Что значит галактика с перемычкой

Спиральные галактики с перемычкой ставят под сомнение общепринятую модель развития Вселенной

Галактика с перемычкой NGC 1300

В новой работе космологи из Мешхедского университета имени Фирдоуси в Иране показали, что быстро вращающиеся галактики с перемычкой встречаются во Вселенной гораздо чаще, чем это допускает общепринятая на сегодня космологическая модель лямбда-CDM.

Согласно современной стандартной космологической модели ΛCDM (лямбда-CDM) наша Вселенная имеет нулевую кривизну, а также помимо обычной барионной материи заполнена тёмной энергией и холодной тёмной материей. Модель возникла на основе наблюдений в конце 1990-х годов.

Как и любая научная теория, она объясняет уже известные феномены и пытается предсказать то, что в принципе можно изучить. Её предсказания, в частности, касаются спиральных галактик с перемычкой. Такие галактики обладают перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.

Стандартная модель утверждает, что вращение этих перемычек должно со временем замедляться из-за динамического трения — потери момента и кинетической энергии вследствие гравитационного взаимодействия — с гало тёмной материи. Тёмная материя – это форма материи, не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению. Само её существование выводится из характеристик вращения галактик.

Однако из приведённых в работе данных, как пишут авторы работы, следует, что галактик с перемычкой на самом деле гораздо больше, чем должно быть согласно стандартной модели. Авторы работы утверждают, что этот факт ставит под сомнение само существование у галактик массивных гало из тёмной материи и их взаимодействие с перемычками через динамическое трение. При этом исследователи не заходят так далеко, чтобы полностью отвергнуть устоявшуюся модель.

Как пояснил ведущий автор работы Махмуд Рошан, замена стандартной космологической парадигмы была бы слишком смелым заявлением. Замена или радикальное изменение лямбда-CDM модели эквивалентна вводу новой теории гравитации – подобных смелых шагов новая работа не делает. Однако из неё следует, что текущая гипотеза о характеристиках частиц тёмной материи, скорее всего, неверна.

Космологам давно было известно, что быстро вращающиеся галактики с перемычками могут не соответствовать стандартной модели, однако для этого требовалось как провести более тщательные наблюдения, так и построить компьютерные симуляции лучшего качества. Но считалось, что подобное противоречие каким-то образом разрешится после того, как мы получше изучим барионную материю – ту, из которой состоят звёзды, планеты, и т.п.

Рошан с коллегами использовали новейшие симуляции, разработанные коллаборациями IllustrisTNG и EAGLE. Затем они сравнили галактики, полученные в этих симуляциях, с недавними наблюдениями.

Стандартная модель предсказала, что во Вселенной должно существовать гораздо меньше быстро вращающихся галактик, чем мы видим в реальном небе. По какой-то причине гало из тёмной материи, существование которого предсказывает теория, не замедляет вращение перемычек. Полученные данные значительно расходятся с теорией, что поднимает новые вопросы касательно этих гало и составляющих их частиц.

На сегодня есть несколько идей, способных объяснить наблюдения. К примеру, тёмная материя может состоять из сверхлёгких аксионов, гипотетических частиц, чьи квантово-механические свойства позволяют им не оказывать заметного воздействия на вращающиеся галактики.

Источник

Различные типы галактик во Вселенной

Что такое галактика? Проще говоря, галактика — это система звезд, звездных остатков и других небесных объектов, связанных гравитационной силой. Галактики могут отличаться по форме, размеру, и каждый из них вращается вокруг своего центра масс.

Наши знания о галактиках (в том числе о Млечном Пути) эволюционировали от философского мышления Аристотеля в 5-м веке до нашей эры до революционных открытий Эдвина Хаббла в начале 1920-х годов до крупных научных открытий в конце 20-го и 21-го века.

В наблюдаемой вселенной насчитывается около двух триллионов галактик или более. Большинство обнаруженных галактик на сегодняшний день имеют отличительные особенности и различаются по форме и размерам.

Чтобы классифицировать различные галактики, астрономы и исследователи используют морфологическую классификацию, известную как последовательность Хаббла (разработанная Эдвином Хабблом), которая помогает им точно изучать отдельные галактики.

Метод Хаббла был позже изменен французским астрономом Жераром де Вокулером в 1959 году. На основе этих классификаций и нескольких других характеристик мы обсудили различные типы галактик ниже.

Последовательность Хаббла

Схема классификации галактик по Хабблу

В 1926 году Эдвин Хаббл выдвинул первую в мире морфологическую схему классификации галактик; классификация Хаббла. Он распознает три основных типа галактик; Эллиптические, спиральные и линзовидные. Эти широкие категории галактик подразделяются на систему, называемую диаграммой камертона.

Эллиптические галактики

Эллиптические галактики, как правило, гладкие и безликие. Схема классификации Хаббла, разделить эти галактики на основе их скорости эллиптичности, E0, будучи почти сферической к E7, высоко вытянутой галактики.

