Презентація на тему «Галактики у всесвіті»

Галактики у всесвіті
Виконав
учень 11 класу
Білецький Тарасс

Великий Вибух

Гала́ктика— гігантська, гравітаційно-зв'язана система із зірок і зоряних скупчень, міжзоряного газу і пилу, і темної матерії. Всі об'єкти в складі галактик беруть участь в русі відносно загального центру мас. Слово «гала́ктика» походить від грецької назви нашої Галактики (означає «молочне кільце»).

Будова галактики
ядро
Кулькове зоряне скупчення

Центр галактики - порівняно невелика область в центрі, радіус якої становить близько 1000 парсек і властивості якої різко відрізняються від властивостей інших її частин. Образно кажучи, галактичний центр - це космічна «лабораторія», в якій відбуваються процеси зореутворення і в якій розміщено ядро, яке колись дало початок конденсації усіх систем.
Центр галактики Чумацький Шлях у інфрачервоних променях (візуально Центр галактики розташований у сузір'ї Стрільця)
Центр Галактики
1 парсек = 3,26 світлових років

Існує припущення, що більшість галактик мають надмасивні чорні діри у своєму ядрі. Навколо масивної чорної діри обертається чорна діра меншого розміру з масою від 1000 до 10 000 M☉ і періодом обертання від 100 років до декілька тисяч.
кг (маса сонця)
Ядро — вкрай мала область в центрі галактики. Коли мова заходить про ядра галактик, то найчастіше говорять про активні ядра галактик, де процеси не можна пояснити властивостями сконцентрованих в них зірок.
Ядро галактики
В ядрі висока концентрація зірок: у кожному кубічному парсеку знаходяться тисячі зірок. Якби ми жили на планеті, що знаходиться поблизу ядра Галактики, то на небі було б видно десятки зірок, по яскравості порівнянних з Місяцем

Активна галактика - галактика з активним ядром. Встановлено, що в центрі майже кожної з відомих галактик знаходиться чорна діра, яка і є причиною підвищеної інтенсивності випромінювання від ядра .З ядра таких галактик зазвичай виривається релятивістський струмінь. Визначною рисою багатьох активних галактик є змінне (із періодом від кількох днів до кількох годин) рентгенівське випромінювання.
Активна гігантська еліптична галактика M87. З центру галактики виривається релятивістський струмінь
Релятивістські струмені, джети (англ. Relativistic jet) - струмені плазми, що вириваються з центрів (ядер)
Активні ядра галактик

Галактика містить дві основних підсистеми (два компоненти), вкладені одна в іншу і гравітаційно-зв'язані один з одним.
Перша називається сферичною - гало. Центральна, найбільш щільна частина гало називається балдж.
Гало і балдж
Гало галактики - невидимий компонент галактики, що має сферичну форму і тягнеться за її видиму частину. В основному складається з розрідженого гарячого газу, зірок і темної матерії
Балдж— скупчення зір у центральній зоні галактики, яке має кулясту форму. У спіральних галактиках, які спостерігаються «з ребра», балдж має вигляд кулястого потовщення у центрі диска.
балдж

Кульове зоряне скупчення (англ. Globular cluster) - зоряне скупчення, що містить велику кількість зірок, тісно пов'язане гравітацією і обертається навколо галактичного центру в якості супутника. На відміну від розсіяних зоряних скупчень, які розташовуються в галактичному диску, кульові знаходяться в гало; вони значно старше, містять набагато більше зірок, володіють симетричною сферичною формою і характеризуються збільшенням концентрації зірок до центру скупчення.
Просторові концентрації зірок у центральних областях кульових скупчень становлять 100-1000 зірок на кубічний парсек , середні відстані між сусідніми зірками складають 3-4,5 трлн км; для порівняння - в околицях Сонця просторова концентрація зірок становить ≈0,13 , тобто зоряна щільність у нас в 700-7000 разів менше.
 
