Сообщение на тему спиральные галактики. Спиральные галактики и их ветви. Каким образом сформировались спиральные дисковые структуры

Которые характеризуются следующими физическими свойствами:

• значительный суммарный вращательный момент ;
• состоят из центрального балджа (почти сферического утолщения), окружённого диском:
  • балдж имеет сходство с эллиптической галактикой , содержащей множество старых звёзд - так называемое «Население II » - и нередко сверхмассивную чёрную дыру в центре;
  • диск является плоским вращающимся образованием, состоящим из межзвёздного вещества , молодых звёзд «Населения I » и рассеянных звёздных скоплений .

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа. Хотя иногда их нелегко различить (например, во флоккулентных спиралях), эти рукава служат основным признаком, по которому спиральные галактики отличаются от линзообразных галактик , для которых характерно дисковое строение и отсутствие ярко выраженной спирали. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону закручивания спиральных ветвей .

Диск спиральной галактики обычно окружён большим сфероидальным гало , состоящим из старых звёзд «Населения II », большинство которых сосредоточено в шаровых скоплениях , вращающихся вокруг галактического центра. Таким образом, спиральная галактика состоит из плоского диска со спиральными рукавами, эллиптического балджа и сферического гало, диаметр которого близок к диаметру диска.

Многие (в среднем две из трёх) спиральные галактики имеют в центре перемычку («бар» ), от концов которой отходят спиральные рукава . В рукавах содержится значительная часть пыли и газа, также множество звёздных скоплений . Вещество в них вращается вокруг центра галактики под действием гравитации.

Масса спиральных галактик достигает 10 12 масс Солнца. Крупнейшей открытой на текущий момент спиральной галактикой является NGC 6872 , общая протяженность которой составляет 522 тысячи световых лет, что в пять раз больше, чем диаметр Млечного пути .

Спиральные рукава

Известен следующий парадокс: время обращения звёзд вокруг ядра галактики составляет порядка 100 миллионов лет; возраст самих галактик в несколько десятков раз больше. Между тем спирали закручены как правило на небольшое число оборотов. Парадокс объясняется тем, что принадлежность звёзд спиралям не постоянна: звёзды входят в область, занимаемую спиральным рукавом, на некоторое время замедляют своё движение в этой области, и покидают спираль. Между тем спираль, как область повышенной плотности вещества в диске спиральной галактики, может существовать неограниченно долго - спирали подобны стоячим волнам.

Спирали галактик могут несильно отличаться по количеству звёзд от окружающего их диска, но могут быть существенно ярче. Газовые облака , пересекая спираль, испытывают сжатие или расширение, порождающие ударные волны в газе. Всё это приводит к нарушению равновесия в облаках и интенсивному звёздообразованию в области спирали. А если учесть, что время жизни ярчайших гигантов и сверхгигантов в тысячи раз меньше, чем возраст Солнца, то получается что большинство ярких голубых звёзд собрано в небольшом объёме спирального рукава: сверхгиганты не успевают покинуть спираль за те несколько миллионов лет, которые существуют до взрыва сверхновой . Как следствие, большое количество голубых сверхгигантов придаёт спиралям галактик яркий голубоватый оттенок.

Расположение Солнца

Солнце интересно тем, что расположено между спиральными рукавами Галактики и делает оборот вокруг центра Галактики в точности за то же время, что и спиральные рукава . Как следствие, Солнце не пересекает области активного

Ядро - крайне малая область в центре галактики. Когда речь заходит о ядрах галактик, то чаще всего говорят об активных ядрах галактик, где процессы нельзя объяснить свойствами сконцентрированных в них звёзд.

Диск - относительно тонкий слой, в котором сконцентрировано большинство объектов галактики. Подразделяется на газопылевой диск и звёздный диск. галактика ядро межзвёздный гравитационный

Балдж (англ.. bulge - вздутие) - наиболее яркая внутренняя часть сфероидального компонента.

Гало -- внешний сфероидальный компонент. Граница между балджем и гало размыта и достаточно условна.

Другие возможные элементы.

Полярное кольцо - редкий компонент. В классическом случае галактика с полярным кольцом имеет два диска, вращающихся в перпендикулярных плоскостях. Центры этих дисков в классическом случае совпадают. Причина возникновения полярных колец до конца не ясна.

Сфероидальный компонент - сфероподобное распределение звёзд.

