Космос галактика вселенная: Современное понятие о Вселенной — урок. География, 5 класс.

Галактика Пикабу «открыла окно в прошлое» и историю ранней Вселенной

Поиск по сайту

Космос
7 декабря 2022

Далее

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Недалеко от Млечного Пути нашли молодую галактику со свойствами звездных систем ранней Вселенной.

Читайте «Хайтек» в

Астрофизики обнаружили на расстоянии в 22 млн световых лет галактику HIPASS J1131–31, которая сформировалась недавно и напоминает галактики ранней Вселенной. Долгое время наблюдения были ограничены из-за яркой звезды, расположенной перед ней. Свое открытие исследователи назвали «Галактика Пикабу» (от англ. peekaboo — прятки).

Исследователи использовали телескоп «Хаббл», чтобы получить детальное изображение крошечной галактики без искажений от света яркой звезды на переднем плане. Дополнительно они использовали южноафриканский телескоп для сбора подробных спектроскопических данных о звездах галактики. Исследование показало, что это одна из наименее химически богатых галактик, когда-либо обнаруженных в локальной вселенной.

Галактика Пикабу. Изображение: NASA, ESA, Igor Karachentsev (SAO RAS), Alyssa Pagan (STScI)

Ученые описывают такие галактики, как Пикабу, как «чрезвычайно бедные металлами» (XMP). В астрономии в этом контексте «металлами» называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Самая ранняя Вселенная почти полностью состояла из двух этих элементов, образовавшихся в результате Большого взрыва. Все остальные атомы были образованы позже в результате ядерных процессов в недрах первых звезд.

Космический телескоп НАСА «Хаббл» смог разглядеть около 60 звезд в крошечной галактике, возраст почти всех из которых составляет несколько миллиардов лет или меньше.Звезды Пикабу указывают на то, что это одна из самых молодых и наименее химически обогащенных галактик, когда-либо обнаруженных в локальной вселенной. Это очень необычно, поскольку космическая история локальной вселенной развивалась примерно 13 млрд лет.

Открытие галактики Пикабу похоже на открытие прямого окна в прошлое, что позволяет нам изучать ее экстремальные условия и звезды с уровнем детализации, недоступным в далекой ранней Вселенной.

Гагандип Ананд, астрофизик из Научного института космического телескопа в Балтиморе и соавтор исследования

Читать далее:

Водородная энергия, материал против холодов и биодобавки против COVID-19: что создают ученые на Севере

Яйцо сбросили из космоса: посмотрите, что с ним стало

«Ходячие мертвецы» существовали миллионы лет назад: ученые рассказали, как они появились

Читать ещё

Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту

Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.

ученые создали гигантскую космическую карту

Астрономы создали карту, на которой отмечены положения и цвета 200 000 галактик, которые простираются от нашей галактики до самого края видимой Вселенной.

Related video

Ученые из Университета Джона Хопкинса, Балтимор, США, представили новую карту видимой Вселенной, на которой показаны 200 тысяч галактик, которые протираются от Млечного Пути до границы космоса, которую можно назвать краем наблюдаемой Вселенной. Для этого они использовали данные проекта Sloan Digital Sky Survey, в рамках которого телескоп в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико, США уже более 20 лет наблюдает за космосом, пишет New Atlas.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Телескоп наблюдает за разными частями космоса с 2000 года, чтобы ученые могли создавать наиболее полные карты наблюдаемой Вселенной. В частности, он помог создать карту 4 млн звезд в Млечном Пути, размещения галактик, которые находятся рядом с нами, а также галактик, которые удалены на миллиарды световых лет от нас.

Но новая карта представляет своеобразный клин с наиболее точной визуализацией пары сотен тысяч галактик, которые размещены в космос начиная от Млечного Пути до границы космоса, которую можно назвать краем наблюдаемой Вселенной. Если бы можно было поставить точку, которая была бы указателем «вы находитесь здесь», то она размещалась бы на остром конце этого клина, который похож на ломтик пиццы.