Кульове зоряне скупчення

Галактичний диск — відносно плоска зоряно-газопилова структура в складі галактик. В диску зосереджений майже весь міжзоряний газ та молоді зірки, в той час як в центрі галактики та галактичному гало міжзоряного газу майже немає і переважають старі зірки.
На площині диску розрізняють перемички, спіралі та рукави, окремі структури, де концентрація молодих зірок і міжзоряного газу особливо висока. Газові та пилові компоненти галактичних дисків називають газовими дисками, зоряні компоненти, відповідно, зоряними дисками.
Диск обертається навколо центру галактики набагато швидше, ніж гало, причому швидкість неоднакова на різних відстанях від центру через нерівномірність розподілення мас. Було помічено, що орбітальні швидкості зірок більшості спіральних галактик не відповідають кількості наявної речовини в них, одним із пояснень цьому може слугувати наявність темної матерії.
Галактичний диск

Темна матерія
Темна матерія — один із компонентів Всесвіту, існування якого виявлено нещодавно лише за гравітаційним впливом на видиму матерію і на фонове випромінювання, оскільки вона не випромінює і не розсіює електромагнітне випромінювання, а також не бере участі у ядерній взаємодії.
Склад Всесвіту за даними супутника WMAP

Сильне гравітаційне лінзуванння виявлене телескопом Габбла в скупченні галактик Abell 1689 свідчить про присутність у ньому темної матерії — знімок покращений для кращої видимості арок — ефекту сильного лінзування.

Зміщений центр тяжіння вказує на велике скупчення в темної матерії

Володіючи гравітаційними силами, темна матерія подібно скульптору виліплює Всесвіт і, сплітаючи галактики, формує її структуру. Фізікитеоретики вважають, що на надвеликих масштабах гравітаційні взаємодії домінують над усіма іншими. На малюнку представлена модель структури простору нашого Всесвіту розміром в 1,6 млрд світлових років, отримана в 2005 р в рамках проекту «Моделювання тисячоліття»

Темна енергія — в космології гіпотетична форма енергії, що має від'ємний тиск і рівномірно заповнює весь простір Всесвіту. Згідно з положеннями загальної теорії відносності, гравітація залежить не лише від маси, але і від тиску, до того ж від'ємний тиск має породжувати відштовхування, антигравітацію.
Гіпотеза про існування темної енергії, вирішує так звану «проблему невидимої маси». Теорія нуклеосинтезу Великого Вибуху пояснює формування в молодому Всесвіті легких хімічних елементів, таких як гелій, дейтерій та літій. Теорія великомаштабної структури Всесвіту пояснює формування структури Всесвіту: утворення зір, квазарів, галактик і галактичних скупчень. Обидві ці теорії передбачають, що густина баріонної матерії і темної матерії становить близько 30 % від критичної густини, яка необхідна для утворення «закритого» Всесвіту, тобто густина, яка необхідна, щоб форма Всесвіту була плоскою. Вимірювання реліктового випромінювання Всесвіту, нещодавно проведені супутником WMAP, показують, що форма Всесвіту дійсно дуже близька до «плоскої». Тому, деяка раніше невідома форма невидимої енергії повина давати відсутні 70 % густини Всесвіту.

Темна енергія — в космології гіпотетична форма енергії, що має від'ємний тиск і рівномірно заповнює весь простір Всесвіту. Згідно з положеннями загальної теорії відносності, гравітація залежить не лише від маси, але і від тиску, до того ж від'ємний тиск має породжувати відштовхування, антигравітацію.
Гіпотеза про існування темної енергії, вирішує так звану «проблему невидимої маси». Теорія нуклеосинтезу Великого Вибуху пояснює формування в молодому Всесвіті легких хімічних елементів, таких як гелій, дейтерій та літій. Теорія великомаштабної структури Всесвіту пояснює формування структури Всесвіту: утворення зір, квазарів, галактик і галактичних скупчень. Обидві ці теорії передбачають, що густина баріонної матерії і темної матерії становить близько 30 % від критичної густини, яка необхідна для утворення «закритого» Всесвіту, тобто густина, яка необхідна, щоб форма Всесвіту була плоскою. Вимірювання реліктового випромінювання Всесвіту, нещодавно проведені супутником WMAP, показують, що форма Всесвіту дійсно дуже близька до «плоскої». Тому, деяка раніше невідома форма невидимої енергії повина давати відсутні 70 % густини Всесвіту.

Види галактик
Галактики поділяють на:
сфероподібні еліптичні галактики;
дискові спіральні галактики;
галактики з перемичкою (баром);
карликові;
неправильні і т. д.