Спиральная ветвь (спиральный рукав) - уплотнение из межзвёздного газа и преимущественно молодых звёзд в виде спирали. Скорее всего, являются волнами плотности, вызванными различными причинами, однако вопрос об их происхождении до сих пор окончательно не решён.

Бар (перемычка) - выглядит как плотное вытянутое образование, состоящее из звёзд и межзвёздного газа. По расчётам, главный поставщик межзвёздного газа к центру галактики. Однако почти все теоретические построения основываются на факте, что толщина диска много меньше его размеров, иными словами, диск плоский, и почти все модели - упрощённые двумерные модели, расчётов трёхмерных моделей дисков крайне мало. А трёхмерный расчёт галактики с баром и газом в известной литературе всего один. По данным автора данного расчёта, газ не попадает в центр галактики, а проходит довольно далеко.

Эволюция галактик

Эволюцией галактики называется изменение её интегральных характеристик со временем: спектра, цвета, химического состава, поля скоростей. Описать жизнь галактики непросто: на эволюцию галактики влияют не только эволюция отдельных её частей, но также и её внешнее окружение. Вкратце процессы, влияющие на эволюцию галактики, можно представить следующей схемой.

Эволюция протекает на лет быстрее при протогалактическое сжатие, большом мёрджинге (слияние галактик), давлении горячего межгалактического газа.

Эволюция протекает медленнее на лет при продолжительности аккреции на диске, малом слиянии, приливном взаимодействии галактик. А также, если эволюция вызвана неустойчивостью бара, темным гало, черной дырой, спиральными ветвями, галактическими ветрами и фонтанами.

На протяжении эволюционного развития возникают другие процессы важные для галактики: формирование звезд, обогащение металлами, обратная связь через сверхновые и активные ядра, возобновление газа.

СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ

- галактики, в к-рых заметны спиральныеветви; наиб. многочисл. тип наблюдаемых галактик. К С. г. относится, вчастности, Галактика, ближайшими к нам С. г. являются М 31 (туманностьАндромеды) и М 33 (туманность Треугольника).

Структура и состав спиральных галактик. В состав С. г. входятзвёзды с разл. возрастом и хим. составом, межзвёздный газ и межзвёзднаяпыль. Общая структура С. г. показана на рис. Плоская составляющая (1 )включает молодые звёзды и газопылевую среду и образует слой толщиной неск. 2)такжепринадлежат плоской составляющей. Диск (3 )содержит осн. массу звёздС. г. Изменение сглаженной плотности диска с радиусом r и координатой z, перпендикулярной его плоскости, r мин < r < r макс обычно следует закону:

Здесь - плотность в центре диска,r 0 2-5 кпк - радиальная шкала (характерный размер) диска, z 0 0,3-1кпк - нолутолщина диска; z 0 зависит от дисперсии скоростей звёздвдоль оси z. Закон описывает распределение плотности в изотермич. самогравитирующем диске. r. В нек-рых С. г. на наблюдается «обрыв» - резкое падение яркости (плотности) диска. Балдж (4)- внутренняя наиб. яркая часть сферической (сфероидальной) составляющейС. г., содержащей старые звёзды с вытянутыми орбитами. Гало (5) - внеш. Вращение галактик, Скрытая масса). Ядерная область (6) - выделяющаясяпо яркости или структурным особенностям центр. часть С. г. (см. также Ядрагалактик). Спектр обычно содержит эмиссионные линии. В ядерной областичасто концентрируются молекулярный газ и связанные с ним области звездообразования. Ок. 1% С. г. обладают активными ядрами ( сейфе ртовские галактики). Эти ядра имеют широкие эмиссионные линии, свидетельствующие о быстрыхдвижениях газа, со скоростями в тысячи км/с, высокую светимость (обычнонеск. % от интегральной светимости С. г.), нетепловой непрерывный спектри переменность на разл. масштабах времени.