Ученые из Университета Джона Хопкинса, Балтимор, США, представили новую карту видимой Вселенной, на которой показаны 200 тысяч галактик, которые протираются от Млечного пути до границы космоса, которую можно назвать краем наблюдаемой Вселенной

Фото: New Atlas

Угол этого клина – 10 градусов и это лишь часть огромной окружности вокруг нашей галактики, которая в свою очередь является лишь частью невообразимо огромного пространства наблюдаемой Вселенной. По словам ученых, от начальной точки клин простирается на 13,7 млрд световых лет.

На новой карте можно увидеть 200 тысяч очень маленьких точек, каждая из которых является галактикой с миллиардами звезд, планет и других космических объектов. Все точки окрашены в разные цвета не столько для украшения изображения, сколько для того, чтобы показать особенности каждой галактики.

На новой карте можно увидеть 200 тысяч очень маленьких точек, каждая из которых является галактикой с миллиардами звезд, планет и других космических объектов. Все точки окрашены в разные цвета не столько для украшения изображения, сколько для того, чтобы показать особенности каждой галактики

Фото: New Atlas

  • Начиная с нижнего края клина, голубыми точками показаны спиральные галактики, которые находятся в пределах 2 млрд световых лет от нас;
  • Далее идут желтые точки, которые представляют эллиптические галактики, которые намного ярче;
  • Огромный красный участок карты показывает также эллиптические галактики, которые находятся уже на расстоянии от 4 до 8 млрд световых лет от нас;
  • На синем участке карты, который идет следующим, показаны квазары – это галактики с очень активными сверхмассивными черными дырами в своем центре;
  • Ближе к самому краю карты, где видны красные точки, изображены также квазары, ведь они единственные, которых видно на таком огромном расстоянии;
  • Затем идет примерно 1 млрд световых лет полной тьмы, и мы достигаем линии, которая показывает своеобразную границу видимой Вселенной. Эта линия представляет собой изображение света, который остался после Большого взрыва – реликтовое излучение.

По словам ученых, за этим краем есть продолжение Вселенной, но мы его пока увидеть не можем. По словам Бриса Менара из Университета Джона Хопкинса, авторы хотели создать красивую и доступную для понимая обычными людьми карту видимой Вселенной.

Как уже писал Фокус, ученые считают, что наша Вселенная имеет форму, которая скорее всего невообразима для многих людей и тем не менее наблюдения показывают, что это правда.

Также Фокус писал о том, что некоторые звезды, как считают ученые, очень похожи по своей структуре на шоколадные конфеты с начинкой.

Как уже писал Фокус, ученые создали новую карту нашей галактики, которая может изменить представление о Млечном Пути.

Космический телескоп Уэбба показывает рождение галактик и то, как Вселенная стала прозрачной

Основные выводы:

  • Астрофизики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе — одни из первых ученых, которые использовали космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы увидеть самые ранние галактики во Вселенной.
  • Исследования раскрывают беспрецедентные подробности о событиях, которые произошли в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва.
  • Проекты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе были одними из немногих, выбранных НАСА для проверки возможностей телескопа Уэбба.

Самые ранние галактики были космическими огненными шарами, превращающими газ в звезды с захватывающей дух скоростью на всем своем протяжении, сообщается в исследовании под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, опубликованном в специальном выпуске Astrophysical Journal.

Исследование, основанное на данных космического телескопа Джеймса Уэбба, является первым исследованием формы и структуры этих галактик. Это показывает, что они не имели ничего общего с современными галактиками, в которых звездообразование ограничено небольшими областями, такими как созвездие Ориона в нашей собственной галактике Млечный Путь.

«Мы наблюдаем, как галактики формируют новые звезды с невероятной скоростью», — сказал Томмазо Треу, ведущий автор исследования, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Невероятное разрешение Уэбба позволяет нам изучать эти галактики с беспрецедентной детализацией, и мы видим, как все это звездообразование происходит в областях этих галактик».

Треу руководит научной программой раннего выпуска GLASS–JWST, первые результаты которой являются предметом специального выпуска журнала. Другое исследование под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показало, что галактики, сформировавшиеся вскоре после Большого взрыва – менее чем за миллиард лет – могли начать сжигать оставшийся поглощающий фотоны водород, принося свет в темную Вселенную.

