в чем измеряется расстояние между галактиками в
Как астрономы определяют расстояние до звезд и галактик
Расстояния до звезд измеряются триллионами километров и мы чисто физически не способны «дотянуться» до них чем-либо. Мы даже не можем послать до них световой сигнал, а потом засечь, сколько времени ему потребуется на путь туда и обратно. Так как же тогда астрономы измеряют расстояние до звезд и узнают, сколько световых лет займет путь до них?
В этом ученым помогает геометрия. Измерять расстояния до звезд и галактик астрономы научились еще в древней Греции. Для этого они использовали метод тригонометрического параллакса. Для этого сначала измеряем угол между поверхностью Земли и объектом, расстояние до которого нужно измерить. Затем отходим от точки измерения на значительное расстояние — чем больше, тем лучше, но так, чтобы объект не пропал из зоны видимости. Измеряем угол между поверхностью и объектом на новой точке.
В результате у нас получился равнобедренный треугольник, основание которого — расстояние между двумя точками, в которых мы проводили измерения. Нам известно основание и два угла, а значит можно найти и стороны треугольника — расстояние до звезды. Чтобы увеличить точность измерений, в качестве основания используют диаметр орбиты Земли. Для этого замеры делают на одной и той же точке земной поверхности, но с временной разницей в полгода.
Чтобы измерить расстояние до очень далеких объектов, используют метод стандартных свечей. Он основан на падении яркости звезд с увеличением расстояния до наблюдателя. Для этого ученые используют яркость некоторых звезд — стандартных свечей — параметры светимости которых хорошо известны из данных электромагнитных спектров. Пользуясь физическими законами, можно рассчитать, на какое расстояние от наблюдателя нужно удалить объект, чтобы его яркость упала до того уровня, который мы видим с Земли.
Тест с ответами: “Галактики”
I вариант.
1. Галактикой называется система из звезд, межзвездного газа и пыли, темной материи. Верно ли это утверждение:
а) да +
б) нет
в) частично
2. Галактики вращаются вокруг:
а) звезд
б) общего центра тяжести +
в) планет
3. В чем измеряется расстояние между галактиками:
а) век
б) год
в) световой год +
4. Примерное количество галактик во Вселенной на сегодняшний день:
а) 1011
б) 100
в) 10 000
5. Один из видов галактик:
а) сферическая
б) правильная
в) эллиптическая +
6. Один из видов галактик:
а) конусовидная
б) спиральная +
в) правильная
7. Один из видов галактик:
а) шарообразная
б) правильная
в) неправильная +
8. Является ли галактикой Млечный путь:
а) да +
б) нет
в) отчасти
9. На что приходится около 90 % масс галактик:
а) на пыль
б) на светлую материю
в) на темную материю +
10. На что приходится около 90 % масс галактик:
а) на газ
б) на энергию +
в) на пыль
11. Доля эллиптических галактик в общем числе галактик в наблюдаемой части Вселенной:
а) 25 % +
б) 35 %
в) 15 %
12. К какому виду галактик относится наша Галактика:
а) Шарообразная
б) Спиральная +
в) Эллиптическа
13. Доля линзообразных галактик:
а) 20 % +
б) 10 %
в) 15 %
14. Темная полоса, идущая вдоль диска спиральной галактики:
а) скопление холодных звезд поздних спектральных классов
б) места, в которых много планетарных туманностей
в) непрозрачный слой межзвездной среды, скопление межзвездной пыли и газа +
15. Наиболее компактная область галактик, в которой наблюдается сильная концентрация звезд – в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд, называется:
а) ядро галактики +
б) диск
в) спиральная ветвь
16. Гигантские молекулярные облака, располагающиеся в Галактике и имеющие температуру Т= 5 – 10К, характерное время жизни 10 млн. лет – 100 млн. лет и массу, около миллиона масс Солнца, связаны с:
а) пульсарами
б) очагами звездообразования +
в) шаровыми звездными скоплениями
17. Один из источников космических лучей:
а) желтые карлики
б) космические излучения
в) солнечные вспышки +
18. Один из источников космических лучей:
а) космические излучения
б) пульсары +
в) желтые карлики
19. Один из источников космических лучей:
а) излучения вселенной
б) белые карлики
в) ядро Галактики +
20. Один из источников космических лучей:
а) излучения вселенной
б) красные сверхгиганты +
в) белые карлики
II вариант.
