Активность ядер галактик. Галактики Сейферта. Радиогалактики. Квазары. Методы определения расстояний до галактик.
Активные ядра галактик — ядра галактик, наблюдаемые процессы в которых нельзя объяснить свойствами находящихся в них звезд и газово-пылевых комплексов.Галактические ядра считают имеющими признаки активности если:Спектр электромагнитного излучения объекта гораздо шире спектра обычных галактик и может простираться от радио- до жёсткого гамма-излучения.Наблюдается «переменность» — изменение «мощности» источника излучения в точке наблюдения. Как правило, это происходит с периодом от 10 минут в рентгеновском диапазоне и до 10 лет в оптическом и радио диапазонах.Активная галактика — галактика с активным ядром. Такие галактики подразделяются на: сейфертовские, радиогалактики, лацертиды и квазары. Есть мнение, что в центре находится чёрная дыра, которая и является причиной повышенной интенсивности излучения от ядра, особенно в рентгеновском диапазоне.
Галактики Сейферта— спиральная или неправильная галактика с активным ядром, спектр излучения которого содержит множество ярких широких полос, что указывает на мощные выбросы газа со скоростями до нескольких тысяч километров в секунду. К числу сейфертовских галактик относится около 1 % наблюдаемых спиральных галактик.
Радиогалактики — тип галактик, которые обладают намного большим радиоизлучением по сравнению с остальными галактиками. Их радиосветимости достигают 
эрг/с. Для сравнения, у «нормальных» галактик, включая нашу, светимость в радиоконтинууме составляет 
— 
эрг/с. Радиоизлучение наиболее «ярких» радиогалактик превышает их оптическую светимость. Источники излучения радиогалактик обычно состоят из нескольких компонентов (ядро, гало, радиовыбросы)
|
|
|
Квазары— особо мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной — их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша.Многие квазары меняют свою светимость в коротких промежутках времени.
Методы определения расстояний до галактик
Самый важный эмпирический метод нахождения расстояний догалактик, который применим и для очень удалённых объектов,основан на определении величины красного смещения линий вспектрах галактик.
Доплеровское красное смещение
• Красное смещение — сдвиг спектральных линий излучения атомов и ионов в красную (длинноволновую) область.
• Величина красного смещения определяется следующим образом: 
где λo – наблюдаемая длина волны, λе –испущенная длина волны.
Доплеровское смещение длины волны в спектре источника, движущегося с лучевой скоростью u: 
|
|
|
Гравитационное красное смещение
Гравитационное красное смещение (эффект Эйнштейна) является проявлением эффекта изменения частоты электромагнитного излучения по мере удаления от массивных объектов, таких как звёзды и чёрные дыры.
Гравитационное красное смещение в спектре испускания сферического тела на расстоянии r >rg: 
Космологическое красное смещение
Космологическое красное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников уменьшение частот излучения, свидетельствующее о динамическом удалении этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, то есть о расширении Вселенной.Для нестационарной изотропной и однородной Вселенной величина космологического красного смещения определяется масштабным фактором R(t) пространства в моменты испускания (te) ирегистрации (to) излучения: 
В спектрах галактик зарегистрированы значения zc ≈ 3, в спектрах квазаров zc ≈ 4,5. В последние годы обнаружены квазары zc ≈ 7 и галактики с zc > 8.Чем больше космологическое красное смещение, тем «дальше» во времени (т.е. «старше» по сравнению с нами) является источник.
Галактика Млечный Путь. Общая структура Галактики. Ядро, балдж, звёздный диск, рукава, сферическая составляющая и гало. Пузыри Ферми. Положение Солнечной системы в Галактике. Вращение и масса Галактики. Происхождение и эволюция Галактики. Темная масса и ее возможные носители.
|
|
|
Галактика Млечный Путь —гигантская звёздная система, в которой находитсяСолнечная система, все видимые невооружённымглазом отдельные звёзды, а также огромное количествозвёзд, сливающихся вместе и наблюдаемых в видемлечного пути.SBb по классификацииХаббла
Структура Галактики
• Галактика Млечный Путь представляет собой сплюснутуюсистему, симметричную относительно главной плоскости исостоящую из более чем 150 млрд. звёзд, разреженного газа, пыли икосмических лучей.Поперечник Галактики составляет около 30 кпк. Важнейшими элементами структуры Галактики являютсясферическая составляющая, центральное сгущение (балдж), звёздно-газово-пылевой диск, спиральные рукава. Толщина звёздного диска составляет 500–600 пк.
