Когда же всё-таки образовались первые галактики?
В последние десятилетия у астрономов сложилось устойчивое представление об эволюции ранней Вселенной и появлении первых звёзд и галактик. Через 370 000 лет после Большого взрыва температура расширяющегося универсума упала до такой степени, что протоны и электроны смогли начать образование нейтральных атомов. Так возник ещё неионизированный газ, поглощавший излучение, — эпоха, которую принято называть «тёмными веками».
Вначале такой газ был почти идеально равномерно распределён в пространстве. Но затем гравитация усиливала неравномерности в его распределении, и всего через несколько сот миллионов лет газ приступил к формированию первых звёзд, из которых появятся и первые галактики:
Излучение первого поколения светил ионизировало остальной газ Вселенной, доведя её примерно до той стадии, в которой мы сейчас живём. Так закончились «тёмные века».
На самом деле, понять, что происходит после начала образования звёзд и до окончания «тёмных веков», довольно трудно. Их формирование запустило цепочку очень сложных для моделирования процессов: разогрев и остывание облаков газа, взрывы сверхновых, поглощение материи первыми чёрными дырами, мощнейшие звёздные ветры. Слишком много факторов стало влиять на картину, чтобы её можно было назвать до конца ясной.
Лучше понять происходившее помогали наблюдения. И в 2009 году астрономам казалось, что такие наблюдения уже начались. При помощи снимков, сделанных «Хабблом», были найдены сначала пара десятков, а затем и более тысячи очень ранних галактик, многие из которых относились к первому миллиарду лет после Большого взрыва. Очевидно, они должны были содержать молодые звёзды голубого цвета, и, кажется, именно их отыскали учёные, анализировавшие те снимки. Но несколькими годами позже группа под руководством Ричарда Эллиса (Richard Ellis) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) предприняла ещё одни наблюдения части таких галактик, воспользовавшись дополнительным цветовым фильтром, с общим временем экспозиции, равным 23 суткам.
. И убедилась, что фактически звёзды этих галактик были краснее, чем показали исследования по снимкам 2009 года. Много краснее! Галактики, появившиеся через 560–780 млн после Большого взрыва, оказались состоящими из звёзд возрастом в 100–200 млн лет. Когда в начале 2013 года эти данные стали доступны астрономической общественности, посыпались недоумённые вопросы. Дело в том, что одновременно была опубликована информация, свидетельствовавшая: реионизация началась лишь через 250 млн лет после Большого взрыва, а закончилась (для водорода) через 1 млрд лет. До реионизации звёздный свет не мог свободно распространяться по Вселенной. Но накопленные данные по самым древним галактикам той поры просто не давали к этому оснований!
По всем расчётам, видимого их количества не должно было хватить для проведения реорганизации: слишком мало излучения они давали. Очевидно, заключили Ричард Эллис и его коллеги, есть ещё много галактик, кои мы по тем или иным причинам пока не видим. «Теперь мы знаем, что существует целая популяция малых галактик, относящаяся к ещё более ранним временам, чем те, что доступны «Хабблу», — уверен астроном. Отсюда следует, что они должны были появиться ранее 560 млн лет после Большого взрыва, что очень странно: когда же газ успел сформироваться в первые протозвёздные облака?
Есть и другие вопросы. Первые звёзды, согласно сегодняшними теориям, имели в своём распоряжении едва ли не один только водород и лишь немного гелия, то есть их масса должна была в сотню раз превышать солнечную, иначе термоядерные реакции без более тяжёлых веществ, служащих «катализаторами», просто не начались бы.
Время жизни таких гигантов не должно было превышать 2 млн лет, после чего они неминуемо исчезали во взрывах сверхновых. Но вот беда: получается, что такие взрывы именно в ту эпоху происходили с прямо-таки бешеной частотой, что сказывалось бы на облаках межзвёздного газа, образовывавших новые светила. А ведь им и так в бог весть какие сжатые сроки нужно было образовать галактики — быстрее, чем за полмиллиарда лет после Начала Всего. Очевидно, одна часть этой картины прямо противоречит другой: звёзды первого поколения никак не могли позволить быстрого формирования новых светил и галактик.
Как отмечает теоретик Фолькер Бромм (Volker Bromm) из Техасского университета в Остине (США), если галактики, существовавшие через полмиллиарда лет и уже наблюдавшиеся «Хабблом», имеют звёзды, которым от ста миллионов лет и больше, то очевидно, что между смертью первого поколения звёзд и формированием второго должно пройти или чрезвычайно малое время, или. нулевое время. Более того, полагает он, эти два поколения частично могли даже одновременно существовать.
Итак, история Вселенной, похоже, отпустила ей слишком мало времени на образование первых звёзд и галактик. Так что целостное видение эволюции ранней Вселенной, существовавшее до наблюдений «Хаббла», впервые поставлено под сомнение.
