неионизированный газ, поглощавший излучение, — эпоха, которую принято называть «тёмными веками».
Вначале такой газ был почти идеально равномерно распределён в пространстве. Но затем гравитация усиливала неравномерности в его распределении, и всего через несколько сот миллионов лет газ приступил к формированию первых звёзд, из которых появятся и первые галактики:
Излучение первого поколения светил ионизировало остальной газ Вселенной, доведя её примерно до той стадии, в которой мы сейчас живём. Так закончились «тёмные века»...
На самом деле, понять, что происходит после начала образования звёзд и до окончания «тёмных веков», довольно трудно. Их формирование запустило цепочку очень сложных для моделирования процессов: разогрев и остывание облаков газа, взрывы сверхновых, поглощение материи первыми чёрными дырами, мощнейшие звёздные ветры... Слишком много факторов стало влиять на картину, чтобы её можно было назвать до конца ясной.
Лучше понять происходившее помогали наблюдения. И в 2009 году астрономам казалось, что такие наблюдения уже начались. При помощи снимков, сделанных «Хабблом», были найдены сначала пара десятков, а затем и более тысячи очень ранних галактик, многие из которых относились к первому миллиарду лет после Большого взрыва. Очевидно, они должны были содержать молодые звёзды голубого цвета, и, кажется, именно их отыскали учёные, анализировавшие те снимки. Но несколькими годами позже группа под руководством Ричарда Эллиса (Richard Ellis) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) предприняла ещё одни наблюдения части таких галактик, воспользовавшись дополнительным цветовым фильтром, с общим временем экспозиции, равным 23 суткам...
Многие ранние галактики, зафиксированные «Хабблом», при ближайшем рассмотрении оказались не такими уж и ранними. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), UDF 2012 Team.)
...И убедилась, что фактически звёзды этих галактик были краснее, чем показали исследования по снимкам 2009 года. Много краснее! Галактики, появившиеся через 560–780 млн после Большого взрыва, оказались состоящими из звёзд возрастом в 100–200 млн лет. Когда в начале 2013 года эти данные стали доступны астрономической общественности, посыпались недоумённые вопросы. Дело в том, что одновременно была опубликована информация, свидетельствовавшая: реионизация началась лишь через 250 млн лет после Большого взрыва, а закончилась (для водорода) через 1 млрд лет. До реионизации звёздный свет не мог свободно распространяться по Вселенной. Но накопленные данные по самым древним галактикам той поры просто не давали к этому оснований!
По всем расчётам, видимого их количества не должно было хватить для проведения реорганизации: слишком мало излучения они давали. Очевидно, заключили Ричард Эллис и его коллеги, есть ещё много галактик, кои мы по тем или иным причинам пока не видим. «Теперь мы знаем, что существует целая популяция малых галактик, относящаяся к ещё более ранним временам, чем те, что доступны «Хабблу», — уверен астроном. Отсюда следует, что они должны были появиться ранее 560 млн лет после Большого взрыва, что очень странно: когда же газ успел сформироваться в первые протозвёздные облака?
Есть и другие вопросы. Первые звёзды, согласно сегодняшними теориям, имели в своём распоряжении едва ли не один только водород и лишь немного гелия, то есть их масса должна была в сотню раз превышать солнечную, иначе термоядерные реакции без более тяжёлых веществ, служащих «катализаторами», просто не начались бы.
Слева направо, сверху вниз: протоны и электроны образовали атомы (рекомбинация), затем звёзды ионизировали газ (реионизация). Между этими событиями образовались самые первые галактики, и, возможно, в 2013 году мы даже узнаем, когда именно.
Время жизни таких гигантов не должно было превышать 2 млн лет, после чего они неминуемо исчезали во взрывах сверхновых. Но вот беда: получается, что такие взрывы именно в ту эпоху происходили с прямо-таки бешеной частотой, что сказывалось бы на облаках межзвёздного газа, образовывавших новые светила. А ведь им и так в бог весть какие сжатые сроки нужно было образовать галактики — быстрее, чем за полмиллиарда лет после Начала Всего. Очевидно, одна часть этой картины прямо противоречит другой: звёзды первого поколения никак не могли позволить быстрого формирования новых светил и галактик.
Как отмечает теоретик Фолькер Бромм (Volker Bromm) из Техасского университета в Остине (США), если галактики, существовавшие через полмиллиарда лет и уже наблюдавшиеся «Хабблом», имеют звёзды, которым от ста миллионов лет и больше, то очевидно, что между смертью первого поколения звёзд и формированием второго должно пройти или чрезвычайно малое время, или... нулевое время. Более того, полагает он, эти два поколения частично могли даже одновременно существовать.
Итак, история Вселенной, похоже, отпустила ей слишком мало времени на образование первых звёзд и галактик. Так что целостное видение эволюции ранней Вселенной, существовавшее до наблюдений «Хаббла», впервые поставлено под сомнение.
Правда, к концу этого года радиоинтерферометр ALMA, работающий в миллиметровом диапазоне (в который благодаря красному смещению попадает ИК-излучение газовых облаков ранней Вселенной), введёт в строй достаточно своих элементов, чтобы увидеть следы галактик, существовавших всего через 425 млн лет после Большого взрыва. И если это так, наше понимание природы первых звёзд и галактик ожидают существенные сдвиги.
