Лекция 9

Галактика. Галактика-орасан зор, 200 млрд. Жұлдыздардан тұратын, жұлдыздар жүйесі. Сонымен қатар галактикада біршама газжәне шаң тозаңдар бар. Галктиканы магнит өрісі қамтып жатады және галактика жоғарғы энергиялы бөлшектермен - космостық сәулелермен толтырылған.

Галактика жұлдыздары кеңістікте күрделі, бірақ жеткілікті дәрежеде дұрыс формалы фигуралар құрады. Мысалы, шар тәрізді орталық бөлігі бар диска. Шар тәрізді бөлігін болдж деп атайды, ағылшынның bulge -дөңес деген сөзінен шыққан. Дисканың көлденеңі 30 кпк, ал болдж- 4 кпк.Болджымен қоса дискажұлдыздықгаломен қоршалған, ол 20 кпк созылған. Дискінің ортасынан шетіне қарай ең жарығырақ жұлдыздар жинақталған спираль тәрізді жең таралған. Сонымен галактика ерекше кең тараған спираль тәрізді галактикаға жатады.

Күн жүйесі галактика центрінен қашықта 10 кпк, диска шетіне жақын дисканың симметрия жазықтығында орналасқан. Жердегі бақылаушы түнде дисканы бүйір қырынан көреді, сондықтан ол өте көп жұлдыздар жиынтығын бақылаушыға жарық жолақ тұрінде, Құс жолы деп аталатын көрінеді. Радиусы 1,5 • 10¹¹ М (Мо= 2•10³⁰кг). Галактиканыңмассасының көп бөлігі галактика тәжі деп аталатын тәжде шоғырланған деп жорамалдайды. Күн айналасындағы маңайда жұлдыздар тығыздығы 1жұлдыз 10пк³ көлемге келеді, ал галактика центрінде 10 млн есе үлкен, яғни 1пк³10⁶ жұлдыз келеді.

Галактиканың жұлдыздық құрамы күрделі кейбір жұлдыздар тобы жұлдыздары бір бірінен жасы, химиялық құрамы, орбита сипаттамалары, жылдамдығы және кеңістіктегі орны бойынша өте күшті ажыратылады. Сондықтан галактикада жұлдыздар жоғарыда айтылған сипаттамалырына сәйкес жүйелерге бөлінеді.

Жұлдыздар жасы айырмашылықтары өте үлкен. Ең үлкені жасы 15 млрд. жыл, бұл уақытты әдетте галактика жас деп есептеледі. Ескі жұлдыздар галоны құрады. Жас жұлдыздар арасында жасы 100 мың жыл жұлдыздар бар, сонымен бірге қазір пайда болып жатқан жұлдыздар да бар. Жас жұлдыздар тек дискіде ғана кездеседі. Көпшілік жұлдыздар орта жастағылар ( бірнеше млрд. жыл ), оған біздің Күн жатады.

Жастарының айырмашылықта болуы олардың химиялық құрылымының әртүрлілігіне байланыста. Ең үлкен жастағы жұлдыздарда ауыр элементтер біржарым-екі ретке Күндегіден аз, ал жас жұлдыздар мен жүлдыз аралық газдарда біржарым-екі есе көп болады. Бұл жұлдыздардың химиялық құрамы оның дамуы барысында өзгеріп отырғандығын көрсетеді. Алғашқы химиялық құрамдағы яғни гелий мен сутегіден тұратын жұлдыздар осы кезге дейін байқалмады.

Жас және егде жұлдыздар орбиталары әр түрлі сипатта. Егде жұлдыздар өте күшті созылыңқы орбита бойымен қозғалады, ал жас жұлдыздар центр маңайында шеңберге жуық орбита бойымен қозғалады. Газ бен тозаңдар да қозғалады. Жаңа жұлдыздар жиыны мен шаң тозаңдар дискі құра отырып егде жұлдыздардан тұратын айналмайтын галоны айналады. Сонда дискі гало егде жұлдыздар жүйесіне кигізілген сияқты.