Еліптичні галактики — це кулеподібні скупчення мільйонів зірок, які нагадують велетенські сферичні скупчення. Внутрішня частина еліптичних галактик майже позбавлена структури; щільність зірок поступово зменшується від ущільненого центра до розріджених країв. Самі галактики мають різну еліптичну форму У цих галактиках, зазвичай надзвичайно мало міжзоряного газу та пилу, а також зовсім немає молодих зірок . Вони є досить складними об'єктами. Частково цю складність спричинено захопливою історією розвитку таких галактик: вважається, що еліптична галактика — це кінцевий продукт об'єднання двох спіральних галактик.
Розміри і світність еліптичних галактик значно різняться, від гігантських еліптичних галактик з протяжністю у сотні тисяч світлових років, які приблизно у трильйон разів яскравіші за Сонце, до карликових еліптичних галактик, лише трохи більших за середнього розміру зоряне скупчення. Еліптичні галактики поділяються на декілька морфологічних класів:
Еліптичні галактики

Галактики cD
Величезні і яскраві об'єкти, розмір яких може сягати 1 мегапарсека (3 мільйонів світлових років). Таких монстрів можна знайти лише поблизу центрів великих щільних скупчень галактик, скоріше за все, вони є результатом злиття декількох галактик.

Звичайні еліптичні галактики
Щільні об'єкти з відносно високою яскравістю поверхні.

Блакитні компактні карликові галактики
Малі галактики, які є незвично блакитними. Їх кольори є типовим для відносно молодих зірок спектрального класу A. Через це існує припущення, що у БККГ йде активний процес формування зірок. У таких галактиках також багато надлишкового міжзоряного газу (на відміну від інших еліптичних галактик).

Спіральні галактики названі так, тому що мають усередині диска яскраві рукави зоряного походження, які майже логарифмічно тягнуться з балджу. Спіральні галактики мають центральне згущування і декілька спіральних гілок, або рукавів в яких є багато молодих велетенських зірок. Ці зірки збуджують світіння газових туманностей, розкиданих разом з пиловими хмарами уздовж спіральних гілок. Диск спіральної галактики зазвичай оточений великим сфероїдальним гало (кільце, що світиться, навколо об'єкту), що складається із старих зірок.
Усі спіральні галактики обертаються зі значними швидкостями, тому зірки, пил і гази зосереджені у них у вузькому диску. Велика кількість газових і пилових хмар і присутність яскравих блакитних гігантів говорить про активні процеси зореутворення, що відбуваються в спіральних рукавах цих галактик.
Спіральні галактики

Спіральні галактики з перемичками
Спіральні галактики з перемичками мають помітно видовжене ядро, що утворює перемичку. Поблизу перемички починаються спіральні гілки Цікаво, що ступінь закрученості спіралей у галактик різних типів, але з однаковою світністю -однакова

Лінзоподібні галактики
Лінзоподібні галактики − це проміжний тип між спіральними і еліптичними. У них є балдж, гало і диск, але немає спіральних рукавів. У лінзоподібних така назва через те, що коли на них дивишся збоку, вони схожі на дві опуклі лінзи, накладені одна на одну. У них може бути перегородка , а може і не бути .
Як і у спіральних галактиках, у них є центральна злегка сплющена світла опуклість і диск менших розмірів, ніж у спіральних. Спіральна структура відсутня. Проте у зовнішніх частинах лінзи іноді видно зачатки спіральних гілок, перемички і зовнішнє світле кільце.
Галактика Веретено (лінзоподібна галактика у сузір`ї Дракон)

Ка́рликові гала́ктики - невеликі галактики, що складаються з декількох мільярдів зір, невеликою кількістю в порівнянні з нашим власним Чумацьким Шляхом, в якому 200-400 мільярдів зірок
Карликові галактики
Карликові галактики бувають різних типів:
1. Еліптичні галактики: карликові еліптичні галактики (dE), і їх підтип сфероїдальні карликові галактики (dSph)
2.Неправильні галактики: карликові неправильні галактики(dI)
3.Спіральні галактики: карликові спіральні галактики
Галактики з дуже низькою світністю, низькою яскравістю поверхні, які можна спостерігати лише поблизу Молочного Шляху і серед дуже близьких груп галактик, наприклад групи біля сузір'я Лева.

