Звезды галактики: Движение звезд в Галактике — все самое интересное на ПостНауке

Агекян Т.А. Звезды, галактики, Метагалактика

Используются технологии uCoz

Звезды и галактики | 5 класс

Содержание

На наших прошлых уроках мы рассмотрели различные небесные тела: планеты, астероиды, кометы, метеориты и метеоры. Вы можете задаться вопросами: зачем людям знания о Вселенной? Почему мы изучаем звезды, галактики, планеты в курсе землеведения?

Во-первых, Земля — это часть часть огромной Вселенной, и нам следует знать, в каком мире мы живем.

А во-вторых, то, что происходит на Земле, зачастую является следствием событий, происходящих в космосе.

Например, Луна своим притяжением провоцирует приливы и отливы, а от вращения Земли вокруг своей оси устанавливается направление течений.

Наш сегодняшний урок о звездах: пожалуй, самых известных небесных телах. Однако, несмотря на всю известность, мало кто сможет дать точное определение, что же такое звезда.

Звезда — это массивное небесное тело, состоящее из газа или плазмы, в котором происходят термоядерные реакции.

Некоторые звезды образуют вокруг себя систему планет. Тем самым они дарят им свет и тепло, которые образуются в ходе термоядерных реакций или, проще говоря, реакций образования химических элементов. Звезды можно классифицировать по различным признакам.

Классификация звезд

Ученые делят звезды на группы, различая их по цвету, размерам и светимости.

Цвет звезд зависит от их температуры, однако эта зависимость может показаться нелогичной. Самые горячие звезды — звезды синего цвета, их температура может достигать 50 000 °C. А самые холодные — красноватого, но и на них температура составляет около 2500 °C.

Размер звезд также может очень сильно разниться. Звезды бывают карликовыми, гигантами и сверхгигантами. При этом разница может быть больше, чем в тысячу раз. К слову, звезды изменяют свой размер в соответствии с этапом развития.

На этой картинке вы видите место Солнца в ряду звезд по температуре и размерам. Можно сказать, что наша звезда относится к типу «желтые карлики».

Что же касается светимости — это показатель мощности излучения звезды. Ее измеряют, взяв за единицу мощность излучения Солнца и сравнив ее со значением анализируемой звезды.

Во Вселенной существуют звезды, которые светят в тысячи раз сильнее, чем Солнце. Но есть и такие, которые уступают нашему светилу по этому показателю.

Могла бы существовать Земля, если бы на месте солнца оказался красный супергигант или белый карлик?

Конечно, история не терпит сослагательного наклонения, но с точки зрения астрономии такое было бы невозможно.

В случае с красным супергигантом, он бы просто поглотил нашу планету, а если бы на месте Солнца оказался белый карлик, его энергии не хватило бы для обеспечения нашей планеты теплом и жизнь бы не зародилась.

{"questions":[{"content":"Какова температура синих, самых горячих звезд?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["2,5 тысячи градусов","10 тысяч градусов","50 тысяч градусов","100 тысяч градусов"],"answer":[2]}}}]}

Определение расстояния от Земли до звезд

Раньше некоторые ученые считали, что все звезды удалены от Земли на одинаковое расстояние. Такой гипотезы придерживался, например, Николай Коперник. Однако современная наука с уверенностью утверждает, что расстояния от Земли до разных звезд различны.

Во Вселенной бесчисленное множество звезд. Их настолько много, что сосчитать их не представляется возможным.

Как известно, мы находимся в галактике Млечный Путь. Именно в эту галактику входят те звезды, которые можно увидеть ночью на небе. По данным ученых, звезд в нашей галактике около 200 миллиардов.

Галактика Млечный путь

Расстояния от Земли до звезд настолько велики, что для их обозначения была введена новая мера расстояния — световой год.

Световой год — это расстояние, которое свет от звезды преодолевает за год.

Если задуматься о том, что скорость света составляет 300 тысяч километров в секунду, то понимаешь, насколько огромны измеряемые расстояния.

Таким образом, свет от Солнца достигает нашей планеты за 8 минут. А вот что касается другой самой ближней звезды, Альфы Центавры, она расположена в 4 световых годах от Земли. Получается, что когда мы смотрим в телескоп на далекие звезды, мы заглядываем в прошлое на несколько лет.