1. Линзообразные галактики с закрученными вокруг ядра спиральными рукавами из молодых звезд, газа и пыли представляют собой:
а) спиральные галактики +
б) эллиптические галактики
в) неправильные галактики
2. Джеты по современным данным образуются вследствие:
а) сильного “галактического ветра” в плоскости галактик
б) истечения заряженных частиц в окрестности черной дыры в центре галактики и сжатые в струю сильным магнитным полем +
в) одновременного взрыва нескольких сверхновых звезд
3. К какому типу галактик относится Туманность Андромеды:
а) эллиптическая галактика
б) неправильная галактика
в) спиральная галактика без перемычки +
4. Нет большого количества красных сверхгигантов, что соответствует по современным эволюционным представлениям о молодости галактик:
а) в спиральных галактиках без перемычки
б) в неправильных галактиках +
в) в спиральных галактиках с перемычкой
25. Если цвет галактики голубоватый, галактика излучает в оптических спектральных линиях, которые возникают при облучении газа ультрафиолетовым излучением голубых сверхгигантов и регистрируется мощное излучение “теплой” межзвездной пыли, это говорит о:
а) пониженной активности звездообразования
б) повышенной частоте вспышек новых звезд
в) повышенной активности звездообразования +
6. При интенсивном звездообразовании в молодых галактиках:
а) галактики характеризуются высокой степенью металличности
б) галактики характеризуются низкой степенью металличности и повышенным количеством голубых сверхгигантов +
в) в галактиках содержится большое количество пыли
7. Галактика почти лишенная межзвездного газа, не содержащая молодых звезд и имеющая только сферическую подсистему:
а) эллиптическая +
б) неправильная
в) взаимодействующая
8. Вращение галактик обнаруживается с помощью:
а) закона Кеплера
б) закона Хаббла
в) эффекта Допплера +
9. Индикаторами звездообразования в галактиках являются:
а) массивные звезды и окружающие их эмиссионные туманности +
б) шаровые скопления
в) скопления межзвездной пыли
10. Яркая центральная часть сферической составляющей, видная как вздутие диска галактики:
а) шаровое скопление
б) балдж +
в) ядро
11. Что понимается под “гравитационно-связанной системой, состоящей из сотен миллиардов звезд и межзвездной среды”?
а) Млечный путь
б) Галактика+
в) Солнечная система
12. Что такое балдж?
а) шарообразное утолщение+
б) сплюснутый шар
в) линзовидная форма
13. Что такое ядро Галактики?
а) менее плотная и рассеянная центральная часть Галактики
б) менее плотная и компактная центральная часть Галактики
в) наиболее плотная и компактная центральная часть Галактики+
14. Определите виды звездных скоплений:
а) линзовидные
б) рассеянные+
в) шаровые+
г) все варианты ответов
15. Что такое рассеянное звездное скопление?
а) не имеющая правильной формы сравнительно неплотная группа звезд, содержащая от нескольких десятков до несколько тысяч звезд+
б) имеющая правильную форму сравнительно неплотная группа звезд, содержащая от нескольких десятков до несколько тысяч звезд
в) не имеющая правильной формы сравнительно плотная группа звезд, содержащая от нескольких десятков до несколько тысяч звезд
16. Вспомните, кто доказал вращение Галактики?
а) М.А. Коваленок
б) М.А. Ковалевский
в) М.А. Ковальский+
17. Сколько существут законов вращения Галактики?
а) 1
б) 2
в) 3
г) 4
д) 5+
18. Отметьте, какая форма у нашей Галактики?