«Даже наши самые лучшие телескопы действительно изо всех сил пытались подтвердить расстояния до таких далеких галактик, поэтому мы не знали, делают ли они Вселенную прозрачной или нет», — сказал Гвидо Робертс-Борсани,  научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, возглавлявший исследование. . «Webb показывает нам, что он не только может выполнять эту работу, но и делает это с удивительной легкостью. Это меняет правила игры».

Эти открытия являются двумя из многих захватывающих дух открытий астрофизиков Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые одними из первых заглянули в окно в прошлое, недавно открытое Уэббом.

Уэбб — крупнейший в космосе телескоп ближнего инфракрасного диапазона, а его замечательное разрешение обеспечивает непревзойденный обзор объектов, находящихся настолько далеко, что свету от них требуются миллиарды лет, чтобы достичь Земли. Хотя эти объекты к настоящему времени состарились, свет только с их самых ранних моментов имел достаточно времени, чтобы пройти через вселенную, чтобы попасть на детекторы Уэбба. В результате Уэбб не только функционировал как своего рода машина времени, возвращая ученых в период вскоре после Большого взрыва, но и изображения, которые он производит, стали семейным альбомом со снимками молодых галактик и звезд.

GLASS–JWST был одним из 13 научных проектов раннего выпуска, выбранных НАСА в 2017 году для быстрого создания общедоступных наборов данных, а также для демонстрации и тестирования возможностей инструментов на Webb.

Проект направлен на то, чтобы понять, как и когда свет от первых галактик прожигал водородный туман, оставшийся после Большого взрыва — явления и периода времени, называемого эпохой реионизации, — и как газ и тяжелые элементы распределяются внутри и вокруг галактик. над космическим временем. Треу и Робертс-Борсани используют три инновационных прибора Уэбба для работы в ближней инфракрасной области для детальных измерений далеких галактик в ранней Вселенной.

Эпоха реионизации — период, остающийся малоизученным учеными. До сих пор у исследователей не было чрезвычайно чувствительных инфракрасных приборов, необходимых для наблюдения за существовавшими тогда галактиками. До космической реионизации ранняя Вселенная оставалась лишенной света, потому что ультрафиолетовые фотоны ранних звезд поглощались атомами водорода, насыщавшими пространство.

Ученые считают, что где-то в течение первого миллиарда лет существования Вселенной излучение, испускаемое первыми галактиками и, возможно, первыми черными дырами, заставило атомы водорода терять электроны или ионизироваться, предотвращая «прилипание» фотонов к ним и расчищая путь для фотоны путешествуют по космосу. По мере того, как галактики начинали ионизовать все более и более крупные пузыри, Вселенная становилась прозрачной, и свет распространялся свободно, как это происходит и сегодня, позволяя нам каждую ночь видеть сверкающий купол из звезд и галактик.

Открытие Робертса-Борсани о том, что галактики формировались быстрее и раньше, чем считалось ранее, может подтвердить, что они были виновниками космической реионизации. Исследование также подтверждает расстояния до двух самых далеких галактик, известных с помощью новой техники, которая позволяет астрономам исследовать начало космической реионизации.

Измерение расстояний до галактик · Границы для юных умов

Abstract

Измерение расстояний до других галактик является важной частью нашей способности понять, как устроена Вселенная. Астрономы могут использовать так называемые флуктуации поверхностной яркости (сокращенно SBF) вместе с цветом галактики, чтобы рассчитать, насколько далеко она находится от Земли. Большинство галактик, измеренных таким образом, удалены от нас на миллионы световых лет.

Космос большой

В своей книге «Автостопом по Галактике» Дуглас Адамс говорит: «Космос большой. Космос действительно большой! Вы просто не поверите, насколько он невероятно огромен [1]».