Определить расстояние до объекта можно по углу, который получается между положениями звезды с промежутком в год.

Образование и жизненный цикл звезд

Наверное, каждый когда-то задавался вопросом, откуда появляются звезды на небосводе. Сначала образуется межзвездное облако, которое состоит из газа и плазмы — тех же веществ, из которых состоят звезды, однако рассредоточенных в пространстве.

Процесс образования звезды начинается, когда это облако начинает сжиматься и образует так называемую протозвезду.

Протозвезда — это звезда на начальном этапе своей эволюции перед тем, как в ней начнутся термоядерные реакции.

Протозвезда превращается в обычную звезду или звезду главной последовательности, когда температура ядра возрастает — и литий, и бериллий начинают превращаться в гелий.

Солнце состоит из гелия примерно на 25 %

Продолжительность жизни звезд зависит от их размера. У звезд, схожих с Солнцем по этому показателю, продолжительность жизни составляет порядка 10 миллиардов лет.

Время жизни обратно пропорционально размеру, то есть чем больше звезда, тем меньше у нее «срок годности».

{"questions":[{"content":"Превращение лития и бериллия в какое вещество определяет превращение тела из протозвезды в обычную?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Водород","Гелий","Озон","Кислород"],"answer":[1]}}}]}

Существуют ли созвездия в реальности?

Люди стали интересоваться происходящим над их головами практически с момента образования первых государств. Древние греки систематизировали звезды в созвездия.

Созвездия — участки, на которые было разделено звездное небо для большего удобства при ориентировании.

Карта созвездий, созданная в Древней Греции

Если говорить со строго научной точки зрения, созвездия представляют набор не связанных друг с другом звезд, объединенных просто по принципу близкого расстояния.

Однако, несмотря на то, что связь между звездами в созвездиях виртуальна, так или иначе они сыграли большую роль в Великих географических открытиях.

Астрономы проследили 84 ярких взрыва до древних галактик

Иллюстрация короткого гамма-всплеска, восходящего к галактике его происхождения.
(Изображение предоставлено: Обсерватория В. М. Кека/Адам Макаренко)

Создав самый обширный на сегодняшний день каталог всплесков высокоэнергетического излучения, называемых короткими гамма-всплесками (SGRB), астрономы проследили эти загадочные выбросы до активных звездообразующих галактик в далекой ранней Вселенной.

Астрономы исследовали 84 SGRB — самых ярких взрывов во Вселенной — и определили их галактический источник происхождения. Затем они изучили характеристики 69из этих галактик . Команда обнаружила, что 85% из коротких всплесков гамма-излучения, которые они изучили, возникли в молодых галактиках, которые активно формируют звезд . Кроме того, исследователи обнаружили, что большинство этих всплесков высокоэнергетического излучения было испущено, когда Вселенная возрастом 13,8 миллиардов лет была молодой.

«Это самый большой каталог родительских галактик SGRB из когда-либо существовавших, поэтому мы ожидаем, что он станет золотым стандартом на многие годы вперед», — заявила руководитель исследования и аспирантка Северо-Запада Аня Ньюджент.0005 выписка . «Построение этого каталога и, наконец, наличие достаточного количества галактик-хозяев, чтобы увидеть закономерности и сделать важные выводы, — это именно то, что нужно области, чтобы продвинуть наше понимание этих фантастических событий и того, что происходит со звездами после их смерти».

Связанный : Ученые заметили вспышку «килоновой звезды» настолько яркую, что едва могут объяснить ее

SGRB длятся всего несколько секунд, но настолько сильны, что кажутся яркими даже на большом расстоянии, а это означает, что вблизи они должны затмить объединенный свет сотен миллиардов звезд в их родных галактиках.

Астрономы считают, что эти короткие всплески высокоэнергетического излучения возникают в результате слияния двух нейтронных звезд , которые представляют собой звездные остатки, оставшиеся после того, как массивные звезды достигают конца своей жизни и их ядра коллапсируют под действием гравитации.

Этот процесс коллапса ядра сдавливает массу, по крайней мере эквивалентную массе Солнца, в пространство шириной с город здесь, на Земле , около 12 миль (19 километров). В результате материал настолько плотный, что чайная ложка, взятая из нейтронной звезды, будет весить 4 миллиарда тонн.