Галактика-хоббіти
Назва "галактики-хоббіти" - це зовсім новий термін, який використовується для позначення галактик, які менші і тьмяніші ніж карликові галактики. За кількістю зірок, які населяють такі галактики (кілька сотень тисяч зірок), ці об'єкти займають проміжне місце між карликовими галактиками і зоряними скупченнями.
Світність галактики-хоббіта Leo T дорівнює всього лише 50 000 наших Сонць, що дуже мало навіть для карликової галактики.
Галактика-хоббіт Leo T

Неправильні галактики − це галактики, які не виявляють ні спіральною ні еліптичної структури. Найчастіше такі галактики мають хаотичну форму без яскраво вираженого ядра і спіральних гілок. У процентному відношенні складають одну чверть від усіх галактик. Більшість неправильних галактик у минулому були спіральними або еліптичними, але були деформовані гравітаційними силами. Їх маса дуже мала (сота частка маси Чумацького Шляху), вони зазвичай є супутниками більш великих галактик. У неправильних галактиках багато міжзоряної матерії і молодих зірок.
Неправильні галактики
Зображення неправильної галактики NGC 1569 отримане за допомогою космічного телескопа Хаббл.

Велика та Мала Магеланові Хмари є неправильними карликовими галактиками.

NGC 1427A, як приклад неправильної галактики розташованої на відстані близько 52 мільйонів світлових років від Землі.

Отже, підіб'ємо підсумок. Найпоширенішими галактиками є еліптичні, лінзоподібні і спіральні галактики. Невелика частка галактик відноситься до неправильних. Частка радіогалактик і галактик Сейферта не перевищує одного відсотка.
Самих же галактичних систем в безоднях космосу просто не злічити: чим далі вглиб - тим все більше нових і нових галактик. Розташовані вони на значній віддалі від нашої власної галактики - системи Чумацького Шляху. І головне - є основними структурними елементами самого Всесвіту. Розсунувши межі спостережуваного Всесвіту до 500 мільйонів світлових років, Хаббл нарахував у цій ділянці нескінченного космосу до 100 мільйонів галактик. Підрахунок зірок і галактик в даний час проводиться автоматично за допомогою спеціального обладнання.

Отже, підіб'ємо підсумок. Найпоширенішими галактиками є еліптичні, лінзоподібні і спіральні галактики. Невелика частка галактик відноситься до неправильних. Частка радіогалактик і галактик Сейферта не перевищує одного відсотка.
Самих же галактичних систем в безоднях космосу просто не злічити: чим далі вглиб - тим все більше нових і нових галактик. Розташовані вони на значній віддалі від нашої власної галактики - системи Чумацького Шляху. І головне - є основними структурними елементами самого Всесвіту. Розсунувши межі спостережуваного Всесвіту до 500 мільйонів світлових років, Хаббл нарахував у цій ділянці нескінченного космосу до 100 мільйонів галактик. Підрахунок зірок і галактик в даний час проводиться автоматично за допомогою спеціального обладнання.

Чумацький Шлях
Чума́цький Шлях — власна назва галактики, у якій розташована Сонячна система, а також усі зорі, які ми бачимо неозброєним оком.Чумацький Шлях є спіральною галактикою, що разом із галактикою Андромеди, Галактикою Трикутника та низкою інших галактик утворюють місцеву галактичну групу. У свою чергу, місцева група входить до Надскупчення Діви.

Українці здавна мали багато назв нашої галактики. Чумацький шлях — найпоширеніша з них.Згідно з легендою чумаки їздили до Криму по сіль, орієнтуючись вночі на світлу смугу на небі. Також вживаються назви Молочний шлях і Галактика (з великої літери, щоб уникнути плутанини з іншими галактиками).
Божа дорога — давня українська назва Чумацького Шляху. Цією дорогою нібито у золотій колісниці їздить пророк Ілля (християнський наступник праукраїнського й праслов'янського Перуна) і гримить, метаючи золоті стріли блискавиць у демонів Арідника, Тринрода, Триюду, Чортів, Бісів, Чугайстрів та інших.