Он тоже не шутил! Представьте это таким образом. Представьте, что вы едете по автобану в Германии. Вы находитесь в Ferrari, летящей со скоростью 300 км/ч (186 миль/ч). Если бы вам не нужно было останавливаться, вы могли бы обогнуть Землю примерно за 133 часа или 5 с половиной дней. А теперь представьте, если бы ваш Феррари вдруг смог отправиться к солнцу. Чтобы добраться до Солнца, потребуется почти в 4000 раз больше времени, чем для того, чтобы объехать Землю! Это примерно 22 000 дней в Ferrari! Ближайшая звезда, не являющаяся Солнцем, называется 9.0003 Альфа Центавра . Чтобы добраться туда, это было бы все равно, что проехать до солнца почти 300 000 раз! Ближайшая галактика , Андромеды , находится почти в 600 000 раз дальше, чем Альфа Центавра! Самые далекие галактики, которые я измеряю, более чем в 100 раз дальше, чем Андромеда, и чтобы добраться до конца видимой Вселенной, вам нужно пройти почти в 150 раз дальше! 1 В любом случае, если вы хотите добраться до края видимой вселенной или куда-нибудь еще в космосе, это займет очень много времени.

Измерение пространства с помощью парсеков

Из-за того, что пространство такое большое, многие астрономы не любят говорить, как далеко находятся объекты, используя мили или километры. Вместо этого мы используем измерение, которое мы называем парсек . Помните Альфу Центавра, ближайшую к нам звезду? Это 1,347 парсека, или 41 560 000 000 000 (или 41,56 триллиона) километров. Мне нравятся парсеки, потому что для меня их проще использовать и понимать по сравнению со всеми нулями, которые есть, когда мы используем километры.

Ухабистые галактики

Круто, что космос такой огромный, по крайней мере, мне так кажется. Но откуда мы вообще знаем, насколько велико пространство? Есть много разных способов измерения вещей в космосе, но я сосредоточусь на измерении расстояния до галактик, используя очень специальный метод, называемый флуктуациями поверхностной яркости (SBF) . Чтобы объяснить, как работает SBF, внимательно посмотрите на экран телефона или компьютера, на котором вы читаете это. Если экран находится очень близко к вашему лицу, вы сможете увидеть пикселя или крошечные огни, из которых состоит изображение, которое вы видите на экране. Теперь отойдите, пока не перестанете видеть пиксели.

Вы можете разглядеть пиксели на экране, когда он находится близко, потому что ваш экран состоит из множества пикселей. Точно так же галактики — это просто группа звезд, слипшихся вместе. Теперь галактика — это не экран телефона, но она ведет себя подобным образом. Когда галактики находятся близко к нам, мы видим большие выпуклости, исходящие от этой галактики из-за того, как организованы звезды галактик. Точно так же, как экран, когда галактики находятся дальше, все эти звезды сливаются вместе, и галактика будет выглядеть действительно гладкой, подобно тому, как пиксели на экране сливаются вместе, когда вы сидите на нем. На рисунке 1 вы можете видеть, что более близкая галактика выглядит более ухабистой, чем та, которая находится дальше. Когда мы знаем размер выпуклостей из-за того, как звезды организованы в галактике, это помогает астрономам выяснить, сколько звезд в этой галактике.

  • Рисунок 1. На картинке слева показана галактика M32, которая находится рядом с галактикой Андромеды и удалена от нее на 0,77 мегапарсека (Мпк), или 770 000 парсеков.
  • Галактика справа — NGC 7768. Она удалена от нас на 120 Мпк, или 120 000 000 парсеков. M32 выглядит гораздо более ухабистой, чем NGC 7768, потому что она ближе к нам. Обе фотографии сделаны обсерваторией Gemini 2 .