Балдж Галактики - утолщение галактикив средней части,составляющее около 5 кпк в поперечнике.Масса центрального скопления составляет примерно 
Мсолнца.Ядра галактик являются центрами их конденсации и начальногозвёздообразования. Вероятно, в самом центре ядра Галактики находитсясверхмассивная чёрная дыра массой около 3,7· 
Мсолнца, что показано исследованием орбит близлежащих звёзд.
|
|
|
Звёздный диск содержит основное количество звёзд Галактики. Толщина диска составляет несколько сотен пк.
В экваториальной плоскости диска концентрируются наиболее молодые объекты Галактики – звёзды ранних спектральных классов О и В, классические цефеиды, сверхновые второго типа, пыль и газ. Все эти объекты образуют наиболее тонкий диск (плоскую составляющую Галактики) толщиной 100–200 пк. Старые звёзды и связанные с ними планетарные туманности образуют более толстый диск (звёздный диск Галактики).
Рукава ГалактикиУгалактики Млечный Путь есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска.
Именно в рукавах находятся наиболее молодые объекты (массивные концентрации газа и молодых звёзд) звёздного диска Галактики.
Сферическая составляющая и гало Галактики Сферическая составляющая включает старые звёзды и шаровые звёздные скопления,окружённые очень разреженным горячим слабо намагниченным газом.
Гало Галактики — невидимый компонент Галактики сферической формы, который простирается за видимую часть Галактики. В основном состоит из разреженного газа, звёзд и тёмной материи
Пузырями Ферми называют гигантские области высокоэнергетичного гамма-излучения в Млечном Пути, обнаруженные космическим телескопом «Ферми». Они выделяются в диапазоне энергий 1–100 ГэВ и располагаются симметрично относительно плоскости Галактики. Вся структура, таким образом, напоминает восьмёрку, общий размер которой оценивается в 50 000 световых лет.
Положение и движение Солнечной системы в Галактике
• Солнце расположено на 20–25 пк выше плоскости симметрии нашей Галактики и удалено от центра на расстояние 7,5–8 кпк
Вращение и массы галактик
Близкие к Солнцу звёзды движутся вместе с ним перпендикулярно к направлению на центр Галактики. Это движение является следствием общего вращения Галактики, скорость которого меняется с расстоянием от её центра. Такое вращение имеет следующие особенности:1. Вращение происходит по часовой стрелке, если смотреть на Галактику со стороны её северного полюса. 2. Угловая скорость вращения убывает по мере удаления от центра. Однако это убывание медленнее, чем если бы вращение звёзд вокруг центра Галактики происходило по законам Кеплера.3. Центральная часть диска в области балджа вращается почти твёрдотельно, и поэтому линейная скорость вращения растёт пропорционально расстоянию вплоть до максимального значения около 250 км/с.4. Солнце и звёзды в его окрестности совершают полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 240–250 млн. лет.5. Масса Галактики может быть оценена из условия, что движение объектов происходит по кривой, близкой к окружности. Из условия равенства центростремительного ускорения на расстоянии r = 15 кпк и гравитационного, обусловленного массой, заключённой внутри радиуса r,получаем массу Галактики: 
Проблема вращения галактик – это несоответствие между наблюдаемыми скоростями вращения материи в дисковых частях спиральных галактик и предсказаниями классической динамики, учитывающими только видимую массу. В настоящее время считается, что это несоответствие обьясняется присутствием «тёмной материи», которая пронизывает Галактику и простирается до галактического гало.
Происхождение и эволюция Галактики
Галактика образовалась примерно через 400 тыс. лет после Большого Взрыва из медленно вращавшегося газового облака, по своим размерам превосходившего её современные размеры в десятки раз. Первоначально оно состояло из смеси 75% водорода и 25% гелия (по массе) и почти не содержало тяжёлых элементов. В течение примерно миллиарда лет это облако свободно сжималось под действием сил гравитации. Коллапс неизбежно привёл к фрагментации и началу процесса звёздообразования. Сначала газа было много и он находился на больших расстояниях от плоскости вращения. Возникли звёзды первого поколения, а также шаровые скопления. Наиболее массивные звёзды первого поколения быстро проэволюционировали и обогатили межзвёздную среду тяжёлыми элементами. Та часть газа, которая не превратилась в звёзды, продолжала свой процесс сжатия к центру Галактики. Из-за сохранения момента импульса, её вращение становилось быстрее, образовался диск, и в нём снова начался процесс звёздообразования. Второе поколение звёзд оказалось более богатым тяжёлыми элементами. Оставшийся газ сжался в более тонкий слой, в результате чего возникла плоская составляющая – основная областьсовременного звёздообразования.