Когда два таких экзотических звездных остатка вращаются вокруг друг друга, они могут двигаться по спирали и сливаться, что приводит к насильственному процессу, запускающему SRGB. В то время как SGRB длятся всего несколько секунд, они оставляют оптическое послесвечение, которое может длиться часами, прежде чем исчезнуть ниже уровней обнаружения астрономов.

Эти выбросы в настоящее время являются единственным способом изучения популяции сливающихся нейтронных звезд в ранней Вселенной, поэтому этот обширный новый каталог может способствовать лучшему пониманию этих бурных и мощных событий и галактик, в которых они возникают.

Двойные нейтронные звезды появляются в различных галактиках

Астрономы создали свой каталог SGRB, используя чувствительные инструменты в нескольких обсерваториях на Земле, включая W. M. Обсерватория Кека на Гавайях, обсерватории Джемини на Гавайях и в Чили, а также Магеллановы телескопы в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Кроме того, они включали данные космических телескопов — космического телескопа Хаббла и вышедшего на пенсию космического телескопа НАСА Спитцер 9.0006 — для получения глубокого изображения и спектроскопии некоторых из самых слабых галактик, идентифицированных как хозяева SGRB.

С таким количеством данных астрономы смогли проследить до своих родительских галактик в четыре раза больше SGRB, чем в прошлом. Этот значительно больший набор данных позволил команде лучше охарактеризовать родительские галактики SGRB.

Астрономы обнаружили, что эти галактики могут быть либо молодыми и звездообразующими, либо старыми и приближающимися к смерти, продемонстрировав, что двойные системы нейтронных звезд могут формироваться в различных средах.

Результаты также показывают, что двойные нейтронные звезды могут быть недолговечными, быстро сливаясь после того, как их звезды коллапсируют или образуют пары. «Мы подозреваем, что более молодые SGRB, которые мы обнаружили в более молодых галактиках-хозяевах, происходят из двойных звездных систем, которые образовались в результате «взрыва» звездообразования и настолько тесно связаны, что могут очень быстро сливаться», — сказал Ньюджент. «Давние теории предполагали, что должны быть способы быстрого слияния нейтронных звезд, но до сих пор мы не могли их засвидетельствовать».

Но другие SGRB, похоже, возникли в результате более медленных столкновений, поскольку исследователи также обнаружили более старые SGRB в более далеких и, следовательно, более древних галактиках. Ученые предполагают, что звездам в этих галактиках либо потребовалось больше времени, чтобы первоначально сформировать двойную систему, либо они были более удалены друг от друга.

Еще одним сюрпризом стало то, что исследователи обнаружили, что SGRB вылетели далеко за пределы принимающих их галактик, словно их «выгнали» из их галактических домов. Это открытие поднимает вопрос о том, как SGRB смогли уйти так далеко от своих родительских галактик.

17 лет обнаружения коротких гамма-всплесков 

Нил Герелс НАСА Обсерватория Свифт впервые обнаружила послесвечение SGRB в 2005 году; теперь астрономы ежегодно обнаруживают и фиксируют не более нескольких десятков таких высокоэнергетических выбросов.

До сих пор ученые отследили только один SGRB до конкретного слияния двойных нейтронных звезд. Это событие, получившее название GRB 170817A, было обнаружено через несколько секунд после гравитационных волн от того же слияния нейтронных звезд. Однако скорость обнаружения SGRB и гравитационных волн, вероятно, существенно улучшится в будущем, что усилит связь между слияниями и SGRB.

«Через десять лет гравитационно-волновые обсерватории следующего поколения смогут обнаруживать слияния нейтронных звезд на тех же расстояниях, что и SGRB сегодня», — сказал Вэнь-фай Фонг, астрофизик из Северо-Западного университета. утверждение. «Таким образом, наш каталог послужит эталоном для сравнения с будущими обнаружениями слияний нейтронных звезд».

В качестве будущих детекторов гравитационных волн, таких как будущий космический лазерный интерферометр Европейского космического агентства (ЕКА) LISA (Космическая Антенна Лазерного Интерферометра) охотится за этой крошечной рябью в пространстве-времени, вызванной мощными космическими событиями, они не будут одиноки в поисках слияния нейтронных звезд.

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) с его высокочувствительными возможностями наблюдения в инфракрасном диапазоне идеально подходит для поиска в далекой (и, следовательно, древней) Вселенной в поисках слияния нейтронных звезд и для изучения окружающей среды, в которой они встречаются.

