КОСМОС
Сообщение [Страница 1 из 4]
1 
КОСМОС Сб Май 30, 2009 5:43 am
КОСМОС Сб Май 30, 2009 5:43 amИзмерения в разлетающемся мире
Нелегко построить карту мира, объекты которого находятся в постоянном движении — одновременно и перемещаются относительно друг друга, и разлетаются в разные стороны. „Не будем забывать, что на межзвёздных расстояниях понятие одновременности далеко не очевидно“, — писал в одном из своих рассказах про вольных торговцев Пол Андерсон, и это обстоятельство сильно осложняет жизнь исследователям космоса. Вот, например, как определить расстояние до какой-нибудь далекой звезды? До ближней не очень сложно: нужно посмотреть, как она смещается на звёздном небе при наблюдении с разных точек орбиты Земли.
Структура Вселенной в чём-то самоподобна. Так, звёзды обращаются вокруг центра галактики. Планеты вокруг звёзд. А вокруг планет порой есть свои диски. И это совсем не редкость, о чём свидетельствует кольцо Урана. У Земли можно заметить два кольца из спутников и их останков: на низкой и на геостационарной орбитах.
Измерив смещение, или, как называют его астрономы, параллакс, несложно рассчитать расстояние до звезды. Только это будет расстояние, на котором звезда располагалась в тот момент, когда она испустила свет, а не когда его поймал телескоп. События же эти порой разделяют миллионы или миллиарды лет. Собственно, тот самый парсек, которым меряют межзвёздные просторы астрофизики и писатели-фантасты, как раз обозначает расстояние, которое приводит к параллаксу в одну секунду дуги небесной сферы. (Астрономы пользуются сферической системой координат, в которой положение объекта задано радиусом сферы и двумя углами — долготой и широтой. Древнейший способ использования этих координат — задать положение объекта относительно звёзд какого-то созвездия.) В астрономических единицах, то есть радиусах орбиты Земли, длина парсека превышает 206 тысяч а. е; в СИ парсек обозначают пк. А расстояние до дальних звёзд приходится высчитывать с помощью хитрых математических фокусов, причём заранее выбрав модель космологии. Изменится модель — и результат расчёта может оказаться иным.
Большинство астрофизиков полагает, что мы живём в так называемой Фридмановской горячей Вселенной, которая расширяется из-за Большого взрыва, случившегося 13 с лишним миллиардов лет назад. Поведение такой Вселенной описывают уравнения, предложенные советским физиком А.А. Фридманом в начале 20-х годов XX века, когда он исследовал возможность существования нестационарной Вселенной. Некоторое время физики воспринимали расчёты Фридмана как одну из забавных возможностей описать наш мир. И так было до тех пор, пока в 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл не обнаружил странную закономерность: чем дальше от нас находится звезда, тем сильнее в красную сторону смещаются линии её спектра излучения. Именно уравнения Фридмана для расширяющейся Вселенной давали отличное объяснение этого факта.
Дальше в историю космологии мы забираться не станем — этому будет посвящена отдельная статья цикла, а сейчас обратим внимание на знаменитые уравнения. Точнее, на использованную в них систему координат. Чтобы дать описание странного, летящего и расширяющегося во все стороны мира, учёные придумали так называемые сопутствующие координаты. Хитрость в том, что в такой системе взаимное положение объектов не изменяется, а вот сама система координат расширяется. И это можно описать одним числом — параметром расширения, который зависит от того, сколько времени прошло с момента Большого взрыва.
Следующий математический фокус — связь между параметром расширения и красным смещением объекта. Оказывается, красное смещение какой-либо звезды связано простой формулой с двумя значениями параметра расширения: в тот момент, когда она испустила свет, и в тот момент, когда он долетел до глаза астронома, фотопластинки или ПЗС-матрицы телескопа. Значит, зная это смещение, можно рассчитать, сколь далеко мы заглянули одновременно в пространство и во время: чем больше красное смещение, тем более далёкую от нас эпоху мы наблюдаем. Для этого пересчёта и нужно задать космологическую модель и узнать параметры Вселенной, например плотность распределения материи, значение космологического члена, он же — плотность тёмной энергии, и прочие. Одни параметры поддаются измерениям, другие можно добыть только из теоретических расчётов. Вот так формула пересчёта красного смещения в реальные координаты и оказывается связанной с теоретической моделью Вселенной.