Образования в Галактике и межзвёздная среда. Звёздные скопления. Межзвёздная пыль. Межзвёздный газ. Газовые туманности. Области H II и Н I. Источники когерентного излучения (мазерные и лазерные) в космосе.Молекулярные облака. Космические лучи.
Звёздные скопления- гравитационно связанные системы звёзд, выделяющиеся как области повышенной звёздной плотности.Звёздные скопления делятся на две группы: рассеянные скопления, содержащие несколько десятков и сотен звёзд, часто имеют нерпавильную форму, и шаровые скопления, состоящие из десятков и сотен тысяч звёзд, имеет точно очерченную симметрическую форму.
Межзвёздная пыль
Галактическая пыль сосредоточена в межзвёздномпространстве в тех же местах, что и галактический газ,
образуя с ним газо-пылевые комплексы и тёмныетуманности. Тёмные пылевые галактические туманности - плотные облака, вблизи которых нет возбуждающихили освещающих звёзд. Пылевые частички в галактикеМлечный Путь концентрируются в плоскостигалактического диска, поэтому большая часть тёмныхпятен сосредоточена именно на фоне Млечного Пути, ввиде тёмной непрозрачной материи окружённой болеесветлыми участками. Звёзды на фоне материи не видны,что вызвано её непрозрачностью.
Газопылевые туманности
Деление туманностей на газовые и пылевые условно: все туманности содержат и пыль, и газ. Наличие пыли наиболее ярко наблюдается при поглощении излучения тёмнымитуманностями расположенных за ними источников и при отражении или рассеивании. Собственное излучение газовой компоненты туманности наблюдается при её ионизации УФ излучением расположенной в туманности горячей звезды или при нагреве межзвёздной среды ударной волной вследствие взрыва сверхновой или воздействия мощного звёздного ветра звёзд.Концентрация частиц в газовых туманностях невелика (101–104см–3), что и объясняет наличие в их спектрах запрещённых линий, по интенсивности сравнимых с разрешёнными. В газовых туманностях среднее время жизни между столкновениями может достигать 2·106секунд ~ 1 месяц.
Области НIи HII
Горячие звёзды ионизируют газ (в первую очередь – водород) на больших расстояниях от себя. Звёзды спектральных классов О и В0 способны ионизировать газ с концентрацией 1 атом на 1 см3 до расстояний в несколько десятков пк. Ионизированный газ прозрачен к УФ излучению, а нейтральный сильно поглощает его. В результате окружающая горячую звезду область ионизации имеет очень резкую границу, дальше которой водород нейтрален.
Область H II, или область ионизированного водорода — это облако горячего газа и плазмы, достигающее нескольких сотен св. лет в поперечнике, являющееся областью активного звездообразования. В этой области рождаются молодые звёзды, которые обильно излучают УФ излучение, тем самым ионизируя окружающую туманность.
Область H I — межзвёздное облако, состоящее из атомарного водорода. Эти области являются неизлучающими, за исключением радиоизлучения на длине волны 21 см. Степень ионизации в области HI очень мала (около 10−4).
Мазерные и лазерные источники в космосе
Мазерный эффект (в космосе) - усиление интенсивности проходящего через космич. среду радиоизлучения за счёт индуцированного испускания резонансных фотонов возбуждёнными молекулами среды. Для этого эффекта необходимо, чтобы число молекул среды, находящихся на верхнем резонансном уровне энергии, превосходило число молекул, находящихся на нижнем уровне. Мазерные источники излучают в микроволновом диапазоне, лазерные – в видимом.
Молекулярные облака
В межзвёздном пространстве было обнаружено более 100 различных молекул. Наиболее интенсивны линии СН, СН+, СО, CN и гидроксила ОН. Примерно две трети обнаруженных молекулярных соединений являются органикой. Молекулярный водород Н2 составляет значительную долю межзвёздного вещества, но его обнаружение затруднено вследствие отсутствия линий в радиодиапазоне. Молекулярный водород был обнаружен по резонансной линии 1 092 Å.
Космические лучи – это элементарные частицы и атомные ядра, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Энергии частиц космических лучей достигают 1021эВ. Для энергий, больших 2,5 ГэВ космические лучи на 90% состоят из протонов, на 7% из α-частиц и около 1% релятивистских электронов. Остальное – ядра Li, Be, B, C, N, O и других, более тяжёлых химических элементов.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1342; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!