Звезды и галактики: Звезды и галактики

Ответы к § 2. Звёзды и галактики. География, землеведение 5-6 класс, Климанова

Категория: ГДЗ география, землеведение учебник 5-6 класс Климанова, Климанов, Ким

Страница 18

Вопрос

Определите место Солнца в ряду звёзд по температуре, светимости, размерам. Как вы думаете, могла бы существовать Земля, если бы на месте Солнца оказался красный сверхгигант, белый карлик?

Ответ

Солнце в ряду звёзд занимает 3 место. Жизнь на Земле не могла бы существовать, т.к. света белого карлика было бы недостаточно (очень низкие температуры), а при красном сверхгиганте температуры были бы очень высокими.

Страница 19

Вопрос

Сравните диаметр Галактики и её толщину. Найдите на обоих рисунках Солнце.

Ответ

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет.

Страница 20

Вопрос 1

Что вы узнали о звёздах и галактиках из этого параграфа? Продолжите предложение: «Я знаю, что…»

Ответ

Я знаю, что звёзды отличаются по внешним признакам (цвет, светимость, размеры).

Вопрос 2

Какие вопросы о звёздах и галактиках возникли у вас после прочтения параграфа? Попробуйте найти ответы на них в разнообразных дополнительных источниках информации — книгах, журналах, Интернете. Подготовьте краткое сообщение (не более десяти предложений) о заинтересовавшем вас объекте или явлении. Можете сопроводить сообщение компьютерной презентацией.

Ответ

Млечный Путь — галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой. Название Млечный Путь распространено в западной культуре и является калькой с лат. vialactea «молочная дорога», что в свою очередь перевод с др.-греч. ϰύϰλος γαλαξίας «молочный круг». Название Галактика образовано от др.-греч. γαλαϰτιϰός «молочный». Диаметр Галактики составляет около 30 тыс. парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров), при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. После статистического анализа данных исследований, проведённых в рамках миссий APOGEE и LAMOST, исследователи из Канарского института астрофизики пришли к выводу, что диаметр диска Млечного Пути составляет около 200 000 световых лет. Галактика содержит, по современной оценке, от 200 до 400 миллиардов звёзд. Их основная масса расположена в форме плоского диска. В Галактике Млечный Путь также находится от 25 до 100 миллиардов коричневых карликов.

Вопрос 3

В древности люди разделили звёзды, видимые на небосводе, на группы — созвездия. Существуют ли созвездия в действительности? Докажите своё утверждение устно или с помощью рисунка.

Ответ

Да. Существуют. Это скопление звезд в одном месте образующее разные фигуры и образы. Люди просто дали этим фигурам название созвездий.

Вопрос 4

Зачем людям знания о звёздах, галактиках, Вселенной? Нужны ли эти знания именно вам? Почему?

Ответ

С помощью этих знаний мы узнаем погоду, моряки узнают своё направление. Люди пытаются найти ответ, только ли на Земле есть жизнь, или где-то еще. Узнавая законы развития звезд и Вселенной, мы сможем спрогнозировать и будущее нашей планеты и нашего светила — Солнца. Солнце — это и есть самая огромная  ближайшая к нам звезда во Вселенной, оно освещает и согревает нас день и ночь, дает нам энергию. Человек даже может собирать эту энергию с помощью солнечных батарей.

Вопрос 5

Почему вы изучаете звёзды, галактики, планеты в курсе землеведения?

Ответ

Для начала вспомним, что землеведение изучает закономерности развития и строения географической оболочки, круговорот веществ в природе, а также пространственно-временную организацию. Поэтому звёзды, галактики и планеты изучают в курсе землеведения, так как Земля — тоже планета, и она подчиняется тем же космическим законам, что и остальные небесные тела. Везде есть гравитация, притяжение, движение в пространстве и времени. Также многие небесные тела могут оказывать на Землю определённое влияние. Например, Луна оказывает влияние на приливы и отливы. Без Солнца вообще бы не было жизни на Земле.

