Галактики

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Июня 2013 в 08:29, реферат

Краткое описание

Галaктика — гигантская, гравитационно-связанная система из звезд и звездных скоплений,
межзвездного газа и пыли, и темной материи. Все объекты в составе галактики участвуют в
движении относительно общего центра масс.
Основными методами изучения галактик являются фотометрия, анализ спектра излечения и
построение динамических теоретических моделей, базируюсь на наблюдаемой морфологии
галактик.

Скачать полностью (91.85 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

КСЕ - Галактики, Квазары.pdf

— 97.60 Кб (Скачать документ)
Page 1
Галактики
 Реферат по курсу «Концепции современного естествознания»
Р. Левентов
 Общее представление о галактиках
 Галaктика — гигантская, гравитационно-связанная система из звезд и звездных скоплений,
межзвездного газа и пыли, и темной материи. Все объекты в составе галактики участвуют в
движении относительно общего центра масс.
Основными методами изучения галактик являются фотометрия, анализ спектра излечения и
построение динамических теоретических моделей, базируюсь на наблюдаемой морфологии
галактик.
Размер галактики принято измерять по диаметру области, ограниченной воображаемой
линией, излучение из которых равно 25-й звездной величине. В основном диаметры
наблюдаемых галактик лежат в интервале 5—50 килопарсек. Диаметр Млечного Пути —
около 30 кпк (100 000 световых лет). У дискообразных галактик рассчитывается толщина
наблюдаемого диска. Обычно галактики достоточно тонкие: типичная толцина колеблется в
пределах 1—3 тысяч световых лет. Светимость галактик бывает от 10
 7
до 10
 11
 светимостей
Солнца.
Масса рассчитивается косвенно, на основании распределения скоростей (которые, в свою
очередь, выводятся из допплеровского смещения спектра) разных частей галактики и
гравитационной модели. Как правило, галактики имеют массу в 10
 7
 —10
 12
 масс Солнца. С
учетом того, что Солнце является относительно отнюдь не маленькой звездой, можно
заключить, что Галактики включают от сотен тысяч до миллиардов звездных систем.
Относительно собственных размеров, галактики распределены по космосу относительно
плотно. Среднее расстояние между ближайшими галактиками — от 5 до 10 млн. световых
лет, что лишь на пару порядков превышает их собственные размеры. Столкновение и слияние
галактик — обычное явление.
В космосе разбросано по меньшей мере 100 миллиардов галактик.
С точки зрения внешнего строения в галактиках можно выделить следующие компоненты:
• 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 звезд.
• Диск — относительно тонкий слой, в котором сконцентрировано большинство
объектов галактики. Подразделяется на газопылевой диск и звездный диск.
• 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.
• Сфероидальный компонент — сфероподобное распределение звезд.
• Балдж — наиболее яркая внутренняя часть сфероидального компонента.
• Гало — внешний сфероидальный компонент. Граница между балджем и гало размыта
и достаточно условна.
Page 2