Впрочем, все эти трудности не останавливают астрофизиков. Вот, например, в майском номере журнала „The Astrophysical Journal“ за 2005 год группа американских учёных во главе с одним из пионеров вселенской картографии доктором Ричардом Готтом III из Принстонского университета опубликовала новую редакцию карты Вселенной, которая и послужила основой для этого рассказа. Учёные озабочены прежде всего тем, чтобы уменьшить искажения, возникающие при проецировании на плоскость разлетающегося трёхмерного объекта, и по форме получившихся крупномасштабных структур Вселенной попытаться оценить справедливость той или иной космологической модели. Наша цель проще: показать, как выглядит Вселенная с учётом современного знания.
Последний раз редактировалось: Laki (Сб Май 30, 2009 7:45 am), всего редактировалось 1 раз(а)
2 Re: КОСМОС Сб Май 30, 2009 5:43 am
А представляете ли вы, как велико количество таких «далеких-далеких» галактик? Например, галактик, которые мы видим как точку ярче 12m, известно около 250. Галактик, блеск которых еще слабее — до 15m, — около 50000. Число тех, которые могут быть сфотографированы лишь очень мощным, например 6-метровым, телескопом на пределе его возможностей, — многие миллиарды. С помощью космического телескопа их можно увидеть еще больше. Все вместе эти звездные острова и есть Вселенная — мир галактик.
Люди, живущие на Земле, поняли это далеко не сразу. Сначала им предстояло открыть собственную планету — Землю. Потом — Солнечную систему. Затем — собственный звездный остров — нашу Галактику. Мы называем ее — Млечный Путь.
Еще через какое-то время астрономы обнаружили, что у нашей Галактики есть соседи, что туманность Андромеды, Большое Магелланово Облако, Малое Магелланово Облако и многие другие туманные пятнышки — это уже не наша Галактика, а другие, самостоятельные звездные острова.
Так человек заглянул за пределы своей Галактики. Постепенно выяснилось, что мир галактик не только поразительно велик, но и разнообразен. Галактики резко различаются размерами, внешним видом и числом входящих в них звезд, светимостью.
Основоположником внегалактической астрономии, которая занимается этими вопросами, по праву считают американского астронома Эдвина Хаббла (1889-1953). Он доказал, что многие «туманности» на самом деле — другие галактики, состоящие из множества звезд. Изучил более тысячи галактик, определил расстояние до некоторых из них. Среди галактик выделил три основных типа: спиральные, эллиптические и неправильные.
Теперь мы знаем, что спиральные галактики встречаются чаще других. Более половины галактик — спиральные. К их числу относятся и наш Млечный Путь, и галактика в Андромеде (М31), и галактика в Треугольнике (М33).
Спиральные галактики очень красивы. В центре — яркое ядро (большое тесное скопление звезд). Из ядра выходят спиральные, закручивающиеся вокруг него ветви. Они состоят из молодых звезд и облаков нейтрального газа, в основном — водорода. Все ветви — а их может быть одна, две или несколько — лежат в плоскости, совпадающей с плоскостью вращения галактики. Поэтому галактика имеет вид сплющенного диска.
Астрономы долгое время не могли понять, почему галактические спирали, или, как их еще называют, рукава, так долго не разрушаются. По этому вопросу было много разных гипотез. Сейчас большинство исследователей галактик склоняются к мнению, что галактические спирали представляют собой волны повышенной плотности вещества. Они подобны волнам на поверхности воды. А те, как известно, при своем движении не переносят вещество.
Чтобы появились волны на спокойной поверхности воды, достаточно бросить в воду хотя бы небольшой камень. Возникновение спиральных рукавов, вероятно, тоже связано с каким-то толчком. Это могли быть перемещения в самой массе звезд, населяющих данную галактику. Не исключена связь с так называемым дифференциальным вращением и «всплесками» при звездообразовании.
Астрофизики довольно уверенно говорили о том, что именно в рукавах спиральных галактик сосредоточена основная масса недавно родившихся звезд. Но тут стали появляться сведения о том, что рождение звезд, возможно, происходит и в центральных областях галактик (см. «Наука и жизнь» N 10, 1984 г.). Это прозвучало как сенсация. Одно из таких открытий сделано совсем недавно, когда с помощью космического телескопа имени Хаббла сфотографировали галактику NGC 4314 (фото внизу).
Галактики, именуемые эллиптическими , по внешнему виду существенно отличаются от спиральных. На фотографиях они выглядят как эллипсы с разной степенью сжатия. Среди них есть галактики, похожие на линзу, и почти шаровые звездные системы. Встречаются и гиганты, и карлики. Примерно четверть из наиболее ярких галактик относят к числу эллиптических. Для многих из них характерен красноватый цвет. Долгое время астрономы считали это одним из свидетельств того, что эллиптические галактики в основном состоят из старых (красных) звезд. Последние наблюдения космического телескопа Хаббла и инфракрасного телескопа «ISO» опровергают эту точку зрения (см. «Наука и жизнь» NN 1 и 2, 1999 г.).