а) линзовидная сфера
б) плоский линзообразный диск+
в) объемная сфера
19. Что такое дифференциальное вращение?
а) вращение, при котором период вращения убывает по мере удаления от центра
б) вращение, при котором линейная скорость вращения убывает по мере удаления от центра
в) вращение, при котором угловая скорость вращения убывает по мере удаления от центра+
20. Определите первый закон вращения Галактики:
а) все звезды диска Галактики обращаются вокруг ее ядра по орбитам, близким к круговым+
б) все звезды диска Галактики обращаются в ядре по орбитам, близким к круговым
в) все звезды диска Галактики обращаются вокруг ее ядра по орбитам, близким к сферическим
Размеры и Расстояния Галактик
Млечный Путь — весьма характерный представитель своего типа галактик — столь огромен, что свету требуется более 100 тысяч лет, чтобы со скоростью 300 000 километров в секунду чтобы пересечь Галактику от края до края. Земля и Солнце находятся на расстоянии около 30 тысяч световых лет от центра Млечного Пути. Если бы мы попытались послать сообщение гипотетическому существу, проживающему вблизи центра нашей Галактики, то ответ получили бы не раньше, чем через 60 тысяч лет. Сообщение же, посланное со скоростью самолета (600 миль или 1000 километров в час) в момент рождения Вселенной, к настоящему времени прошло бы лишь половину пути до центра Галактики, а время ожидания ответа составило бы 70 миллиардов лет.
Некоторые галактики гораздо крупнее нашей. Диаметры самых больших из них — обширных галактик, излучающих огромное количество энергии в виде радиоволн, как, например, известный объект южного неба — Центавр А, в сто раз превосходят диаметр Млечного Пути. С другой стороны, во Вселенной много сравнительно небольших галактик. Размеры карликовых эллиптических галактик (типичный представитель находится в созвездии Дракона) составляют всего около 10 тысяч световых лет. Разумеется, даже эти неприметные объекты почти невообразимо огромны: хотя галактику в созвездии Дракона можно назвать карликовой, ее диаметр превосходит 160 000 000 000 000 000 километров.
Хотя космос населяют миллиарды галактик, им совсем не тесно: Вселенная достаточно огромна, чтобы галактики могли удобно в ней разместиться, и при этом еще остается много свободного пространства. Типичное расстояние между яркими галактиками составляет около 5-10 миллионов световых лет; оставшийся объем занимают карликовые галактики. Однако если принять во внимание их размеры, то оказывается, что галактики относительно гораздо ближе друг к другу, чем, например, звезды в окрестности Солнца. Диаметр звезды пренебрежимо мал по сравнению с расстоянием до ближайшей соседней звезды. Диаметр Солнца всего около 1,5 миллиона километров, в то время как расстояние до ближайшей к нам звезды в 50 миллионов раз больше.
Для того чтобы представить огромные расстояния между галактиками, мысленно уменьшим их размеры до роста среднего человека. Тогда в типичной области Вселенной «взрослые» (яркие) галактики будут находиться в среднем на расстоянии 100 метров друг от друга, а между ними расположится небольшое число детей. Вселенная напоминала бы обширное поле для игры в бейсбол с большим свободным пространством между игроками. Лишь в некоторых местах, где галактики собираются в тесные скопления. наша масштабная модель Вселенной похожа на городской тротуар, и уж нигде не было бы ничего общего с вечеринкой или вагоном метро в час пик. Если же до масштабов человеческого роста уменьшить звезды типичной галактики, то местность получилась бы чрезвычайно малонаселенная: ближайший сосед проживал бы на расстоянии 100 тысяч километров — около четверти расстояния от Земли до Луны.
Из этих примеров должно стать ясно, что галактики довольно редко разбросаны во Вселенной и состоят, в основном, из пустого пространства. Даже если учесть разреженный газ, заполняющий пространство между звездами, то все равно средняя плотность вещества оказывается чрезвычайно малой. Мир галактик огромен и почти пуст.