• Назад

• Вперед

Ученые выяснили, почему в некоторых галактиках не рождаются звезды

22 сентября 2021, 20:18
Наука

close

100%

Американские астрономы выяснили, почему в некоторых галактиках образование звезд прекратилось почти сразу после Большого взрыва. Для этого они сопоставили два набора данных: снимки Hubble и наблюдения радиообсерватории ALMA. Оказалось, что виновата нехватка межзвездного газа.

В нашей галактике находится от 200 до 400 миллиардов звезд и непрерывно идет образование новых. Астрономы считают, что каждый год межзвездный газ массой в три Солнца становится частью звезды. Но этот процесс происходит далеко не во всех галактиках. Некоторые из них будто бы замерли на очень раннем этапе эволюции, стали пассивными, и выяснение причин этого — одна из наиболее важных задач современной астрофизики.

Группа астрономов под руководством Кейт Уитакер из Массачусетского университета в Амхерсте попыталась ответить на этот вопрос в статье в журнале Nature. Для этого потребовались два инструмента: космический телескоп Hubble и ALMA – комплекс радиотелескопов в чилийской пустыне Атакама, работающий в миллиметровом диапазоне. Эту пару телескопов ученые применили для исследования шести далеких галактик, пять из которых относятся к пассивным. Они находятся на расстоянии около 10 миллиардов световых лет, так что в данный момент астрономы видят лишь их далекое прошлое, когда Вселенная была молодой. Однако уже в тот момент звездообразование в них практически прекратилось.

Звезды образуются из облаков холодного межзвездного газа, состоящего в основном из водорода. Под действием гравитации он сжимается и греется все сильнее, пока температура не станет столь высокой, что начинается термоядерная реакция. «В ранней Вселенной холодного газа было очень много, то есть топлива для новых звезд было полно», – говорит Уитакер.

Но как раз у этих изученных галактик запасы холодного газа были крайне скудны по сравнению с массой имеющихся звезд.

Это удалось выяснить как раз благодаря двум телескопам. Массу горячих светящихся звезд определили по снимках Hubble, а вот для оценки количества газа требуется чуть более сложный метод. Астрономам известно, что в космическом пространстве межзвездного газа примерно в сто раз больше, чем межзвездной пыли. Это соотношение, с рядом поправок, можно считать постоянным, а массу пыли помог измерить ALMA.

«В карманах ранней Вселенной»: из каких объектов появилась темная материя

Согласно новой теории, предложенной южнокорейскими физиками-теоретиками, темная материя родилась из шаров. ..

04 сентября 10:33

Межзвездный газ является источником инфракрасного излучения, но в случае с удаленными галактиками в игру вступает красное смещение – физический феномен, заключающийся в увеличении длины волны электромагнитного излучения от удаляющихся источников. Так, излучение межзвездного газа рассмотренных галактик в наши дни достигает Земли, имея длину волны 1,3 мм – как раз попадая в рабочий диапазон ALMA.

Оказалось, что у замерших галактик отношение массы газа к массе звезд меньше одного процента.

Для сравнения, чтобы поддерживать темп звездообразования как в Млечном пути, это соотношение должно быть около 50 процентов. Такое малое количество газа ранее наблюдалось только в ближайших галактиках, которые, скорее всего, израсходовали его за миллиарды лет. Поскольку ученые наблюдают лишь далекое прошлое удаленных замерших галактик, получается, что либо они израсходовали свое топливо почти сразу после формирования, либо что-то выбросило газ из них.