Среди эллиптических галактик есть такие интересные объекты, как шаровая галактика NGС 5128 (созвездие Кентавра) или М87 (созвездие Девы). Они привлекают к себе внимание как мощнейшие источники радиоизлучения. Особая загадка этих и нескольких спиральных галактик — их ядра. Что сосредоточено в них: сверхмассивные звездные скопления или черные дыры? По мнению некоторых астрофизиков, спящая черная дыра (или несколько черных дыр), возможно, притаилась в центре нашей Галактики, окутанном облаками непрозрачной межзвездной материи, или, например, в Большом Магеллановом Облаке.
Единственными источниками информации о процессах, идущих в центральных областях нашей и других галактик, до последнего времени были наблюдения в радио- и рентгеновских диапазонах. Например, чрезвычайно интересные данные о структуре центра нашей Галактики получил с помощью российских орбитальных обсерваторий «Астрон» и «Гранат» коллектив ученых во главе с академиком Р. Сюняевым. Позднее, в 1997 году, с помощью инфракрасной камеры американского космического телескопа имени Хаббла астрофизики получили снимки ядра эллиптической галактики NGС 5128 (радиогалактика Кентавра А). Удалось обнаружить находящиеся от нас на расстоянии 10 миллионов световых лет отдельные детали (размером порядка 100 световых лет). Раскрылась впечатляющая картина буйства горячего газа, крутящегося вокруг какого-то центра, возможно, черной дыры. Однако не исключено, что чудовищная активность ядер галактик, подобных этой, связана с иными бурными событиями. Ведь в истории жизни галактик много необычного: они сталкиваются, а иногда даже «пожирают» друг друга.
Наконец обратимся к третьему (по классификации Хаббла) типу галактик — неправильным (или иррегулярным). Они отличаются хаотической, клочковатой структурой и не имеют какой-либо определенной формы.
Именно такими оказались две самые близкие к нам сравнительно небольшие галактики — Магеллановы Облака. Это спутники Млечного Пути. Они видны невооруженным глазом, правда, только на небе Южного полушария Земли.
Вы, наверное, знаете, что Южный полюс мира не отмечен на небе какой-либо заметной звездой (в отличие от Северного полюса мира, рядом с которым сейчас расположена a Малой Медведицы — Полярная звезда). Магеллановы Облака помогают определить направление на Южный полюс мира. Большое Облако, Малое Облако и Южный полюс лежат в вершинах равностороннего треугольника.
Две самые близкие к нам галактики получили свое название в честь Фернана Магеллана в XVI веке по предложению Антонио Пигафетты, который был летописцем знаменитого кругосветного путешествия. В своих записях он отмечал все необычное, что происходило или наблюдалось во время плавания Магеллана. Не оставил без внимания и эти туманные пятна на звездном небе.
Хотя неправильные галактики — самый немногочисленный класс галактик, исследование их очень важно и плодотворно. Особенно это относится именно к Магеллановым Облакам, которые привлекают особое внимание астрономов прежде всего потому, что они почти рядом с нами. До Большого Магелланова Облака менее 200 тысяч световых лет, до Малого Магелланова Облака еще ближе — около 170 тысяч световых лет.
Астрофизики постоянно обнаруживают в этих внегалактических мирах что-нибудь очень интересное: уникальные наблюдения вспышки сверхновой звезды в Большом Магеллановом Облаке 23 февраля 1987 года. Или, например, туманность Тарантул, в которой за последние годы сделано множество удивительных открытий.
Последний раз редактировалось: Laki (Сб Май 30, 2009 7:48 am), всего редактировалось 2 раз(а)
Источник
Тайны самой большой галактики во Вселенной
Возможно, пытаясь вообразить размеры самой большой известной галактики на данный момент, читатель подумает о том, насколько мы, земные создания, мелки и ничтожны по сравнению с такими величественными творениями космоса. Дабы таких мыслей не возникало, приведу цитату известного астрофизика Нила Деграсса Тайсона: «Мы вовсе не песчинки в космосе, ведь мы состоим из атомов, которые когда-то были частью звёзд ». Приободрившись этим высказыванием, познакомимся же с этим интересным объектом!
Наша Солнечная система находится в рукаве Ориона – одном из галактических рукавов Млечного Пути. Млечный Путь имеет приблизительный диаметр 100 000 – 120 000 световых лет. Помимо Солнца, в нем проживают ещё около 400 миллиардов звёзд. Даже эти масштабы трудно укладываются в голове. А ведь наша галактика далеко не самая большая. Соседка Андромеда в 2,5 раза больше! Но обе эти галактики – малышки по сравнению с IC 1011 !