• Спиральная ветвь (спиральный рукав) — уплотнение из межзвездного газа и
преимущественно молодых звезд в виде спирали. Скорее всего, являются волнами
плотности, вызванными различными причинами, однако вопрос об их происхождении
до сих пор окончательно не решен.
• Бар (перемычка) — выглядит как плотное вытянутое образование, состоящее из звезд
и межзвездного газа. По расчетам, главный поставщик межзвездного газа к центру
галактики.
Морфологическая классификация форм галактик была разработана американским
астрономом Эдвином Хабблом в 30-х годах XX века. Большинство галактик относят к
нескольким основным типам (по характерным внешним признакам, а мелкие различия
галактик помогают подразделить эти типы на отдельные подтипы).
1. Эллиптические — круглая или эллиптическая форма (обозначаются Е, 25% от
общего числа галактик) — наиболее простые галактики, не содержащие горячих звезд,
сверхгигантов, пыли и газовых туманностей; нет ядра. Самые яркие звезды —
красные гиганты, звезды движутся в произвольных направлениях с высокими
скоростями. Делятся на 8 подтипов: от сферических систем Е0 до чечевицеобразных
Е7 (цифра указывает степень сжатия).
2. Спиральные (S, 50%). Имеют два или более спиральных рукава, образующих
плоский диск, в центральной области — балдж, в котором находится ядро галактики.
Богаты яркими газовыми туманностями, окружающими горячие звезды-сверхгиганты;
облаками темной газово-пылевой материи.
Делятся на:
a) обычные спиральные галактики (S) — ветви выходят из ядра;
b) пересеченные (SB) — ядро пересечено баром, от концов бара закручиваются
спиральные рукава. Спиральные галактики подразделяются на подтипы Sa, Sab,
Sb, Sc, SBa и т.д. по относительным размерам ядра и диска (размеры ядра убывают
от Sa к Sc). Некоторые спиральные системы видны в профиль как толстое или
тонкое веретено, пересеченное полосой темного вещества, поглощающего свет.
Наша галактика также является спиральной (Sb). Спиральные галактики окружены
сфероидальной звездной короной, в которой содержится значительная часть массы
галактик.
3. Линзообразные, промежуточные галактики (S0, 20% от общего числа галактик).
Яркость от центра к краю падает ступеньками. Различают ядро, «линзу» и слабый
«ореол». Иногда в наружных частях линзы видны зачатки спиральных рукавов,
перемычки и наружное светлое кольцо.
4. Неправильные (Ir, 5%). Имеют неправильную форму и клочковатое строение;
яркость и светимость невелики; изобилуют горячими сверхгигантами, газовыми
туманностями (Магеллановы Облака), пылью, взаимодействующими галактиками;
большинство из них — карлики.
Делятся на подтипы:
a) Предельный случай спиральных галактик, чрезвычайно плоски, отсутствует ядро,
осевое вращение;
b) По цвету и плавному изменению яркости к краям сходны с эллиптическими, а по
спектру — со спиральными системами. Но нет типичных звезд-сверхгигантов и
ярких газовых туманностей.
c) Пекулярные. Каждая из галактик имеет свою уникальную форму. Обычно двойные
галактики, между которыми наблюдаются перемычки, хвосты, мостики светлой и
темной материи и т. д. — признаки взаимного влияния близко расположенных
галактик. Среди них в специальный класс выделены взаимодействующие
галактики.
Page 3