Галактики во Вселенной не похожи друг на друга. Некоторые из них ровные и круглые, другие имеют форму уплощенных разметавшихся спиралей, а у некоторых не наблюдается почти никакой структуры. Астрономы, следуя пионерской работе Эдвина Хаббла, опубликованной в 20-х годах, подразделяют галактики по их форме на три основных типа: эллиптические, спиральные и неправильные, обозначаемые соответственно Е, S и Irr.
Что находится между галактиками?
Все, что астрономы знают о Вселенной известно благодаря наблюдениям. Вглядываясь в глубины космоса, космический телескоп Hubble отправляет на нашу планету снимки далеких звезд, планет и галактик. По оценкам ученых только в наблюдаемой Вселенной находятся около двух триллионов галактик. Это трудно представить, однако благодаря фотографиям мы имеем о них и их расположении некоторое представление. Астроном Эдвин Хаббл еще в 1925 году определил несколько видов галактик: эллиптическая, неправильная, обычная спиральная, пересеченная спиральная и линзообразная. Выходит, ученые знают какие бывают галактики и что происходит внутри них, но знают ли они что находится между галактиками?
15 тысяч галактик в объективе телескопа Hubble
Что такое галактика?
Для начала на примере Млечного Пути давайте разберемся что представляют из себя галактики. Итак, галактика — это огромная гравитационно связанная система. В ней содержится порядка 200 миллиардов звезд, а также туманности, темная материя, планеты, облака пыли и газа, а также звездные скопления. Все объекты, находящиеся в галактике, участвуют в движении относительно общего центра масс. В самом сердце галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая, кстати, по сообщениям ученых в последнее время ведет себя довольно странно.
Так выглядит центр Млечного Пути
В зависимости от вида, согласно классификации Эдвина Хаббла, каждая галактика имеет свои особенности. Так, Млечный Путь по своей форме в профиль отдаленно похож на “летающую тарелку”. А не так давно ученые выяснили, что наша галактика совсем не плоская, как считалось раньше — оказалось, что Млечный Путь больше напоминает гармошку, так как галактика как будто смята ближе к краям.
Расстояние между галактиками чрезвычайно велико. Так, ближайшая к нам галактика Андромеда располагается на расстоянии 2,5 миллионов световых лет от Земли. Такое расстояние сложно себе представить. Но что находится между галактиками?
Кстати, обсудить столкнется ли наша галактика с галактикой Андромеды можно в нашем Telegram чате
Еще одна загадка Вселенной
Вскоре после Большого взрыва Вселенная была заполнена газом, в основном водородом. Со временем, то тут то там, гравитация стала стягивать газ к облакам, которые впоследствии превратились в галактики внутри которых родились звезды. Знаете по какой причине сияют звезды? Все дело в термоядерном горении водорода — те звезды, что превращаются в сверхновые и погибают после взрыва “выталкивают” газ обратно из галактик.
Там, в таинственном межгалактическом пространстве, газ охлаждается и становится плотнее. Там он и находится, пока сила гравитации не втягивает его обратно в галактику, где образуются новые звезды. Процесс повторяется: гравитация конденсирует газ в галактики и звезды, звезды взрываются и выбрасывают газ, гравитация снова притягивает газ и рождаются новые звезды.
Телескоп Hubble сделал снимок взрыва сверхновой
Со временем в любой галактике начинает заканчиваться перерабатываемый газ. А без газа во Вселенной не могут образовываться новые звезды; старые звезды живут своей жизнью и умирают, и в конечном итоге галактика тоже умирает. Галактики обитают в так называемой газовой ванне, среде, из которой они родились, и которая питает их. Галактики вдыхают и выдыхают газ, а звезды продолжают гореть, пока газ не исчезнет. Красиво звучит, правда?
Еще больше удивительных фактах о Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен
Из чего состоит Вселенная?