Правда, к концу этого года радиоинтерферометр ALMA, работающий в миллиметровом диапазоне (в который благодаря красному смещению попадает ИК-излучение газовых облаков ранней Вселенной), введёт в строй достаточно своих элементов, чтобы увидеть следы галактик, существовавших всего через 425 млн лет после Большого взрыва. И если это так, наше понимание природы первых звёзд и галактик ожидают существенные сдвиги.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Источник
Рождение и эволюция галактик
Новости партнеров
В ясную ночь вы можете наблюдать за полосой Млечного Пути в небе. На протяжении тысячелетий астрономы смотрели на него с трепетом, медленно приближаясь к осознанию того, что наше Солнце – всего лишь одна из миллиардов звезд в Галактике. С течением времени улучшались наши инструменты и методы, и мы пришли к пониманию, что сам Млечный Путь всего лишь одна из миллиардов галактик, составляющих Вселенную.
Благодаря теории относительности и открытию скорости света мы также поняли, что, когда мы смотрим сквозь пространство, мы смотрим назад во времени. Увидев объект в одном миллиарде световых лет от нас, мы знаем, что так он выглядел миллиард лет назад. Эффект машины времени позволил астрономам изучить эволюцию галактик.
Процесс формирования и развития галактик остается предметом интенсивного внимания и по-прежнему скрывает долю тайн.
Формирование галактик
Текущий научный консенсус заключается в том, что вся материя во Вселенной была создана примерно 13,8 миллиарда лет назад во время события, известного как Большой Взрыв. Изначально вся материя была сжата в очень маленький шарик с бесконечной плотностью и огромной температурой, называемый сингулярностью. Вдруг сингулярность начала расширяться. Так началась Вселенная.
После быстрого расширения и охлаждения все вещество было почти однородно распределено. В течение нескольких миллиардов лет более плотные участки Вселенной стали гравитационно притягиваться друг к другу. Поэтому они стали плотнее, образовав газовые облака и большие сгустки материи.
Облака газообразного водорода внутри протогалактик претерпели гравитационный коллапс, чтобы стать первыми звездами. Некоторые из этих ранних объектов были крошечными карликовыми галактиками, в то время как другие приняли привычную спиральную форму, как и наш Млечный Путь.
Галактические слияния
Однажды сформировавшись, эти галактики развивались в более крупные галактические структуры, называемые группами, скоплениями и сверхскоплениями. С течением времени, галактики притягивались друг к другу силой тяжести и объединялись. Результат этих слияний зависел от массы столкнувшихся галактик.
Малые галактики поглощаются крупными соседями, увеличивая их массу. Так Млечный Путь недавно слопал несколько карликовых галактик, превратив их в потоки звезд, которые вращаются вокруг галактического ядра. Но галактики сходного размера объединяются и становятся гигантскими эллиптическими галактиками.
Когда это происходит, тонкие спиральные структуры исчезают. Эллиптические галактики являются одними из крупнейших звездных объединений. Еще одним последствием этих слияний является то, что сверхмассивные черные дыры в их центрах становятся еще больше.
Хотя не все слияния приводят к эллиптическим структурам, все они значительно изменяют строение объединенной галактики.
Во время слияний реальные столкновения звездных систем маловероятны, учитывая огромные расстояния между светилами. Однако, слияние может привести к гравитационным ударным волнам, которые способны спровоцировать образование новых звезд. Это то, что по прогнозам произойдет, когда Млечный Путь сольется с галактикой Андромеды через 4 миллиарда лет.
Смерть галактик
В конечном счете в галактиках перестают формироваться звезды, когда истощается запас холодного газа и пыли. Звездообразование замедляется в течение миллиардов лет, пока полностью не прекратится. Однако, продолжающиеся слияния гарантируют, что все новые и новые звезды, газ и пыль оседают в старых галактиках, тем самым продлевая их жизнь.
В настоящее время считается, что наша Галактика имеет почти полный запас водорода, и формирование звезд продолжится, пока он истощается. Звезды, подобные Солнцу, могут просуществовать около 10 миллиардов лет, но самые маленькие красные карлики смогут жить несколько триллионов лет. Благодаря наличию карликовых галактик и предстоящему слиянию с Андромедой Млечный Путь сможет существовать еще дольше.
В итоге все галактики во Вселенной со временем становятся гравитационно связанными друг с другом и объединяются в гигантские эллиптические галактики. Астрономы встречали подобные «ископаемые», хорошим примером которых является Messier 49, сверхмассивная эллиптическая галактика.
Эти галактики уже использовали все свои запасы газа для звездообразования, и все, что у них осталось, это небольшие долгоживущие звезды. В конце концов, звезды потухнут одна за другой.