Измерение выпуклостей

Чтобы измерить размер «выпуклостей» в далекой галактике, нам нужно удалить основную часть галактики с изображения, чтобы сфокусироваться на выпуклостях. Для этого компьютер создает изображение действительно гладкой галактики, похожей на ту, которую мы сфотографировали. Затем мы берем гладкое изображение галактики, сгенерированное компьютером, и вычитаем его из исходного изображения, оставляя только выпуклости галактики, как показано на рис. из чего-то под названием спектр мощности . Спектр мощности говорит нам, сколько больших выпуклостей имеет галактика по сравнению с тем, сколько у нее маленьких выпуклостей. Если спектр мощности говорит нам, что на изображении много подробных, резких выпуклостей, это может означать, что галактика ближе к нам. Если та же галактика находится дальше, спектр мощности покажет только менее детализированные и более плавные выпуклости на изображении. Если вы знаете цвет этой галактики и сколько в ней звезд, вы можете вычислить, сколько света вы должны увидеть, если она находится на определенном расстоянии.

  • Рисунок 2 – Галактика NGC 0524 показана слева.
  • После того, как компьютер удалит с изображения основную часть галактики, останутся только выпуклости, что показано справа. Размеры галактических бугорков зависят от расстояния галактики от нас и ее температуры. Снимок этой галактики был сделан космическим телескопом Хаббла 3 .

Разноцветные галактики

Представьте, что вы с друзьями сидите у костра и жарите вкусный зефир. Вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые части огня красные, некоторые оранжевые, некоторые желтые, а некоторые белые? Это потому, что более холодные части огня выглядят красными, более горячие — оранжевыми, еще более горячие — желтыми, а самые горячие — белыми. Если бы вы могли разжечь огонь достаточно сильно, он бы даже начал выглядеть синим (но это также дало бы вам очень сильный солнечный ожог). Галактики устроены так же. Как и в случае с огнем, когда в галактиках есть более холодные звезды, они выглядят красными. Когда они содержат более горячие звезды, они выглядят голубее. Когда мы знаем цвет галактики, мы знаем, насколько горячие звезды. С 9Цвет галактики 0003 мы можем узнать, сколько света создают звезды в галактике. Как только мы узнаем, сколько света излучает каждая звезда, если мы узнаем, сколько всего звезд, мы сможем вычислить, насколько яркой должна быть галактика на определенном расстоянии.

Цвет и неровности вместе могут дать расстояние

Представьте, что вы сидите у костра. Когда вы находитесь рядом с огнем, вы можете почувствовать его тепло, и вам может даже хватить света, чтобы почитать книгу. Но представьте, что вы начинаете уходить от огня. Вы быстро почувствуете холод, и вскоре станет слишком темно, чтобы читать, как вы можете видеть на рисунке 3. Огонь также будет выглядеть так, как будто это всего лишь один цвет, а не набор цветов. Это происходит не потому, что огонь гаснет, или потому, что он теперь одноцветный, а потому, что вы находитесь дальше от огня. Если бы вы внимательно сравнили, как выглядит огонь, когда вы находитесь рядом с ним, с тем, как он выглядит издалека, вы могли бы подсчитать, какое расстояние вы прошли. Как и в случае с костром, мы видим меньше света и деталей от галактик, чем дальше они находятся.

  • Рисунок 3. Здесь показаны два костра.
  • Фото слева 4 достаточно близко, чтобы можно было увидеть разные цвета. Если бы вы были так близко к огню, вы могли бы почувствовать его жар и даже поджарить зефир! Справа огонь все еще виден, но тусклее, потому что он дальше. Огонь выглядит так, будто это всего лишь один цвет, и вы не сможете почувствовать его жар.

Волнистость галактики зависит как от того, насколько далеко она находится, так и от ее цвета, поэтому необходимы оба вида данных. Цвет галактики говорит нам, насколько горячие звезды и сколько света они излучают. Как только мы узнаем, насколько горячие звезды и размер выпуклостей галактики, мы сможем выяснить, сколько звезд в этой галактике и сколько света создает галактика. Отсюда астрономы могут, наконец, рассчитать расстояние галактики от Земли, поскольку они знают, насколько яркой должна была бы выглядеть галактика, если бы она находилась на определенном расстоянии, точно так же, как вы могли бы измерить, как далеко вы прошли, сравнивая свет, исходящий от Земли. Огонь.

Почему важны расстояния?