Астрономы считают, что за нехватку межзвездного газа ответственен какой-то конкретный физический механизм. В нормальных условиях горячий газ из гало (невидимой части галактики, окружающей видимую) должен постепенно остывать и разноситься по галактике. Наблюдая за ближайшей частью Вселенной, ученые выдвинули два возможных объяснения. Либо холодный газ выдувается из галактик мощным звездным ветром, дующим из их центра, либо сверхмассивные черные дыры разогревают газ и не дают ему остывать. Чтобы окончательно убедиться в верности своих гипотез, астрономам потребуются новые, более мощные телескопы, которые уточнят отношение газа к пыли.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Что звезды могут рассказать о галактиках и что культуры могут рассказать о звездах?

ГОВОРИТЕ КАК АСТРОФИЗИК

ГАЛАКТИКА — очень большое скопление газа, пыли, миллиардов звезд и планет и загадочного вещества, называемого темной материей, удерживаемых вместе гравитацией км над Землей

СВЕТОВОЙ ГОД – расстояние, пройденное светом за год (равно ~9,000,000,000,000 км)

СПЕКТРОСКОПИЯ – изучение длин волн света от звезды

СВЕРХНОВАЯ – взрыв звезды

свойство длины волны между гребнями света, мы длина волны – воспринимать как цвет

Профессор Раджа ГухаТхакурта и доктор Аманда Квирк — исследователи галактики. Со своей базы в Калифорнийском университете Санта-Крус, США, планета Земля, эти два астрофизика изучают свет, выпущенный миллионы лет назад галактиками Андромеды и Треугольника. Хотя вы можете назвать их звездами науки, они скажут вам, что каждый из нас в некотором роде является звездой.

КАК МЫ СДЕЛАНЫ ИЗ ЗВЕЗДНОЙ ПЫЛИ?

Более 96% вашего тела состоит всего из четырех элементов: водорода, кислорода, углерода и азота. Однако в начале Вселенной существовал только самый простой из них — водород. Все остальные элементы, необходимые для жизни, были созданы внутри звезд.

В центре звезды находится ядерный реактор, в котором атомы более легких элементов сливаются вместе для создания более тяжелых, таких как кислород и углерод. Эта реакция высвобождает огромное количество энергии, поэтому звезды излучают так много тепла и света. Эта энергия также не дает звездам разрушаться под действием гравитации.

Однако, когда у массивной звезды заканчивается топливо для питания ядерного реактора, не остается ничего, что могло бы сдерживать гравитацию, и ядро ​​звезды взрывалось. Последующий отскок вызывает всемогущий взрыв, который отправляет тяжелые элементы в космос. Известная как сверхновая, именно так создается звездная пыль. В галактике гравитация заставляет звездную пыль, созданную поколениями сверхновых, слипаться, образуя новые звезды и планеты. Так были созданы наша Солнечная система и наша планета. Итак, если бы не пыль древних взорвавшихся звезд, не было бы такой вещи, как жизнь, какой мы ее знаем.

ЗАЧЕМ ИЗУЧАТЬ ДРУГИЕ ГАЛАКТИКИ?

Мы живем в галактике Млечный Путь, поэтому может показаться странным, что Раджу и Аманду больше интересуют Андромеда и Треугольник, оба из которых находятся на расстоянии более 2,5 миллионов световых лет. Однако трудно увидеть галактику изнутри.

Представьте, что вы хотите сфотографировать свою школу. Чтобы получить хороший обзор, вам нужно будет стоять снаружи здания. Было бы это практично, если бы ваша школа была такой же большой, как Млечный Путь? Край нашей галактики находится примерно в 1 миллионе световых лет от нас, поэтому мы не можем отправить камеру за пределы Млечного Пути, чтобы оглянуться на него. Вместо этого легче смотреть на наших соседей. «Андромеда и Треугольник — спиральные галактики, подобные Млечному Пути, — объясняет Аманда, — поэтому они могут дать нам представление о том, как наша собственная галактика формировалась и менялась с течением времени».