Розміри
Основний диск Чумацького Шляху має близько 100 000 — 120 000 світлових років у діаметрі та близько 250 000 — 300 000 у периметрі. Поза межами ядра галактики товщина Чумацького Шляху становить приблизно 1 000 світлових років. У Чумацькому Шляху налічується понад 300 млрд зір.
Якщо зменшити діаметр Чумацького Шляху до 130 кілометрів, то Сонячна система займала б лише 2 міліметри. Гало Чумацького шляху простягається набагато далі розмірів Галактики, але обмежується орбітами двох галактик-супутників: Великої та Малої Магелланових Хмар, відстань до яких становить близько 180 000 світлових років

Вік
Дуже важко визначити вік, коли сформувався Чумацький Шлях, але наразі вік найдавніших зірок у галактиці оцінюється у 13,6 мільярдів років[5], що приблизно дорівнює віку Всесвіту. За сучасними уявленнями, Чумацький Шлях утворився внаслідок зіткнення і злиття невеликих галактик. Свідченнями цього є перші зорі з дуже низькою металічністю, що утворилися на найранішому етапі існування Всесвіту. Такі зірки вчені знаходять у галактичному гало — «околиці» Чумацького шляху, що тягнеться за межі його видимої частини.

Розташування Сонця в Галактиці
Згідно з останніми науковими оцінками, відстань від Сонця до галактичного центру, становить 26 000 ± 1 400 світлових років. Це означає, що Сонце розташоване ближче до краю диску, ніж до його центру.
Разом з іншими зорями Сонце обертається навколо центра Галактики зі швидкістю 220–240 км/с, роблячи один оберт приблизно за 200 млн років. Таким чином, за весь час існування Земля облетіла навколо центра Галактики не більше 30 разів.

Сонячний міжзоряного район
Чумацький шлях
Місцева група Galactic
Надскупчення Діви
Місцеве надскупчення
Видимий всесвіт

Взаємодіючі галактики - галактики, розташовані в просторі досить близько, щоб взаємна гравітація істотно впливала на
форму, рух речовини і зірок, на процеси зореутворення, а в деяких випадках і на обмін речовиною між галактиками.
Для взаємодіючих галактик характерна наявність «хвостів», «мостів» і викидів речовини.
Взаємодіючі галактики

Взаємодія з супутником
Часто зустрічається взаємодія великої дискової галактики з невеликим супутником. Гравітація супутника може деформувати форму диска і порушити візерунок спіральних гілок. Велика галактика в свою чергу може притягти частину речовини супутника.
Галактика Вир (M51) і її супутник NGC 5195. Фотографія обсерваторії Кітт-Пік.

Зіткнення галактик
Орбітальний телескоп «Хаббл» у 2006 році сфотографував взаємодіючі галактики, дві з яких розривають третю на частини (в сузір'ї Південної Риби, віддалені від Землі на відстань в 100 мільйонів світлових років) під впливом гравітації «сусідок».
Зіткнення галактик є досить поширеним явищем у Всесвіті. В результаті аналізу 21 902 галактик було з'ясовано, що практично всі вони в минулому зустрічалися з іншими галактиками.
Галактики «ведмедика» (NGC 4676A і NGC 4676B). Фотографія телескопа «Хаббл».

Зіткнення Чумацького Шляху з галактикою Андромеди
Астрономи припускають, що наша галактика, Чумацький шлях, може зіткнутися з галактикою Андромеди через п'ять мільярдів років. Передбачається, що в цьому випадку дві спіральні галактики зіллються в одну еліптичну галактику.
В даний момент точно не відомо, відбудеться зіткнення чи ні. Швидкість галактики Андромеди щодо Чумацького Шляху може бути виміряна за допомогою зсуву спектральних ліній від зірок галактики, але поперечна швидкість (або «власний рух») не може бути прямо виміряна. Таким чином, відомо що галактика Андромеди наближається до Чумацького Шляху зі швидкістю близько 120 км / с, але чи відбудеться зіткнення або галактики просто розійдуться, з'ясувати поки не можна.

Зіткнення Чумацького Шляху з галактикою Андромеди
Астрономи припускають, що наша галактика, Чумацький шлях, може зіткнутися з галактикою Андромеди через п'ять мільярдів років. Передбачається, що в цьому випадку дві спіральні галактики зіллються в одну еліптичну галактику.
В даний момент точно не відомо, відбудеться зіткнення чи ні. Швидкість галактики Андромеди щодо Чумацького Шляху може бути виміряна за допомогою зсуву спектральних ліній від зірок галактики, але поперечна швидкість (або «власний рух») не може бути прямо виміряна. Таким чином, відомо що галактика Андромеди наближається до Чумацького Шляху зі швидкістю близько 120 км / с, але чи відбудеться зіткнення або галактики просто розійдуться, з'ясувати поки не можна.

Спасибі за увагу