Одной из наиболее примечательных особенностей эллиптических галактик является то, что они имеют очень небольшое количество открытых скоплений (группа из нескольких тысяч звезд) и низкий уровень звездообразования. Эти галактики обычно состоят из более старых, более развитых звезд.

Самые большие галактики в наблюдаемой Вселенной — эллиптические. Многие из них имеют более чем 700 000 световых лет в поперечнике и имеют массу около 100000000000000 солнечных масс, то есть 10^13 солнечных масс.

Примеры эллиптических галактик: Messier 87, IC 1101 и Maffei 1 (ближайшая эллиптическая галактика).

Спиральные галактики

Спиральные галактики узнаваемы по их ярким спиральным рукавам (в основном два) и центральному выпуклому, населенному преимущественно старыми звездами. В классификации Хаббла спиральные галактики обозначаются английской буквой «S», за которой следует буква «a», «b» или «c», обозначающая протяженность спиральных рукавов («a» — близко друг к другу).

Рукава спиральной галактики отчетливо видны из-за присутствия в изобилии молодых, все еще формирующихся звезд.

Спиральная галактика с перемычкой

Спиральная галактика с перемычками — это, по сути, спиральная галактика со структурой в виде стержней в центре, которая простирается наружу с обеих сторон. Более половины всех наблюдаемых к настоящему времени спиральных галактик на самом деле являются спиральными галактиками с перемычками. Хаббл обозначает их как SB, за которыми следуют маленькие английские буквы a, b и c, похожие на те, что встречаются в обычных спиральных галактиках.

Предполагается, что эти галактические бары являются временными (они распадаются со временем) и вызваны либо выбросом энергии из ядра наружу, либо мощным приливным взаимодействием с соседней галактикой.

Млечный Путь, содержащий два миллиарда звезд (одна из которых — Солнце), когда-то классифицировался как спиральная галактика, но сейчас подтверждено, что это спиральная галактика с перемычкой.

Примеры спиральных галактик с перемычкой: Млечный Путь, Галактика Андромеды и Галактика Водоворот.

Линзовидная (линзообразная) галактика

В самом центре системы Хаббла, где раздваиваются две ветви спиральных галактик, можно увидеть промежуточные галактики, обозначенные символом S0.

Эти типы галактик известны как линзовидные галактики. Они имеют яркую выпуклость в своей основе и имеют эллиптическую форму. Однако, в отличие от спиральных галактик, у них нет спиральных рукавов и они не производят новых звезд со значительной скоростью.

Примеры линзовидных галактик: Колесо Телеги , NGC 2787

Система классификации галактик де Вокулера

Основываясь на последовательности Хаббла, французский астроном де Вокулер разработал расширение морфологической классификации галактики. Он утверждал, что классификация Хаббла неполна и не описывает их в полной мере.

В то время как система де Вокулер сохраняет первичную классификацию галактик, эллиптических, спиралевидных, линзовидных и неправильных, она вводит более детальную классификацию галактик, которая фокусируется на их кольцах, барах и спиральных рукавах.

Некоторые другие типы галактик основаны на их морфологии

Пекулярная галактика

Пекулярная галактика: Пекулярная галактика, как следует из названия, представляет собой галактику странной формы, размера и неизвестного состава. Только небольшой процент всех обнаруженных галактик относится к категории особых галактик. AGN (активные галактические ядра) и взаимодействующие галактики в настоящее время представляют собой два типа пекулярных галактик, идентифицированных астрономами.

Считается, что эти типы галактик являются результатом гравитационного перетягивания каната между двумя галактиками, когда они находятся очень близко друг к другу. Две пострадавшие стороны развивают своеобразные визуальные свойства из-за массового приливного взаимодействия.

Снимок объекта Хога, сделанный телескопом Хаббл. Предоставлен NASA/ESA.

Кольцевая Галактика: Кольцевая галактика содержит множество массивных, молодых и ярких звезд, окружающих относительно менее яркое ядро. Объект Хога является прекрасным примером кольцевых галактик, расположенных на расстоянии около 600 млн световых лет в созвездии Змеи.

Одной из ведущих теорий относительно их образования является гравитационное разрушение, вызванное близким проходом меньшей галактики вблизи ядра большей.

Неправильные галактики: те галактики, которые нельзя отнести ни к эллиптическим, ни к спиральным, известны как Нерегулярные галактики. Они имеют хаотичный вид и не имеют ни спиральной руки, ни центральной выпуклости. Нерегулярные галактики можно разделить на три подкатегории: галактики Irr-I, lrr-II и dI-галактики, ни одна из которых не совпадает со схемой Хаббла.

Активные галактики

В приведенном выше разделе мы рассмотрели галактики, основанные на их морфологии или их внешнем виде. Но если галактика, независимо от ее формы, содержит активное галактическое ядро, то она также может быть классифицирована как активная галактика.