После того, как наша Галактика сольется с Андромедой, она продолжит свой путь, чтобы слиться со всеми другими близлежащими галактиками в Местной группе. Мы можем ожидать, что эту сверхгалактику постигнет та же участь. Так, эволюция галактик происходит на протяжении миллиардов лет и продолжится в обозримом будущем.
Источник
Тест по астрономии. Галактики (11 вопросов)
Новости партнеров
Больше по теме: Галактики    Тесты
7.9K
Астрономы увидели начало гибели очень далекой галактики
6.1K
Австралийский телескоп открыл около миллиона неизвестных ранее галактик
Астрономы впервые напрямую измерили скорость накопления массы планетой
Астрономы сфотографировали пару «глаз», образованных сливающимися галактиками
Получен снимок ровера «Curiosity» с орбиты Марса
«Hubble» сфотографировал одну из самых ярких звезд Галактики
Ледяные облака согревали древний Марс, заявили планетологи
Прямая трансляция запуска «Tianzhou-2» к китайской космической станции
На Солнце произошла мощнейшая за 4 года вспышка
Астрономы подтвердили миграцию планеты Осирис
Канадский телескоп поймал более 500 радиосигналов неизвестной природы
В атмосфере комет, и даже межзвездной, обнаружены пары тяжелых металлов
Впервые зафиксировано слияние черной дыры и нейтронной звезды
Прямая трансляция запуска «Союз-2.1б» с космодрома Восточный
Дрон «Ingenuity» совершил второй полет на Марсе
Российская обсерватория зафиксировала пробуждение двух черных дыр
Более 5 тысяч тонн межпланетной пыли ежегодно оседает на Землю
Прямая трансляция возвращения экипажа миссии SpaceX «Crew-1» на Землю
Астрономы заметили вращение у крупнейших структур во Вселенной
Вулканы на Марсе, вероятно, все еще активны
На Солнце произошла вспышка M3-класса
Метеориты раскрыли состав первичных атмосфер каменистых планет
Астрономы получили снимок загадочной гигантской планеты
«Voyager 1» записал гул межзвездной среды
На Солнце произошла вспышка M1-класса
На Солнце произошла серия вспышек
Текущее расстояние планет от Солнца и Земли и их видимость на небе с учетом местоположения
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
Расстояние от Солнца
Расстояние до Земли
© 2015-2021 Ин-Спейс. Все права защищены.
Использование всех текстовых материалов без изменений разрешается только с активной гиперссылкой на издание Ин-Спейс. Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях.
Сетевое издание Ин-Спейс зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 04 мая 2018 года. Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77 — 72684.
Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18 лет.
Источник
Тест по астрономии «Галактики» (11 класс)
- Темная полоса, идущая вдоль диска спиральной галактики:
А) непрозрачный слой межзвездной среды, скопление межзвездной пыли и газа;
Б) скопление холодных звезд поздних спектральных классов;
В) места, в которых отсутствуют яркие звезды;
Г) места, в которых много планетарных туманностей. - Наиболее компактная область галактик, в которой наблюдается сильная концентрация звезд – в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд, называется:
А) гало;
Б) ядро галактики;
В) спиральная ветвь;
Г) диск. - 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:
А) с гало Галактики;
Б) с шаровыми звездными скоплениями;
В) с пульсарами;
Г) с очагами звездообразования.
- Источниками космических лучей являются:
А) солнечные вспышки;
Б) пульсары;
В) ядро Галактики;
Г) красные сверхгиганты;
Д) все выше перечисленное. - Светимость галактики с активным ядром (квазара, сейфертовской галактики) L=10 40 Дж/с.
Во сколько раз светимость галактики с активным ядром превышает светимость нашей Галактики?
А) в 100 раз;
Б) в 1000 раз;
В) в 10000 раз;
Г) в 100000 раз;
Д) в миллион раз.
- Линзообразные галактики с закрученными вокруг ядра спиральными рукавами из молодых звезд, газа и пыли представляют собой
А) спиральные галактики;
Б) неправильные галактики;
В) эллиптические галактики;
Г) радиогалактики. - Джеты по современным данным образуются вследствие:
А) истечения заряженных частиц в окрестности черной дыры в центре галактики и сжатые в струю сильным магнитным полем;
Б) сильного «галактического ветра» в плоскости галактик;
В) результата эволюции шаровых скоплений в гало галактик;
Г) одновременного взрыва нескольких сверхновых звезд. - По современным представлениям из анализа наблюдательных данных, полученных рентгеновским телескопом «Чандра», основная причина активности галактики М82:
А) процесс бурного «взрывного» звездообразования, сопровождающийся мощными вспышками сверхновых;
Б) результат взрыва в ядре, при котором газ вылетает со скоростями около 1000 км/с;
В) результат взаимного столкновения с соседней галактикой М81;
Г) результат вхождения галактики М82 в область межгалактического водорода повышенной плотности. - К какому типу галактик относится Туманность Андромеды?