Спиральные ветви имеют сложный рисунок, динамичную форму и многообразие структур
при единстве главных черт. Излучение от спиральных ветвей составляет большую часть
излучения всей спиральной галактики и определяет общий вид звездной системы. Для
выяснения сущности явления спиральных ветвей необходимо определить механизм их
образования.
Ветви содержат малую часть всех звезд галактики, но в них сосредоточены почти все горячие
звезды высокой светимости. Звезды этого типа относятся к молодым, поэтому спиральные
ветви можно считать местом образования звезд. Кроме молодых звезд в рукавах
сосредоточена большая часть межзвездного газа галактики, из которого и образуются звезды.
По характеру спиральных ветвей спиральные галактики делятся на классы. У одних ветви
тонки и туго навиты, а других — они более размыты и круто удаляются от центральной
области. Одна из распространенных классификаций спиральных галактик принадлежит
французскому астроному Ж. Вокулеру.
Газ в спиральных ветвях состоит в основном из водорода и часто образует плотные
диффузные туманности, служащие ориентиром при определении вида спиральных ветвей.
Еще одним признаком ветвей является рассеянная в газе межзвездная пыль, обнаруживаемая
по производимому ею поглощению. Она видна как тонкая темная полоса по внутреннему
(ближе к центру галактики) краю спиральной ветви. Кроме того, в рукавах наблюдаются
тонкие полоски, пересекающие рукава и отдельные темные массы. Концентрация звезд,
образующих галактический диск, тоже увеличивается в ветвях. Звезды, газ и др. объекты
галактического диска движутся по орбитам, близким к круговым.
Спиральные ветви могут быть волнами плотности. Волны распространяются по звездному
населению. А газ реагирует на возмущение гравитационного потенциала, связанного с
волнами, бегущими по системе звезд, т. е. его движение в гравитационном поле рукавов
является несамосогласованным. При протекании межзвездного газа через спиральные рукава
в нем могут происходить своего рода фазовые переходы с образованием облачной структуры.
 Активные ядра галактик
 Активные ядра галактик — ядра галактик, наблюдаемые процессы в которых нельзя
объяснить свойствами находящихся в них звезд и газово-пылевых комплексов.
Галактические ядра считают имеющими признаки активности, если:
• Спектр электромагнитного излучения объекта гораздо шире спектра обычных
галактик и может простираться от радио- до жесткого гамма-излучения.
• Наблюдается «переменность» — изменение «мощности» источника излучения в точке
наблюдения. Как правило, это происходит с периодом от 10 минут в рентгеновском
диапазоне и до 10 лет в оптическом и радио диапазонах.
• Имеются особенности спектра излучения, по которым можно судить о перемещении
горячего газа с большими скоростями.
• Есть видимые морфологические особенности, в том числе выбросы и «горячие
пятна».
• Имеются особенности спектра излучения и его поляризации по которым можно судить
в том числе о наличии магнитного поля и его структуре.
Активная галактика — галактика с активным ядром. Такие галактики подразделяются на:
сейфертовские, радиогалактики, лацертиды и квазары. Есть мнение, что в центре находится
Page 4

черная дыра, которая и является причиной повышенной интенсивности излучения от ядра,
особенно в рентгеновском диапазоне. Из ядра таких галактик обычно вырывается
релятивистская струя (джет). Отличительной чертой многих активных галактик является
переменное (от нескольких дней до нескольких часов) рентгеновское излучение.
На данный момент доподлинно неизвестно, что является причиной необычного поведения
активных ядер. Основные версии:
• Активность ядра связывают со вспышками сверхновых звезд. В этом случае вспышка
сверхновой может быть стартовым механизмом освобождающим энергию,
запасенную во всей области ядра. Регулярно протекающие в ядре вспышки
сверхновых могут объяснить наблюдаемую энергетику ядер. Но некоторые
наблюдаемые в радиогалактиках явления (выбросы вещества в виде струй
релятивистской плазмы), говорящих об упорядоченной структуре магнитного поля
ядра, объяснить не могут.
• Активность ядра создается массивным звездоподобным объектом с сильным
магнитным полем. Тут прослеживается аналогия с пульсарами. Главной проблемой
тут, как можно понять, является сам объект.
• Активность ядра со сверхмассивной черной дырой (от 10
 6
 до 10
 9
 масс Солнца).
Наиболее общепринятая на сегодняшний день теория.
В стандартной модели активных ядер галактик аккреционный диск формирует вещество,
находящееся вблизи центральной черной дыры. Трение частиц заставляет материю двигаться
к внутренним слоям диска, а угловой момент вращения выталкивает ее наружу, что приводит
к нагреву диска. Теоретически спектр аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной
дыры должен иметь максимумы в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. А корона из
горячего материала, приподнятого над аккреционным диском может вызывать возникновение
рентгеновских фотонов за счет эффекта обратного комптоновского рассеяния. Мощное
излучение аккреционного диска возбуждает холодные частицы межзвездной среды, что
обуславливает эмиссионные линии в спектре. Большая часть энергии, излучаемой
непосредственно активным ядром, может поглощаться и переизлучаться в инфра-красном (и
других диапазонах) окружающей ядро пылью и газом.
 Квазары
 Квазар — особо мощное и далекое активное ядро галактики. Квазары являются одними из
самых ярких объектов во Вселенной — их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз
превышает суммарную мощность всех звезд таких галактик, как Млечный путь. Следы
родительских галактик вокруг квазаров (причем, далеко не всех) были обнаружены лишь
недавно. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным
смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и
настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не
удавалось отличить от «точечных источников» — звезд.
Кроме современного определения, существовало еще и первоначальное: «Квазар — класс
небесных объектов, которые в оптическом диапазоне похожи на звезду, но имеют сильное
радиоизлучение и чрезвычайно малые угловые размеры».
Первоначальное определение сложилось в конце 1950-х — начале 1960-х годов, когда были
Page 5

