- •Кометы.
- •Туманность.
- •Тёмные туманности
- •Отражательные туманности
- •Туманности, ионизованные излучением
- •Туманности, созданные ударными волнами
- •Расстояние
- •Масса и размер
- •Спектр галактики
- •Системы Галактик.
- •Столкновение
- •Процессы в активных ядрах
- •Звездообразование
- •Эволюционные процессы
- •Звездные системы.
- •4 Центавра (4 звезды);
Расстояние
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[5]:
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.
Красные гиганты.
Сверхгиганты.
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[5]:
по эффекту Сюняева — Зельдовича,
по шаровым скоплениям,
по зависимости Талли — Фишера,
по зависимости Фабер — Джексона.
Основные наблюдаемые составляющие галактик
Основные наблюдаемые составляющие галактик включают[6]:
Нормальные звёзды различных масс и возрастов, часть которых заключена в скоплениях.
Компактные остатки проэволюционировавших звёзд.
Холодная газопылевая среда.
Наиболее разрежённый горячий газ с температурой 105—106 К.
Двойные звёзды в соседних галактиках не наблюдаются, но, судя по окрестностям Солнца, кратных звёзд должно быть достаточно много. Газопылевая среда и звёзды состоят из атомов, и их совокупность называютбарионной материей галактики. В небарионную включается масса тёмной материи и масса чёрных дыр[6].
Скорость вращения галактик
Под скоростью вращения галактики подразумевается скорость вращения различных компонентов галактики вокруг её центра. Данная скорость — это суммарная скорость, приобретённая в ходе различных процессов. Скорость вращения галактики следует отличать от круговой скорости Vc, которая обусловлена только силой гравитации и равна, по определению, необходимой скорости тела, движущегося по кругу под действием силы притяжения к центру. Скорость же вращения в общем случае обусловлена также радиальным градиентом давления P межзвёздного газа.
Здесь Φ — гравитационный потенциал, а ρg — плотность газа.
Для разных компонентов галактики скорость вращения оценивается по-разному. Для газа — по доплеровскому смещению эмиссионных линий. Для звёзд — по доплеровскому смещению абсорбционных линий звёзд. Схема получения скорости вращения следующая.
Непосредственно получаемая из наблюдений скорость — это сумма скорости движения галактики как целого и скорости внутреннего движения. Обычно скорость галактики в целом (V0) отождествляется со скоростью движения центральной области. Для далёких галактик эта скорость обусловлена хаббловским расширением Вселенной, собственная скорость пренебрежимо мала.
Скорость, получившаяся после учёта скорости движения галактики как целого, — скорость по лучу зрения (Vr), и чтобы вычислить скорость вращения галактики на данном расстоянии, необходимо учесть эффекты проекции. Для этого необходимо знать угол наклона оси галактики к лучу зрения i, а также угол φ между большой осью галактики и прямой, проходящей через центр галактики и наблюдаемую точку. Таким образом, чтобы перейти от Vr к Vφ, необходимо знать пять параметров: скорость движения галактики V0, углы i и φ, две координаты центра галактики (относительно любой точки изображения).
Если галактика выглядит осесимметричной, то задача упрощается, так как углы ориентации и положения центра можно вычислить по распределению яркости диска. И если щель спектрографа расположить вдоль её большой оси, можно получить:
,
где l — расстояние от центра галактики вдоль щели. Однако наиболее полную информацию о движении в галактике даёт анализ поля скоростей — совокупности измерений лучевых скоростей для большого числа точек по диску галактики. Для получения поля скоростей применяют двумерную спектроскопию. Обычно применяется либо многоканальный приёмник, либо интерферометр Фабри — Перо. Радионаблюдения газа влиниях H I также позволяют получить двумерную картину распределения скоростей в галактике[7].