«Я очень рад возможности использовать JWST для более глубокого изучения источников этих редких взрывоопасных событий», — говорится в заявлении Ньюджента. «Способность JWST наблюдать за слабыми галактиками во Вселенной может открыть больше галактик-хозяев SGRB, которые в настоящее время избегают обнаружения, возможно, даже выявить пропавшую популяцию и связь с ранней Вселенной».

Истории по теме:

Для Фонга, советника Ньюджента в Northwestern, каталог SGRB является кульминацией десятилетних исследований и представляет собой важный момент, подчеркивающий важность наследия в науке.

«Я начал наблюдения за этим проектом 10 лет назад, и мне было очень приятно передать эстафету следующему поколению исследователей», — заключил Фонг. «Это одна из самых больших радостей в моей карьере — видеть, как годы работы оживают в этом каталоге благодаря молодым исследователям, которые действительно подняли это исследование на новый уровень».

Недавно созданный каталог SGRB подробно описан в двух статьях , опубликованных в понедельник (21 ноября) в Astrophysical Journal .

Следуйте за нами в Twitter @Spacedotcom или на Facebook .  

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Роберт Ли – научный журналист из Великобритании, чьи статьи были опубликованы в журналах Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek и ZME Science. Он также пишет о научной коммуникации для Elsevier и European Journal of Physics. Роб имеет степень бакалавра наук в области физики и астрономии Открытого университета Великобритании. Подпишитесь на него в Твиттере @sciencef1rst.

Великолепное кольцо звезд, заснятое Хабблом, является результатом лобового столкновения двух галактик

Крупный план слияния галактик Арп-Мадоре 417-391, недавно сделанный космическим телескопом Хаббл. Почти идеальное кольцо звезд было создано гравитационными силами массивного космического столкновения. (Изображение предоставлено: ESA/Hubble & NASA, Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, J. Dalcanton)

(открывается в новой вкладке)

Космический телескоп Хаббл сделал потрясающий снимок о паре сталкивающихся галактик, которые превратились в колоссальное светящееся кольцо из звезд из-за интенсивных гравитационных сил между ними.

Переплетенные галактики, известные под общим названием Арп-Мадоре 417-391, находятся на расстоянии около 670 миллионов световых лет от Земли в созвездии Эридана, которое видно в Южном полушарии.

Новое изображение было получено усовершенствованной камерой для исследований (ACS) Хаббла, которая специально разработана для поиска галактик в ранней Вселенной и была опубликована 21 ноября Европейским космическим агентством (ЕКА).

«Две галактики были искажены гравитацией и скручены в колоссальное кольцо, в результате чего ядра двух галактик расположились бок о бок», — написали представители ЕКА в Интернете .

Связанный: Потрясающе совершенное «кольцо Эйнштейна», снятое космическим телескопом Джеймса Уэбба галактики, которые были замечены в южном небе.

В июне 2019 года Хаббл заметил еще одно слияние галактик, известное как Arp-Madore 2026-424, в результате которого образовалась похожая, но несовершенная кольцевая структура, напоминающая лицо призрака.

Кольцевые структуры при слиянии галактик чрезвычайно редки и образуются только тогда, когда две сталкивающиеся галактики сталкиваются друг с другом лоб в лоб, а не медленно стягиваются под действием гравитации, согласно НАСА .

Слияние Арп-Мадоре 417-391, как оно выглядит на исходном уменьшенном изображении Хаббла. (Изображение предоставлено: ESA/Hubble & NASA, Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, J. Dalcanton)

(открывается в новой вкладке)

Кольца являются временными и действуют около 100 миллионов лет. После этого звезды постепенно возвращаются в свои родительские галактики, которые, по данным НАСА, в конечном итоге сливаются в единую новую галактику через 1-2 миллиарда лет.

СВЯЗАННЫЕ ИСТОРИИ

Известно около 100 колец слияния галактик, но очень немногие из них образуют такой идеальный круг, как недавно разорвавшийся Арп-Мадор 417-391. Симметричная форма нового кольца, вероятно, связана с тем, что сталкивающиеся галактики были примерно одинакового размера, на что намекает примерно одинаковый размер и яркость двух галактических центров на изображении.