открыты первые квазары и их изучение только началось. Это определение в целом верно,
однако со временем были открыты радиоспокойные квазары, не создающие сильного
радиоизлучения; по состоянию на 2004 год, таковыми являются порядка 90% известных
квазаров.
По одной из теорий, квазары представляют собой галактики на начальном этапе развития, в
которых сверхмассивная черная дыра поглощает окружающее вещество.
Первый квазар был обнаружен в конце 1950-х Аланом Сендиджем и Томасом Метьюзом во
время радиообзора неба. В 1963 году было известно уже 5 квазаров. В том же году
голландский астроном Мартин Шмидт доказал, что линии в спектрах квазаров сильно
смещены в красную сторону. Принимая, что это красное смещение вызвано эффектом
космологического красного смещения, возникшего в результате удаления квазаров,
расстояние до них определили по закону Хаббла. Почти сразу, 9 апреля 1963 года, Ю. Н.
Ефремовым и А. С. Шаровым по фотометрическим измерениям снимков квазаров была
открыта переменность блеска квазаров с периодом всего лишь в несколько дней.
В последнее время принято полагать, что источником излучения является аккреционный диск
сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре галактики, и, следовательно красное
смещение квазаров больше космологического на величину гравитационного смещения,
предсказанного А. Эйнштейном в общей теории относительности (ОТО).
Очень сложно определить точное число обнаруженных на сегодняшний день квазаров. Это
объясняется, с одной стороны, постоянным открытием новых квазаров, а с другой —
отсутствием четкой границы между квазарами и другими типами активных галактик. В
опубликованном в 1987 году списке Хьюитта — Бэрбриджа число квазаров 3594. В 2005 году
группа астрономов использовала в своем исследовании данные уже о 195 000 квазарах.
Ближайший к Млечному пути квазар находятся на расстоянии около 3 млрд световых лет.
(Это самый далекий объект во вселенной, который может быть замечен при помощи
любительского оборудования.) Самые далекие квазары, благодаря своей гигантской
светимости, превосходящей в сотни раз светимость обычных галактик, регистрируются с
помощью радиотелескопов на расстоянии более 12 млрд световых лет. На июль 2011 года
самый обнаруженный квазар находится на расстоянии около 13 млрд световых лет.от Земли.
Нерегулярная переменность блеска квазаров на временных масштабах менее суток указывает
на то, что область генерации их излучения имеет малый размер, сравнимый с размером
Солнечной системы.
Последние наблюдения показали, что большинство квазаров находятся вблизи центров
огромных эллиптических галактик.
Болометрическая (интегральная по всему спектру) светимость квазаров может достигать
10
 40
Дж/с. В среднем квазар производит примерно в 10 триллионов раз больше энергии в
секунду, чем наше Солнце (и в миллион раз больше энергии, чем самая мощная известная
звезда), и обладает переменностью излучения во всех диапазонах длин волн.
Чтобы излучать столько энергии, сверхмассивная черная дыра должна поглощать массу,
эквивалентную 10 звездам за год. (Для самого яркого наблюдаемого квазара это значение
должно доходить до 1000 звезд за год, или 600 масс Земли в секунду)
Время активного излучения квазара зависит от окружающего космоса. Так как квазар не
может поглощать вещество с такой скоростью за протяжении 10 млрд лет, после того, как
Page 6