Содержание газа и звездообразование. Осн. масса межзвёздногогаза в С. г. присутствует в двух формах: нейтрального газа (HI) и молекулярногогаза (Н 2). В большинстве С. г. почти весь газ сосредоточен впределах оптич. диаметра диска, однако имеется ряд примеров существованияпротяжённой газовой оболочки вокруг галактик (М81, М83). Масса газа поотношению к интегральной массе С. г. в ср. падает от галактик типа Sc кSa. Под действием УФ-излучения горячих звёзд газ ионизуется, образуя протяжённые зоныНИ, хорошо заметные на фотографиях С. г. Поскольку горячие звёзды высокойсветимости являются короткоживущими, светимость С. г. в эмиссионных линияхслужит критерием интенсивности звездообразования. Др. наиб. часто используемымииндикаторами интенсивности звездообразования являются: показатели цвета(см. Астрофотометрия )С. г., исправленные за межзвёздное покраснение(см. Межзвёздное поглощение), светимость С. г. в УФ-области спектраили в далёкой ИК-области (= 10-10 3 мкм), где излучает пыль, нагреваемая молодыми звёздами. 0,01- 10/год( кГ). В расчётена единицу массы интенсивность звездообразования уменьшается от галактикSc к Sa - в соответствии с относит. содержанием газа в этих С. г. Областизвездообразования образуют комплексы с характерным размером 0,5 кпк. В осн. они сосредоточены в спиральных ветвях С. г.

Спиральные ветви. Наблюдаемые свойства. Спиральные ветви (СВ)представляют области концентрации молодых звёзд и звёздных комплексов, 10 -5 -10 -6 Гс). На фоне звёздного диска СВ выделяются повышенной яркостью и болееголубым цветом. Пыль часто образует длинные неровные прожилки, идущие вдольвнутр. кромки СВ, что интерпретируется как результат существования ударныхфронтов в межзвёздной среде. За редким исключением СВ являются закручивающимися,

Различают СВ флокуллентные и регулярные. Первые представляют собой совокупностьотдельных много-числ. коротких дуг, не продолжающих одна другую. Вторыепрослеживаются на большом протяжении, нередко более одного оборота. В этомслучае чаще всего наблюдаются две ветви. Обычно ветви С. г. содержат втой или иной пропорции признаки обоих структурных типов.

Механизм образования и поддержания спиральных ветвей. В дифференциальновращающемся диске галактики спиральная структура может быть долгоживущейв двух случаях: когда СВ непрерывно возникают и разрушаются и когда весьспиральный узор вращается с одинаковой угл. скоростью, в отличие от дискаС. г., т. е. не связан с ним жёстко. Первый вариант пригоден для объясненияфлокуллентных СВ, к-рые образуются, если в галактиках непрерывно возникаютлокальные очаги звездообразования. Дифференц. вращение растягивает их вдуги, пока они не потеряют яркость и не исчезнут с прекращением образованиямассивных звёзд. Концентрацию старых звёзд диска флоккулентные СВ не меняют.

Регулярные СВ рассматриваются как волновые образования в диске [идеяпринадлежит Б. Линдбладу (В. Lindblad)]. В процессе движения вокруг центраС. г. звёзды и газ периодически проходят через гребни волн. При этом регулярноменяется как плотность, так и скорости их движения. Анализ поля скоростейгаза С. г. (а для нашей Галактики - и звёзд) подтверждает волновой характерСВ. наиб. высокую амплитуду изменения плотности имеет газ, поскольку дисперсияскоростей газовых облаков (10км/с) в неск. раз ниже, чем звёзд диска, а столкновения газовых масс сопровождаютсяпотерей энергии. Повышение плотности газа в СВ является осн. причиной увеличенияинтенсивности звездообразования в них.

Разрабатывается неск. подходов к объяснению механизмов возбуждения иподдержания спиральных волн плотности (СВП) в С. г. Возможность существованияСВП как малых возмущений в гравитирующем бесстолкновит. (звёздном) дискевпервые была показана в работе К. Лина (С. Lin) и Ф. Шу (F. Shu). В наиб.

Здесь - волновое число, т - мода колебаний (число спиралей), -угл. скорости вращения диска и СВП соответственно,- невозмущённая поверхностная плотность диска, c s - скоростьзвука или дисперсия скоростей, -эпициклич. частота. Роль сил упругости в бесстолкновит. среде играют силыКориолиса. Знак k определяет направление вращения спиралей (закручивающиесяили раскручивающиеся СВ). Дисперсионное соотношение даёт два решения для k, соответствующих «коротким» и «длинным» волнам, к-рые отличаются помимо направлением распространения. Величина для бесстолкновит. газа может иметь значения в интервале . Области диска, где реализуются верхние и нижние пределы, наз. соответственновнешним и внутренним линдбладовскими резонансами, а область - коротацией. Короткие волны распространяются от коротации к резонансам, c s ,проходя через диск за ~10 9 лет. Это обстоятельство, как и затуханиеСВП при появлении ударной волны в газе, заставляет искать механизмы усиленияили возбуждения колебаний. В качестве генератора СВП предлагались вращающийсябар (перемычка), если он имеется в С. г., а также наличие внешнего возмущающеготела (близкого спутника).