ВЫЯВЛЕНИЕ СКРЫТЫХ ПОСЛАНИЙ В ЗВЕЗДНОМ СВЕТЕ

Вы когда-нибудь использовали призму, чтобы разделить белый свет на радугу цветов? Нечто подобное астрофизики делают со звездным светом — пропускают его через узкую щель в спектрограф, который разделяет свет в соответствии с его длиной волны. Количество света от длинных (красных) до коротких (синих) длин волн описывает спектр звезды, и изучение этого спектра (метод, известный как спектроскопия) может выявить невероятные детали.

Скорость, с которой движется звезда, можно определить по сжатию или растяжению ее света в сторону более коротких или длинных волн. Доминирующая длина волны указывает на температуру звезды, поскольку более горячие звезды имеют тенденцию светиться на более коротких длинах волн. А провалы в спектре могут показать химический состав звезды.

Раджа и Аманда измеряют спектры звезд в Андромеде и Треугольнике с 2016 года, используя телескоп Keck-II на Гавайях. Этот телескоп находится на вершине Маунакеа, спящего вулкана и священного места для коренного населения, поэтому Аманда считает, что ей «невероятно повезло» пользоваться этим объектом несколько ночей в году. Перед тем, как провести ночь в Кек-II, Раджа и Аманда используют изображения космического телескопа Хаббл, чтобы определить звезды, которые они хотят отслеживать, чтобы они могли точно навести телескоп Кек-II. В настоящее время команда измерила спектры тысяч звезд в Треугольнике, чтобы создать обзор Расширенного Треугольника (TREX).

ЗАГАДКИ ТРЕУГЛУМА

«Наше исследование TREX вызвало больше вопросов о Треугольнике, чем дало ответов!» говорит Раджа. Среди новых загадок — группа звезд в центре галактики, которые кажутся «неправильными». В то время как большинство звезд в Треугольнике следуют красивому упорядоченному рисунку, подобно стае птиц, эта непослушная связка летает в случайных направлениях, как рой пчел.

Самое странное, что некоторые из беспорядочных звезд относительно молоды, поэтому их еще не успели потревожить. Что привело этих «молодых и беспокойных» звезд в бешеное движение, неясно. Раджа и Аманда продолжают анализировать спектры звезд, чтобы выяснить, может ли их химический состав пролить свет на историю галактики.

Еще одна странность Треугольника заключается в том, что его звезды расположены в форме буквы «S», в отличие от большинства галактик такого размера, которые, как правило, располагаются в виде диска, как обеденная тарелка. Аманда и Раджа точно не знают, почему это произошло, но подозревают, что Треугольник мог быть вовлечен в галактическое столкновение.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ ГАЛАКТИК?

Когда две галактики приближаются друг к другу, звезды в одной галактике будут притягиваться гравитацией другой. Это заставляет галактики вращаться вокруг друг друга в «танце», который длится миллиарды лет. В конце концов, они сливаются в единую галактику с новой формой и структурой, вызванной сложными силами гравитации.

Удивительно, но при столкновении галактик ничто на самом деле не сталкивается ни с чем, потому что подавляющее большинство галактик — это пустое пространство. «Это похоже на два пузыря размером с собор, в каждом из которых находится муха», — объясняет Аманда. «Если вы бросите эти пузыри друг в друга, вероятность того, что две мухи ударят друг друга, будет почти нулевой».

МОЖНО БЕСПОКОИТЬСЯ ИЗ-ЗА СТОЛКНОВЕНИЯ С АНДРОМЕДОЙ?

Раджа был частью команды, которая создала первую в истории цифровую фотомозаику галактики Андромеды, построенную путем объединения 57 изображений, сделанных наземным телескопом. Последующая спектроскопия, основанная на изображениях более широкой области, привела к неожиданному открытию, что Андромеда в пять раз больше, чем считалось ранее. Команда определила это, проанализировав спектры ярких точек на изображениях большой площади, чтобы определить, была ли каждая точка звездой Андромеды, звездой Млечного Пути на переднем плане или далекой галактикой на заднем плане.