вокруг него заканчивается пыль и газ, он превращается в обычную галактику.
Многие квазары меняют свою светимость в коротких промежутках времени. Это является,
по-видимому, одним из фундаментальных свойств квазаров (кратчайшая вариация с
периодом 1 ч, максимальные изменения блеска — в 25 раз). Поскольку размеры переменного
по блеску объекта не могут превышать сt (с — скорость света, t — период изменения
интенсивности излучения), размеры квазаров должны быть сопоставимы с размерами
Солнечной системы. По одной из теорий, пульсация светимости квазаров связана с
релятивистским взаимодействием внутри пучка джетов, который направлен в сторону
наблюдателя.
 Млечный Путь — звездный дом человечества
 Жизни на Земле удалось зародиться и не погибнуть в течение миллиардов лет во многом
благодаря поразительно удачному стечению обстоятельств. Мы находимся вдали от плотных
звездных скоплений, областей активного звездообразования и квазаров, мощное излучение
которых не дало бы жизни на Земле шанса на развитие.
Согласно последним научным оценкам, расстояние от Солнца до центра Млечного пути,
составляет 26 000 ± 1 400 световых лет, в то время как согласно предварительным оценкам
наша звезда должна находиться на расстоянии около 35 000 световых лет от бара. Это
означает, что Солнце расположено ближе к краю диска, чем к его центру. Вместе с другими
звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220—240 км/с, делая
один оборот примерно за 200 млн лет. Таким образом, за все время существования Земля
облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз.
В окрестностях Солнца удается отследить участки двух спиральных рукавов, которые
удалены от нас примерно на 3000 световых лет. По созвездиям, где наблюдаются эти участки,
им дали название рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине
между этими спиральными ветвями. Но сравнительно близко от нас (по галактическим
меркам), в созвездии Ориона, проходит еще один, не очень четко выраженный рукав — рукав
Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов
Галактики.
Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики почти совпадает со скоростью волны
уплотнения, образующей спиральный рукав. Такая ситуация является нетипичной для
Галактики в целом: спиральные рукава вращаются с постоянной угловой скоростью, как
спицы в колесах, а движение звезд происходит с другой закономерностью, поэтому почти все
звездное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них.
Единственное место, где скорости звезд и спиральных рукавов совпадают — это так
называемый коротационный круг, и именно на нем расположено Солнце.
Для Земли это обстоятельство чрезвычайно важно, поскольку в спиральных рукавах
происходят бурные процессы, образующие мощное излучение, губительное для всего
живого. И никакая атмосфера не смогла бы от него защитить. Но наша планета существует в
сравнительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов (или даже
миллиардов) лет не подвергалась воздействию этих космических катаклизмов.
Еще одним удачным для Земли фактором является малая плотность звезд в непосредственной
близости. Ближайшая к Солнцу звезда, Альфа Центавра, находится на расстоянии 4
световых лет. Случайное сближение с проходящей мимо звездой до 1-2 световых лет вызвало
Page 7