А) эллиптическая галактика;
Б) спиральная галактика без перемычки;
В) спиральная галактика с перемычкой;
Г) неправильная галактика. - Нет большого количества красных сверхгигантов, что соответствует по современным эволюционным представлениям о молодости галактик:
А) в эллиптических галактиках;
Б) в спиральных галактиках с перемычкой;
В) в спиральных галактиках без перемычки;
Г) в неправильных галактиках. - 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) повышенной активности звездообразования;
Б) пониженной активности звездообразования;
В) вспышке нескольких сверхновых звезд одновременно в недалеком прошлом;
Г) повышенной частоте вспышек новых звезд. - При интенсивном звездообразовании в молодых галактиках:
А) галактики характеризуются низкой степенью металличности и повышенным количеством голубых сверхгигантов;
Б) галактики характеризуются высокой степенью металличности;
В) галактики характеризуются повышенным содержанием красных гигантов и красных сверхгигантов;
Г) в галактиках содержится большое количество пыли.
1. Галактика почти лишенная межзвездного газа, не содержащая молодых звезд и имеющая только сферическую подсистему:
А) эллиптическая;
Б) взаимодействующая;
В) спиральная;
Г) неправильная.
- Вращение галактик обнаруживается с помощью:
А) эффекта Допплера;
Б) закона Хаббла;
В) закона Кеплера;
Г) закона всемирного тяготения. - Процесс звездообразования практически полностью прекратился миллиарды лет назад в галактиках: А) эллиптических; Б) спиральных; В) неправильных; Г) во всех типах галактик идет с одинаковой интенсивностью в настоящее время.
- К какому типу относится галактика Большое Магелланово Облако? А) эллиптическая галактика; Б) спиральная галактика без перемычки; В) спиральная галактика с перемычкой; Г) неправильная галактика.
- Галактика Сомбреро (М 104), видимая почти с ребра и имеющая мощную пылевую полосу, относится:
А) к спиральным галактикам, но видимым с ребра;
Б) к эллиптическим;
В) к неправильным;
Г) к взаимодействующим галактикам. - Индикаторами звездообразования в галактиках являются:
А) планетарные туманности;
Б) массивные звезды и окружающие их эмиссионные туманности;
В) скопления межзвездной пыли;
Г) шаровые скопления. - Гигантская эллиптическая галактика Центавр А (NGC5128), являющаяся мощным источником радиоизлучения, имеет гигантский газовопылевой диск в результате
А) обычной эволюции эллиптических галактик;
Б) поглощения галактикой Центавр А спиральной галактики в недалеком прошлом;
В) вхождения в область повышенной концентрации межгалактической пыли;
Г) процесса бурного «взрывного» звездообразования, сопровождающегося мощными вспышками сверхновых. - Источниками пыли в галактике являются:
А) Планетарные туманности;
Б) Взрывы сверхновых;
В) Протозвезды;
Г) Красные гиганты;
Д) Все выше перечисленное. - К голубым компактным карликовым галактикам относятся:
А) галактики с низкой светимостью, малыми размерами, слабым звездообразованием и не имеющие больших облаков ионизованного водорода;
Б) карликовые галактики с облаками неионизованного водорода, имеющие большое количество звезд поздних спектральных классов;
В) галактики с низкой светимостью, малыми размерами и высокой степенью металличности;
Г) молодые галактики с низкой светимостью, имеющие сильный эмиссионный спектр, гигантские области ионизованного водорода и интенсивное звездообразование. - Светимость галактики с активным ядром (квазара, сейфертовской галактики) L=10 40 Дж/с. Масса активной галактики ежегодно уменьшается за счет излучения на:
А) миллиард тонн;
Б) порядка 1023 кг ( сравнимо с массой Луны);
В) порядка 10 27 кг (сравнимо с массой Земли);
Г) порядка 1030 кг ( сравнимо с массой Солнца). - Если галактика излучает в оптических спектральных линиях, которые возникают при облучении газа ультрафиолетовым излучением голубых сверхгигантов и регистрируется мощное излучение «теплой» межзвездной пыли, и ее цвет голубоватый, это говорит о:
А) повышенной активности звездообразования;
Б) пониженной активности звездообразования;
В) вспышке нескольких сверхновых звезд одновременно в недалеком прошлом;
Г) повышенной частоте вспышек новых звезд. - Яркая центральная часть сферической составляющей, видная как вздутие диска галактики:
А) ядро;
Б) шаровое скопление;
В) балдж;
Г) все вышеперечисленное.
Источник