Откуда у неё такое название? Аббревиатура IC – это каталог туманностей и звёздных скоплений, опубликованный ещё в 1895 году британским астрономом Джоном Драйером, а 1011 – номер в этом каталоге, который занимает объект. Галактику открыл британский астроном Уильям Гершель (первооткрыватель Урана) в 1790 году и первоначально принял её за туманность. Только в ХХ веке выяснилась истинная природа этого объекта.
IC 1101 проживает в крупном скоплении галактик Abell 2029 , расположенном на самом краю созвездии Девы на расстоянии 1,04 миллиардов световых лет от Земли. Галактика имеет диаметр приблизительно в 6 миллионов световых лет и, в настоящее время, является самой крупной известной галактикой во Вселенной.
Если сравнивать её с Млечным Путём, то она в 60 раз крупнее его и в 2000 раз массивнее.
Будь IC 1011 на месте Млечного Пути, то она поглотила бы собой Большое и Малое Магелланово Облака, Туманность Андромеды и галактику Треугольника.
Как же она получилась такой гигантской? Всё дело в том, что IC 1011 – настоящий хищник. Она «толстела» и сложилась в результате множества столкновений с гораздо меньшими по величине объектами, такими, как галактики Андромеда и Млечный Путь. Она постоянно поглощает на своём пути другие, уступающие ей по размерам и массе, галактики, ведь перед силой её гравитационного притяжения таким объектам попросту не устоять. Но у этой галактики есть смягчающее обстоятельство: она состоит в основном из старых звёзд, сошедших с главной последовательности. Несмотря на свои внушительные размеры, в ней темп рождения новых звёзд значительно ниже, чем в нашем Млечном Пути. Поэтому, чтобы «выжить», она поглощает другие галактики, тем самым, обогащая себя новыми объектами.
Но, по сути, учёные считают, что она является умирающей. Такой вывод был сделан по цвету, который она испускает. Так, голубой и белый цвет галактик получается за счёт молодых звёзд. А вот «пожелтевшие» галактики подобны увядающим листьям: его излучают звёзды, приближающиеся к концу своего жизненного пути. Оранжевые оттенки – это красные гиганты, жить которым осталось совсем недолго – всего несколько миллионов лет. Такой галактикой, цвета осенних листьев, и является IC 1011.
Эллиптическая галактика IC 1011 очень необычная. Испускаемая от неё энергия равна по меньшей мере одному триллиону солнц и излучает более четверти всего света в своём скоплении Abell 2029 (а в это скопление, кстати, входят тысячи других галактик, сотни из которые далеко не маленькие!). Если бы мы были обитателями IC 1011, то на небе мы бы видели в тысячи раз больше звёзд. Они были бы видимы равномерно во всех направлениях, и не было бы звёздной дорожки – галактического рукава, который мы наблюдаем.
Учёные полагают, что нет света без тьмы, — галактика содержит огромное количество гипотетической тёмной материи. Согласно вычислениям, соотношение между массой видимого и невидимого далеко не сбалансировано, и сама галактика просто заполнена этим таинственным неуловимым веществом.
А ещё в центре IC 1011 содержится мощный радиоисточник, испускающий две струи в противоположных направлениях. Этим радиоисточником является огромная сверхмассивная чёрная дыра. Такие объекты содержатся в сердцах практически всех крупных галактик. Всё галактическое вещество – газ, пыль, планеты и звёзды вращается именно вокруг чёрных дыр. По оценкам учёных, чёрная дыра в IC 1011 имеет массу от 40 до 100 миллиардов солнечных масс, ведь она сформировалась в результате слияния более мелких чёрных дыр в процессе поглощения IC 1011 других галактик, оказавшихся у неё на пути.
Интересно, сколько ещё времени проживёт эта галактика? Доколе ещё она будет паразитировать, поглощая своих несчастных соседей? Делитесь своими мыслями в комментариях!
*** На заметку астрономам-любителям: хотя IC1011 и является самой большой из известных галактик, но с Земли она видна с трудом из-за огромного расстояния между нами. Её видимая звёздная величина составляет всего 15. 10 m, поэтому, для того, чтобы её увидеть, нужен телескоп диаметром хотя бы 250 мм и более (рефрактор). Небо для таких слабых объектов должно быть действительно чёрное — на фоне городской засветки они просто не видны, так что лучше забраться с телескопом в глушь, километров на 40 от крупных городов подальше. Галактика лучше всего видна в телескоп в апреле, когда ночи ещё сравнительно тёмные.
Источник