В альтернативном подходе, предложенном А. М. Фридманом, СВП имеют негравитационную, а гидродинамич. природу и генерируются в результате гидродинамич. v(r)(вблизи локального максимума кривой вращения). Возникающие при этомСВ имеют закручивающуюся форму, а их число определяется отношением , где - перепад скорости. Наблюдения показывают, что локальный максимум на кривойвращения наблюдается в центр. части мн. галактик (напр., Галактика, М 31),хотя и не всех. По-видимому, единого механизма генерации СВП не существует.

Лит.: Воронцов-Вельяминов Б. А., Внегалактическая астрономия,2 изд., М., 1978; Рольфе К., Лекции по теории волн плотности, пер. с англ.,М., 1980; К r u i t Р. С. van der, Searle L., Surface photometry of edge-onspiral galaxies. 3. Properties of the three dimensional distribution oflight and mass in disk of spiral galaxies, «Astron. and Astrophys.», 1982,т. 110, p. 61; К е n n i с u t t R. C. J г., The rate of star formationin normal disc galaxies, «Astrophys. J.», 1983, v. 272, p. 54; F r i dm a n А. М. и др., Centrifugal instability in rotating shallow water andthe problem of the spiral structure in galaxies, «Phys. Lett.», 1985, v.109 A, p. 228; Ефремов Ю. Н. и др., Современные представления о природеспиральной структуры галактик, «УФН», 1989, т. 157, в. 4, с. 599. А.

• - сосуды с относительно узким просветом, у которых утолщения вторичной клеточной стенки имеют вид спирали. Способны растягиваться и поэтому свойственны проводящим пучкам молодых растущих органов...

  Анатомия и морфология растений

• - гигантские звездные системы с числом звезд от десятков до сотен миллиардов в каждой. Современные оценки дают около 150 млн галактик в известной нам Метагалактике...
• - один из основных типов галактик, масса до триллиона масс Солнца, а звезд до 100-150...

  Начала современного Естествознания

• - гигантские звездные системы; к ним относится, в частности, наша Галактика. подразделяются на эллиптические, спиральные и неправильные. Ближайшие к нам галактики - Магеллановы Облака и туманность Андромеды...

  Астрономический словарь

• - вихревые движения воздуха у земной поверхности или за горным препятствием, возникающие в результате неравномерного нагревания склонов. См. Тсхачапи...

  Словарь ветров

• - роторы - вихревые валы воздуха, обладающие горизонтальной осью вращения. Наблюдаются в долинах, расположенных между параллельными горными хребтами...

  Словарь ветров

• - гигантские звёздные системы, подобные нашей звёздной системе - Галактике, в состав которой входит Солнечная система...
• - галактик, спиралевидные образования из горячих звёзд и газово-пылевой материи, отходящие от центр. части спиральных галактик к их периферии...
• - один из осн. типов галактик. Масса С. г. до ~ 1012 масс Солнца. Каждая С. г. имеет ядро, уплощенный диск, в к-ром располагаются спиральные ветви, и сферич. составляющую, ослабевающую к периферии...

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - туманности в форме спирали, представляющие собой чрезвычайно удаленные звездные системы, подобные Млечному Пути. ...

  Морской словарь

• - см. Ткани...
• - см. Ткани...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - см. Клеточка...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - структурные образования, характерные для т. н. спиральных галактик...

  Большая Советская энциклопедия

• - гигантские звёздные системы, при наблюдениях в телескоп имеющие вид яркого ядра, из которого выходят спиральные ветви, закручивающиеся вокруг ядра. Чаще всего С. г. имеют две ветви, закручивающиеся в...

  Большая Советская энциклопедия

• - Тонкие, соединения в пучки трубочки, по которыми сок от концов кореньев поднимается по винтообразно или кольцеобразно изогнутым волокнам и расходится по всем частям растения...

  Словарь иностранных слов русского языка

"СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ" в книгах

Крендели спиральные