бы волну гравитационного возмущения в облаке Оорта и, как следствие, интенсивную
бомбардировку внутренних обнастей солнечной системы астероидами, что грозило бы
гибелью для высокоорганизованной жизни.
 Эволюция галактик
 Изучение формирования и эволюции галактик связано с процессом формирования
неоднородной структуры вселенной из гомогенной материи в начале. Процессы образования
и развития галактик и конкретных их форм активно исследуются в настоящее время.
Предположительно, галактики возникли из квантовых флуктуаций после Большого Взрыва.
Простейшая модель на основе этой идеи в целом согласована с феноменом существования
Темной материи.
Сразу после Большого Взрыва вселенная была на удивление однородна, о чем говорит
одинаковость реликтового фона Вселенной, измеряемого в различных направлениях от
Земли. Поэтому можно построить модель, объясняющую переход от необычайно однородной
Вселенной к сложным структурам, которые можно наблюдать сейчас.
Теория предполагает, что вся крупномасштабная структура Вселенной возникла в результате
расширения первичных флуктуаций. Когда Вселенная достаточно расширилась и остыла,
Темная материя начала образовывать огромные уплотнения, внутри которых начал
конденсироваться газ. Первичные фнуктуации притянули газ и Темную материю к зонам
большей плотности, где впоследствии сформировались галактики. В тот момент Вселенная
почти полностью состояла из водорода, гелия и Темной материи. Вскоре в протогалактиках
из них сформировались первые звезды.
В ту эпоху Вселенная была меньше по размерам, поэтому эволюция галактик протекала с
большой скоростью, они поглощали друг друга. Это привело к неоднородности
встречаемости галактик в окружающей Вселенной. Они в основном сконцентрированы вдоль
гигантских нитей, пронизывающих космос. В местах пересечения нитей наблюдаются
гигантские скопления галактик.
Несмотря на непротиворечивость, это теория не в состоянии объяснить многообразие
встречаемых форм галактик.
Одно из основных свойств галактик — они очень тонкие, быстро вращаются вокруг
собственного центра и имеют спиральную структуру. Непонятно, почему тонких
дискообразных галактик так много, ведь они нестабильны и слияния с другими галактиками
могут разрушить эту структуру.
Астрономы в данный момент не знают, что останавливает сжатие галактик. В теории не
получается получить стабильные модели с угловыми скоростями и линейными размерами
настоящих дискообразных галактик. Предполагается, что излучение активного ядра способно
затормозить сжатие формирующегося диска. Также выдвигается версия, что Темная материя,
окружающая галактику, способна растягивать галактику, останавливая сжатие.
Page 8

В последнее время активно изучаются эволюционные процессы, проходящие прямо в нашей
галактике. Например, карликовая эллиптическая галактика в Стрельце расположена в 50 000
световых лет от центра Млечного пути и имеет диаметр 10 000 световых лет. Эта галактика
может быть ответственна за образование рукавов Млечного пути. К такому выводу пришли
исследователи из Университета Питтсбурга, которые, однако, основывают свои выводы на
численном моделировании. По их версии, рукава нашей галактики образовались при
столкновении с карликовой эллиптической галактикой в Стрельце. Карликовая эллиптическая
галактика в Стрельце и карликовая галактика в Большом Псе — это ближайшие известные на
сегодняшний день галактики-спутники Млечного Пути.
Считается, что процесс поглощения мелких спутниковых галактик более крупными
совершенно обычен и происходит непрерывно с большинством галактик. На это указывает
спектральный анализ их излучения.
Большинство крупных галактик в космосе — это гигантские эллиптические галактики. Они в
основном населены старыми звездами, и практически не содержат пыли и газа. Масса
находящихся в их центрах сверхмассивных черных дыр коррелирует с массой родительской
галактики. У эллиптических галактик нет диска. Наиболее часто они встречаются в плотных
звездных скоплениях.
Общепризнанно, что эллиптические галактики могут возникнуть только в результате слияния
галактик поменьше. Перед слиянием галактики могут двигаться навстречу друг другу со
скоростью до 500 км/с.
В Местной группе галактика Андромеды гравитационна связана с нашей галактикой, и они
притягиваются навстречу друг другу с большой скоростью. Когда они встретятся,
гравитационное взаимодействие приведет к выбросу целых рукавов в межгалактическое
пространство. Со временем на месте столкновения сформируется новая гигантская
эллиптическая галактика. На самом деле, края галактики Андромеды уже деформированы
гравитационным влиянием Млечного Пути.
В настоящее время галактики продолжают формировать скопления и суперскопления,
несмотря на расширение Вселенной.
Темная материя
 Темная материя в астрономии и космологии — форма материи, которая не испускает
электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы
вещества делает невозможным ее прямое наблюдение. Однако возможно обнаружить
присутствие темной материи по создаваемым ею гравитационным эффектам.
Обнаружение природы темной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в
частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей
галактик.
Известно, что темное вещество взаимодействует со «светящимся» (барионным), по крайней
мере, гравитационным образом и представляет собой среду со средней космологической
плотностью, в несколько раз превышающей плотность барионов. Последние захватываются в
гравитационные ямы концентраций темной материи. Поэтому, хотя частицы темной материи
и не взаимодействуют со светом, свет испускается оттуда, где есть темное вещество. Это
замечательное свойство гравитационной неустойчивости сделало возможным изучение
количества, состояния и распределения темной материи по наблюдательным данным от
Page 9