С тех пор астрономы создали гораздо более подробные изображения Андромеды, комбинируя изображения с высоким разрешением, сделанные космическим телескопом Хаббла. Эти новые изображения преподнесли еще больший сюрприз — Андромеда движется прямо к нам. Раньше мы знали, что он приближается, но понятия не имели, что он идет навстречу. Команда, к которой принадлежит Раджа, показала, что это должно быть так, сравнив два изображения звезд в Андромеде, сделанных с разницей в семь лет, на фоне далеких галактик. Раджа сравнивает это с «наблюдением за тем, как насекомое медленно ползает по вашей стене, используя узорчатые обои в качестве эталона».

Результаты показали очень небольшое движение влево или вправо, вверх или вниз. Единственный вывод состоит в том, что Андромеда движется по прямой к Млечному Пути. Однако столкновение произойдет не раньше, чем через 4,5 миллиарда лет. К тому времени яркость нашего Солнца увеличится и станет слишком горячей для жидкой воды на Земле, поэтому маловероятно, что кто-то из живущих увидит, как это произойдет.

 

ПРОФЕССОР РАДЖА ГУХАТАКУРТА
Профессор астрономии и астрофизики
University of California Santa Cruz, USA

 

 

 

 

DR AMANDA QUIRK
Former PhD Researcher
University of California Santa Cruz, USA

 

 

FIELD OF RESEARCH
Galaxy Эволюция

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ
Исследование движения звезд в галактиках Андромеды и Треугольника

ФОНДОВАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Национальный научный фонд США (NSF), НАСА/Научный институт космического телескопа, Google Engineering Education, Amazon Web Services, Фонд Хоппера-Дина, Фонд Вирама, Фонд ARCS

Звезды и галактики: что появилось раньше?

Астрономам удалось довольно уверенно собрать воедино историю того, что произошло после Большого Взрыва, точки, в которой Вселенная «родилась».

Мы знаем о времени, когда Вселенная превратилась из горячего, плотного первичного супа ионизированного газа во время, когда первые электроны и протоны объединились, чтобы сформировать первые нейтральные атомы.

Вселенная остыла, образовались первые звезды, распространившие свет по Вселенной.

Мы многое знаем о том, что происходило в течение первых нескольких секунд существования Вселенной и как первые звезды повлияли на эволюцию Вселенной.

Область вблизи центра галактики Млечный Путь, охватывающая 0,5 на 0,25 градуса. Это изображение содержит более 180 000 звезд и показывает область нашей галактики размером около 220×100 световых лет. Авторы и права: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/STScI, В. Кларксон (UM-Дирборн), К. Джонсон (STScI) и М. Рич (UCLA)

Сегодня мы знаем, что звезды, черные дыры, космическая пыль и таинственная субстанция, известная как темная материя, составляют массивные структуры, известные как галактики.

Некоторые галактики имеют спиралевидную форму, некоторые неправильные, некоторые эллиптические.

Но что было раньше? После Большого взрыва образовались ли сначала звезды, а затем собрались в галактики, или же первые галактики сформировались вместе со звездами?

Это что-то вроде вопроса о курице и яйце, но на самом деле ничего из этого не произошло. Это если под галактиками вы подразумеваете галактики, какими мы их знаем сегодня.

Спиральная галактика с перемычкой NGC 4921, космический телескоп Хаббл/ALMA, 29 июля 2021 г. Фото: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Дагнелло (NRAO), NASA/ESA/Hubble/K. Кук (LLNL), Л. Шац

Согласно лучшим современным оценкам, первые объекты начали застывать из остывающего газа огненного шара Большого Взрыва примерно через 200 миллионов лет после возникновения Вселенной.

Эти объекты должны были быть настолько массивными, чтобы их собственная гравитация была достаточно сильной, чтобы раздавить их силой выталкивающего наружу горячего газа.

Вскоре после Большого взрыва понадобилась гравитация относительно большой массы, чтобы уменьшить газовое облако, потому что газ Большого взрыва был очень горячим.