Галактика жұлдыздары жастарына қарай кеңістікте әртүрлі таралған. Егде жұлдыздар радиусы 20 кпк сфералық көлемді толтырады және олардың концентрациясы центрге қарай өте тез өседі. Жас жұлдыздар қалыңдығы оның радиусынан ондаған есе кіші жұқа дискіге шоғырланған.

Ондаған жылдар бойы галактика құрылысы оптикалық астроносмия әдісімен зерттелген. Сол арқылы галактиканың формасы, өлшемі, массасы, жасы, анықталды, оның айналатындығы анықталып, жұлдыздары түріне қарай бөлінетін жүйешелер болатындығы белгілі болды.

20 ғасырдың 50 жылдарынан бастап жаңа зерттеу кезеңі болды, ол радиоастрономия. Радио сәулеленуді зерттеу нәтижесінде көптеген жұлдыз аралық газдар байқалды, оның кеңістікте спиральдық таралуы анықталды.

Радиоастрономия даму арқылы біз үшін галактика мөлдір болды: Радиотолқын таралуына жұлдыз аралық газ ешқандай кедергі келтірмейді. Радио әдістер арқылы галактика ядросында өте қуатты радио сәуле көзі бар екендігі анықталды. Ол көз Мерген шоқ жұлдызында орналасқан, ол радиосәуле көзі өлшемі 10 а.б. аспайды.

Инфра қызыл, ультра күлгін, және галма диопазондағы астрономияны меңгергеннен кейін, астрономия барлық толқындық болды. Осындай зерттеулерден диффузиялық галактиканың гамма сәулелер фоны болатындығы анықталды.

Галактиканың құрылысын зертеу үшін галактикалық сфералық координата жүйесі қолданылады. Бұл системеда объектінің орны галактикалық бойлық l және ендік b арқылы анықталады. Галактиканың бойлық галактика центріне қарай бағытталған бағыттан сағат тілі бағытына қарсы бағытта есептелінеді, ал ендік галактикалық жазықтықтан бастап есептеледі. Бұл жүйенің солтүстік полюсі Вероника шоқ жұлдыздарында ал оңтүстік полюсі Скульптор шоқ жұлдызында, центрі Күн жүйесінде орналасқан.

Галктика жүйелері және жұлдыздар таралып орналасуы. Галактикада өздерінің геометриясы және кинематикасы бойынша өзгеше екі жүйе бар-олар диск және гало. Бұл жүйенің әрқайсысында жастары, химиялық құрамы және физикалық сипаттамалары жақын бірнеше объектілер болады. Әрбір осындай объектілердің өзінің алатын көлемі бар. Сондықтан оны <Z>-алатын көлемінің орташа жартылай қалыңдығымен сипаттайды, оның бағыты галактика жазықтығына перпендикуляр орналасқан.

Дискі және галомен қатар тәж де болады, ондағы жұлдыздар орналасу табиғаты белгісіз.

Дискіде бас тізбек жұлдыздары, алып жұлдыздардың көпшілік бөлігі, ақ ергежейлілер планеталарлық тұмандықтар орналасқан. Галода шар тәрізді жұлдыздар шоғырлары, суб ергежейлілер, айнымалы жұлдыздар орналасқан.

Галактикалық жүйелер жасы. Түс жарқырау диаграммасында шар тәрізді және шашыранды жұлдыздар шоғыры тәуелділігін салыстырудан шашыранды жұлдыздар шоғырының жасы шар тәріздінікінен екі есе дей кіші екендігі анықталды.

Алып жұлдыздардың химиялық құрамдары бірдей болғанмен олардың жасы үлкен болған сайын жарқырауы аз болатындығы белгілі.