радиодиапазона до рентгеновского излучения.
Непосредственное изучение распределения темной материи в скоплениях галактик стало
возможным после получения их высокодетализированных изображений в 1990-х годах. При
этом изображения более удаленных галактик, проецирующихся на скопление, оказываются
искаженными или даже расщепляются из-за эффекта гравитационного линзирования. По
характеру этих искажений становится возможным восстановить распределение и величину
массы внутри скопления независимо от наблюдений галактик самого скопления. Таким
образом, прямым методом подтверждается наличие скрытой массы и темной материи в
галактических скоплениях.
Опубликованное в 2012 году исследование движения более 400 звезд, расположенных на
расстояниях до 13 000 световых лет от Солнца, не нашло свидетельств присутствия темной
материи в большом объеме пространства вокруг Солнца. Согласно предсказаниям теорий,
среднее количество темной материи в окрестности Солнца должно было составить примерно
0,5 кг в объеме земного шара. Однако измерения дали значение 0,00±0,06 кг темной материи
в этом объеме. Это означает, что попытки зарегистрировать темную материю на Земле,
например, при редких взаимодействиях частиц темной материи с «обычной» материей, вряд
ли могут быть успешными.
 Темная энергия
 Темная энергия, еще называемая энергией вакуума — гипотетическая субстанция,
отвечающая за лямда-член в гравитационном уравнении Эйнштейна.
Расстояния до других галактик определяются измерением их красного смещения. По закону
Хаббла, величина красного смещения света удаленных галактик прямо пропорциональна
расстоянию до этих галактик. Соотношение между расстоянием и величиной красного
смещения называется параметром Хаббла.
Однако само значение параметра Хаббла требуется сначала каким-нибудь способом
установить, а для этого нужно измерить значения красного смещения для галактик,
расстояния до которых уже вычислены другими методами. Для этого в астрономии
применяются «стандартные свечи», то есть объекты, светимость которых известна. Лучшим
типом «стандартной свечи» для космологических наблюдений являются сверхновые звезды
типа Ia. Они обладают очень высокой яркостью и вспыхивают только тогда, когда масса
старой звезды типа «белый карлик» достигает предела Чандрасекара, значение которого
известно с высокой точностью. Следовательно, все вспыхивающие сверхновые типа Ia,
находящиеся на одинаковом расстоянии, должны иметь почти одинаковую наблюдаемую
яркость; при этом желательно делать поправки на вращение и состав исходной звезды.
Сравнивая наблюдаемую яркость сверхновых в разных галактиках, можно определить
расстояния до этих галактик.
В конце 1990-х годов было обнаружено, что в удаленных галактиках, расстояние до которых
было определено по закону Хаббла, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им
полагается. Иными словами, расстояние до этих галактик, вычисленное по методу
«стандартных свеч» (сверхновых Ia), оказывается больше расстояния, вычисленного на
основании ранее установленного значения параметра Хаббла. Был сделан вывод, что
Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением.
Ранее существовавшие космологические модели предполагали, что расширение Вселенной
Page 10

замедляется. Они исходили из предположения, что основную часть массы Вселенной
составляет материя — как видимая, так и невидимая (темная материя). На основании новых
наблюдений, свидетельствующих об ускорении расширения, было постулировано
существование неизвестного вида энергии с отрицательным давлением. Ее назвали «темной
энергией».

Информация о работе Галактики