Источник: nature.comanimalworld.com.ua
Как появилась наша Галактика? - Вокруг Оси - Каталог статей
Думается, что это великолепие существует всегда… но так как по современным научным представлениям, даже сама Вселенная имела начало во времени, следовательно, у нашей Галактики тоже есть в полной мере определённый возраст. Если судить по количеству межзвёздного газа (которого осталось относительно немного), она не намного моложе Вселенной: примерно 12 миллиардов лет. Как же она родилась? В начале была протогалактика – огромное газовое облако, значительно больше по размерам чем та, галактика, которую мы имеем сейчас. Состояло оно из самых лёгких элементов, чьи атомы появились первыми в горниле Громадного взрыва – водорода и гелия (водород – 75%, гелий – 25%). Облако это медлительно вращалось, а сила гравитации тем временем сжимала его – и без того длилось три миллиарда лет, пока под действием этих сил облако не потеряло свою однородность, оно стало распадаться на части, образуя более плотные скопления вещества.
Эти скопления подчинялись тем же законам – они вращались и сжимались, а сжимаясь – разогревались. В итоге, их плотность и температура достигла таковой степени, что под действием того и другого атомы водорода и гелия начали сливаться между собой, образуя другие атомы и выделяя энергию – т. е. начался термоядерный синтез. Так родились звёзды первого поколения, состоящие только из водорода и гелия, потому, что не было больше ничего – т. е. владели минимальной металличностью (в астрономии металлами называются все химические элементы тяжелее гелия).
Эти звёзды-первопроходцы были более массивными и более горячими, чем современные, а чем массивнее звезда – тем меньше она живёт и тем ярче «умирает», взрываясь замечательной вспышкой сверхновой. Наряду с этим в окружающее космической пространство выбрасываются все те химические элементы, которые появились в ходе термоядерного синтеза. Так звёзды первого поколения своей жизнью и смертью обогатили хтмический состав протогалактики, и звёзды второго поколения владели уже более высокой металличностью – т. е. содержали примеси других химических элементов.
Тем временем тот газ, который ещё не был «израсходован» на звездообразование, продолжал вращаться, стягиваясь к центру, образуя диск – вот в этом диске и родились звёзды второго поколения. Их становилось всё больше, и в итоге они своей кинетической энергией уравняли энергию гравитационного взаимодействия, сжатие закончилось. Тогда появились области более плотного газа – те самые рукава, в следствии которых нашу Галактику и подобные ей называют спиральными. Там длилось звездообразование, порождающее звёзды третьего поколения – с ещё более высокой металличностью (одна из них – наше Солнце).
Вот так галактика Млечный путь приобрела современный вид. Что ожидает её в будущем? По мере звездообразования «запасы» межзвёздного газа будут и дальше истощаться, и через пару миллиардов лет он будет израсходован целый. Новые звёзды рождаться уже не будут, имеющиеся состарятся, дойдя до состояния красных звёзд и белых карликов, а Галактика из спиральной превратится в линзовидную.
Но, нас ожидает и ещё одно примечательное событие – столкновение с галактикой Туманность Андромеды. Лишь не нужно представлять это как «конец света» – две галактики сольются в одну (для неё даже наименование придумали – Милкомеда), причём процесс этот будет происходить так медлительно, что люди на Земле ничего и не увидят. Единственное, что может произойти – так это то, что Солнце вместе с планетами выкинет за пределы новой галактики, и станет оно межгалактическим блуждающим объектом. Но структура Нашей системы наряду с этим сохранится, так что на Землю снова же заметного влияния не окажет – вот лишь наше красивое звёздное небо пропадёт… Но, быть может, это уже не будет иметь значения: Солнце, превратившееся в красный гигант, к тому времени сотрёт с лица земли всё живое на Земле.
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫnaukas.my1.ru
Как образовалась наша Галактика
КАК ОБРАЗОВАЛАСЬ НАША ГАЛАКТИКА?
Вообще, галактики - это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Итак, как же образовался Млечный Путь? Пока ученые точно не знают ответ на этот вопрос. Но принято считать, что спиральные галактики (такие, как наша) образовывались из быстро вращающихся облаков с космической пылью и газами, которые в результате вращения сжимались в диски. Рождение звезды из облаков длится миллионы лет. Облака же образовывались таким образом. Вначале вещество было рассеяно во Вселенной почти равномерно. Причина, по которой из однородной среды образовались облака кроется в силе гравитации. Там, где плотность была чуть выше средней, сильнее было и притяжение, а значит, более плотные образования становились еще плотнее. И наоборот, области пониженной плотности делались все разреженнее, поскольку вещество из них уходило в более плотные области. Таким образом, изначально почти однородная среда со временем разделилась на отдельные облака, из которых сформировались галактики.
Превращение фрагмента облака в звезду сопровождается гигантскими изменениями физических условий: температура вещества возрастает примерно в 106 раз, а плотность - в 1020 раз! На стадии подобных изменений исходный объект уже не облако, но еще и не звезда. Поэтому его называют протозвездой (от греческого "протос" - первый). В общих чертах эволюцию протозвезды можно разделить на три этапа. Первый этап - обособление фрагмента облака и его уплотнение. Вслед за ним наступает этап быстрого сжатия. В его начале радиус протозвезды примерно в миллион раз больше солнечного. По мере сжатия протозвезда делается непрозрачной, что затрудняет вход излучения и приводит к росту температуры газа, а затем и давления. И вот температура в центре протозвезды достигает нескольких миллионов градусов и начинаются термоядерные реакции. Выделяющееся при этом тепло полностью компенсирует охлаждение протозвезды с поверхности. Сжатие прекращается. Протозведа становится звездой.
Сайт создан в системе uCoz
galaxias.narod.ru