Раньше проблема с проверкой этой теории заключалась в том, что приборы астрономов были едва способны обнаружить признаки межгалактического газа, не говоря уже о его появлении и исчезновении. Однако сегодня, благодаря более чувствительным инструментам, ученые знают намного больше. Полученные данные говорят о том, что межгалактическая среда богата газом, который наполняет Вселенную и порождает галактики. Чуть менее убедительные, а иногда и загадочные свидетельства в около галактической среде показывают, что галактики живут за счет рециркуляции газа в звезды и из звезд.
А вот доказательства того, что у галактик может закончиться газ, и звезды перестанут рождаться, что приведет к гибели галактики пока только предварительные. Дело в том, что даже в молодой Вселенной газ не однороден. Межгалактическая среда также не является чистым водородом: она частично заполнена элементами, более тяжелыми, чем водород, которые появляются, когда звезды взрываются и умирают.
И все же, несмотря на множество вопросов, ученые сходятся во мнении, что эта древняя, охлаждающая, разреженная межгалактическая среда является хорошо понятой сущностью, которая содержит убедительную картину того, когда и из чего возникли галактики.
Однако, несмотря на появление новых инструментов и совместной работы ученых, на сегодняшний день общей картины рождения, жизни и смерти галактик нет. Чтобы лучше понять это, ученые прибегают к помощи компьютерной симуляции — так, недавно астрономы создали 8 миллионов галактик внутри компьютера. Вне зависимости от того, реальны симуляции или нет, именно с их помощью ученые смогут получить ответы на вопросы о природе межгалактического газа. Дело в том, что симуляции — наиболее ясная визуализация того, как газ мог создать галактики.
Ученые полагают что сегодня, 13,8 миллиардов лет спустя после Большого взрыва, только 60% газа сосредоточено в межгалактической среде; остальное находится в около галактической среде и внутри галактик. Получается, что на просторах Вселенной галактики нанизаны на пустоты, похожие на освещенные автомагистрали. Красиво! Несмотря на то, что многое пока остается загадкой.
В чем измеряется расстояние между галактиками в
Расстояние от наблюдателя до галактики как физическая характеристика не входит ни в один процесс, происходящий с галактикой. Необходимость в информации о расстоянии до галактики возникает при: отождествлении малоизученных событий, например, гамма-всплесков; изучении Вселенной как целого, изучении эволюции самих галактик, определении массы галактик и их размеров и т. п.
Все более-менее моделенезависимые способы определения расстояния до галактики можно разделить на два типа: измерение по объекту внутри галактики, расстояние до которого на пренебрежимо малую величину отличается от расстояния до самой галактики, и по красному смещению.
Первый способ — фотометрический способ, с использованием так называемых стандартных свеч, светимость которых считается известной. Тогда расстояние можно вычислить по следующей формуле:
где m — видимая звёздная величина, М — абсолютная звёздная величина, а R — расстояние, измеряемое в парсеках. На современном этапе в качестве таких стандартных свеч используют [10] :
· Цефеиды, зная период пульсаций которых, можно узнать их светимость. Первый объект, по которому измерили расстояние до других галактик.
· Сверхновые типа Ia. Именно с помощью них в 90-х годах XX века открыли ускоренное расширение Вселенной.
Второй способ основан на эмпирическом законе Хаббла и более зависим от выбранной модели, чем предыдущий.
где H0 — постоянная Хаббла. Если же взять ныне распространённую ΛCDM-модель (с той же постоянной Хаббла), то сколько-нибудь существенное расхождение будет на z
10, что позволяет его причислить к относительно моделенезависимым.
Существует также ряд сильно моделезависимых способов [10] :
· по эффекту Сюняева — Зельдовича,
· по шаровым скоплениям,
· по зависимости Талли — Фишера,
· по зависимости Фабер — Джексона.
Масса холодного газа в галактике определяется по интенсивности линии H I. Если регистрируемая плотность потока излучения от галактики или какой-либо её части равны Fν, то соответствующая масса равна:
где D — расстояние в мегапарсеках, поток выражен в янских.