Дискі жұлдыздарының құрыла бастауы сфералық жүйе құрылып біткеннен кейін 5־10 млрд жылдан кейін басталған. Жас жағынан осындай үзіліс болуы дискі және гало болып екі жүйеге бөлінуінің себебі болып табылады.

Галактикалық жүйелер кинематикасы. Жүйелер қозғалысы біріншіден галактика центрі айналасында айналу жылдамдығымен υ_R = ω∙R (ω – бұрыштық жылдамдық, R – галактиканың айналу осінен қашықтық) және жылдамдық дисперсиясымен сипатталады. Галоның айналу жылдамдығы өте аз, ал жылдамдық дисперсиясы өте үлкен. Шар тәрізіді шоғырлардың тек көру бағыты бойынша жылдамдығы ғана белгілі.

Жүйешенің жазықтығының галактикалық айналу жылдамдығы галактиканың центрінен R- 10кпк қашықтықта (Күн жуықтап сондай қашықтықта) 250км\сағ жуық .Дискінің егде тұрғындары 15־20км\сағ-қа жайырақ айналады.

Химиялық құрамы. Ыстық Әлем моделіне сәйкес галактика пайда болған алғашқы зат массасының 75% сутегі, 25% гелий болған. Гелийден ауырлау элементтерден жұлдыздар эволюциясы кезінде пайда болған, сосын жаңа жұлдыздар қопарылысы кезінде жұлдыздар аралық ортаға лақтырылған. Олар жұлдыздараралық ортадан келесі ұрпақ жұлдыздаына өтеді.

Галактиканың дамуы мен жүйелер құрылуы. Галактиканың жүйелерінің жасын, кинематикасын, химиялық құрамын және оның кеңістіктік құрылысын салыстыра отырып галактика эволюциясының (дамуының) бейнесін алуға болады. Олардан мынадай жорамал жасауға болады: галактика жәй айналатын гелий, сутегі газ бұлтынан тұратын, өлшемі галактиканың қазіргі өлшемінен ондаған есе үлкен протогалактикадан пайда болған. Бұл өзінің меншікті гравитациясынан еркін қысыла береді де алғашқы жұлдыздар пайда болады. Қазіргі бағалау бойынша еркін сығылу жуықтан бір млрд. жылға созылған. Одан әрі дамуда жұлдыздың және газдың құраушылар энергиялары өзгеру айырмашылығы негізгі роль атқарады. Сығылу кезінде бөлінетін гравитациялық энергия жұлдыз бен газдың кинетикалық. энергиясына айналады. Жұлдызды құраушының кинетикалық. энергиясының артуы гравитациялық сығылды тоқтатады. Алғашқы құрылған жұлдыздар жәй айналатын галоны құрады. Газ алғаш кинетикалық энергиясын газ бұлтымен соқтығысқанда сәулелену түрінде жозғалтады, сондықтан газ еркін сығылуын жалғастыра береді.Бірақ газды ортада центрден тепкіш куш артады, айналу моменті сақталғандықтан көлемі кішірейгенде оның айналыс жылдамдығы артады.

Газ құраушының өлшемі он есе азайғанда центрден тепкіш күш гравитациялық күшпн теңеседі де тоқтайды. Айналу осі бойымен сығылу жалғаса береді де нәтижесінде газ дискісі пайда болады. Онда пайда болатын жұлдыздар жылдам айналатын дискіліқ кеңістік түзеді.

Жүйешелер пайда болуымен параллель жұлдыз аралық кеңістіктің ауыр элементтермен баю процесі де жүріп жатады. Дискі жұлдыздары ауыр элементтермен баийтын, жұлдыз қойнауында жүріп жатқан термоядролық реакцияға қатысатын заттардан құрылады. Сондықтан дискі жұлдыздары ертерек пайда болған гало жұлдыздарына қарағанда ауыр элементтерге бай болады. Осы себептен дискінің жас жұлдыздары егде жұлдыздарға қарағанда көп ауыр элементтерден тұрады.