Есть много причин для измерения расстояний до галактик, хотя это может быть большой работой. Если мы не знаем расстояния до галактики, мы не можем понять, насколько велика галактика, мы не будем знать, насколько велика черная дыра в галактике или сколько вещества находится в этой галактике среди множества других вещей. Очень трудно проверить другие крутые теории, которые есть у астрономов, такие как теории темной материи, темной энергии и другие загадки Вселенной, если мы не знаем, как далеко находятся вещи! Если мы никогда не поймем, как измерять расстояния в космосе, мы не сможем понять, на что на самом деле похожа Вселенная.

Меня также спрашивали: «Почему так важно знать, на что похожа Вселенная?» Важно понимать, как работает Вселенная, потому что когда мы это делаем, мы можем использовать это знание, чтобы создавать и делать удивительные вещи. Более 300 лет назад сэр Исаак Ньютон выяснил, как планеты вращаются вокруг Солнца. Это само по себе было довольно крутым открытием, но большинство людей не понимают, что, делая это открытие, он также развивал исчисление 4 . Исчисление — это тип математики, который помог людям изобретать такие вещи, как спутники, компьютеры, телефоны, Интернет и инструменты для врачей, чтобы спасать жизни! Даже еда, которую вы едите, и одежда, которую вы носите, существуют благодаря тому, что ученые сделали крутые открытия о том, как устроена наша Вселенная.

Итак, мы знаем, что понимание расстояний в космосе важно, потому что эта информация поможет нам узнать, как устроена Вселенная. Но почему важно использовать SBF? Если вы помните, насколько велико пространство и как все очень далеко, действительно трудно измерить расстояния до далеких галактик. Мы знаем, как далеко находятся некоторые галактики, но, как правило, те, о которых мы знаем, очень близки к Земле. Если мы хотим измерить расстояние до галактики, которая находится дальше, мы можем сравнить ее цвет и шероховатость с теми качествами галактик, которые находятся ближе, а затем произвести измерение расстояния на основе этих данных. Таким образом, SBF может дать нам расстояние до галактики, которое иначе мы бы не смогли измерить.

Итак, что дальше?

Поскольку для этого требуется много работы, SBF был выполнен только на некоторых галактиках. В будущем будет много новых телескопов, которые сделают много снимков, так что у нас будет гораздо больше снимков, чем сейчас. Я работаю над компьютерными программами, которые позволят гораздо быстрее анализировать эти изображения и проводить измерения расстояний, чтобы астрономы могли измерять расстояния до как можно большего числа галактик!

Глоссарий

Альфа Центавра : ↑ Ближайшая звезда к нашей Солнечной системе. Это 1,37 парсека, или 41,53 триллиона километров, от Земли.

Галактика : ↑ Куча звезд, может быть, даже триллионы, которые слиплись вместе и вращаются вокруг друг друга.

Галактика Андромеды : ↑ Одна из самых близких галактик к нашей галактике Млечный Путь.

Парсек : ↑ Способ, которым астрономы описывают расстояния в космосе. Один парсек равен 30,86 триллиона километров.

Колебания поверхностной яркости (SBF) : ↑ Как неровный свет появляется на изображении галактики с места на место. Это то, что мы измеряем, чтобы определить расстояние до галактики.

Пиксель : ↑ Очень маленький источник света, являющийся отдельной частью экрана. Телевизор состоит из множества пикселей вместе.

Спектр мощности : ↑ Это дает информацию о размерах всех выпуклостей, которые мы видим на изображении галактики.

Цвет галактики : ↑ Цвет галактики говорит нам, насколько горячие звезды в этой галактике.

Исчисление : ↑ Суперполезная математика Исаак Ньютон изобрел и использовал для астрономии.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

1 ↑ Я взял все свои номера с этого сайта: https://www.wolframalpha.com/. Просто введите название звезды или галактики, о которой вы хотите узнать больше.

2 ↑ http://www.gemini.edu/ — это веб-сайт, где вы можете узнать больше о телескопе Gemini.

3 ↑ Этот веб-сайт может рассказать вам больше о Хаббле: http://hubblesite.org/

4 ↑ https://web.physics.wustl.edu/alford/general/newton.