Что такое активное галактическое ядро, спросите вы, ну, это компактная область вблизи центра галактики, которая имеет большую, чем обычно, светимость почти по всему электромагнитному спектру.

Активные галактики делятся на две категории; радио-тихие AGN и радио-громкие AGN. В радиомолчании AGN, таких, как галактики Сейферта, наблюдаются узкие, а иногда и широкие линии излучения, нечастое сильное рентгеновское излучение и слабая радиоструя. Другими типами радио-тихих AGN являются LINER, Quasar 2 и радио-тихие квазары.

Изображение, полученное телескопом Хаббла, показывает выброшенную струю материи из Мессье 87, активной галактики, движущейся почти со скоростью света.

С другой стороны, «Блазары», разновидность радиогромких AG, отличаются высоким рентгеновским и радиоэмиссионным излучением, струями и сильно отличаются друг от друга. Другие типы радиогромких AGN — оптически сильные переменные квазарные и радиогалактики.

Галактика со вспышкой звездообразования

Известно, что галактики со вспышками звезд генерируют новые звезды с исключительно высокой скоростью. Эта скорость настолько высока, что эти галактики обязаны использовать весь свой звездообразующий газовый резервуар намного быстрее, чем любые другие типы галактик. Большинство наблюдаемых галактик со звездными всплесками либо проходят через галактическое слияние, либо вот-вот столкнутся с ним.

На протяжении многих лет астрономы незначительно классифицировали галактики звездообразования на основе их отчетливых видимых характеристик. Это голубые компактные галактики, светящиеся инфракрасные галактики и галактики Вольфа-Райе. Один из них описан ниже.

Светящиеся инфракрасные галактики: инфракрасные галактики, скорее всего, представляют собой одиночные газообразные спирали, которые получают свою инфракрасную светимость либо от большого числа звезд, упакованных в компактную область, либо от активного галактического ядра. Считается, что светящаяся инфракрасная галактика имеют яркость более чем в 100 миллиардов раз больше, чем Солнце.

Обычно считается, что некоторые светящиеся инфракрасные галактики создают почти 100 новых звезд по сравнению только с 7 звездами Млечного Пути каждый год, таким образом, они поддерживают свои чрезвычайно высокие уровни яркости.

Галактики с низкой активностью

Ультрадиффузная галактика (UDG): Ультрадиффузные галактики — это галактики чрезвычайно низкой плотности, обнаруженные в разных скоплениях галактик. Большинство Ультрадиффузных галактик имеют примерно тот же размер, что и Млечный Путь, но имеют всего 1% видимого количества звезд. Ультрадиффузные галактики в основном населены более старыми звездами из-за отсутствия звездообразующего газа.

Галактика низкой поверхностной яркости: галактики этого типа в основном карликовые, и большая часть их вещества находится в газообразной водородной форме, а не в звездах. Они очень слабые из-за отсутствия звездообразования.

Источник

Спиральная галактика с перемычкой: формирование, эволюция, характеристики

Содержание:

В спиральная галактика с перемычкой это группа астрономических объектов, газа, пыли и темной материи, которая сохраняется благодаря силе гравитации. Его форма — спираль с пересекающей его центральной полосой звезд, из которых возникают спиральные рукава, начинающиеся из диаметрально противоположных точек.

Этим они отличаются от обычных спиральных галактик, в которых рукава начинаются из разных точек вокруг ядра. Спираль также имеет разную степень развития.

Бары в спиральных галактиках встречаются довольно часто. По оценкам, до 2/3 спиральных галактик имеют одну. Однако некоторые неправильные галактики закрыты, например, Большое Магелланово Облако, соседняя галактика без спиральных рукавов.

Становление и эволюция

В последовательности Хаббла, системе классификации галактик, предложенной астрономом Эдвином Хабблом (1889-1953) в 1936 году, эллиптическим галактикам присваивается буква S. спираль в английском языке буква B означает запрещен и строчные буквы для указания конкретных характеристик, таких как раскрытие спиральных рукавов.

Таким образом выделяются основные подгруппы: галактики SBa, SBb и SBc. В первом случае оба рукава более замкнуты, в группе SBc ядро ​​небольшое с широкими и хорошо разделенными спиральными рукавами, тогда как подгруппа SBb имеет промежуточные характеристики между двумя.

Наша галактика Млечный Путь принадлежит к группе спиральных галактик с перемычкой, хотя эта перемычка считается довольно скромной. Она была классифицирована как SBbc, галактика с промежуточными характеристиками между SBb и SBc.

Общие характеристики

Световой профиль спиральных галактик менее концентрированный, чем у эллиптических галактик. Ближе к центру спиральной галактики звезды становятся краснее и старше, а в рукавах они голубые и горячие, потому что идет высокая скорость звездообразования, очень горячая в начале их жизни. Спиральные галактики с перемычкой характеризуются:

Лампочка: очень яркий сфероидальный компонент, потому что он содержит большое количество звезд. Есть галактическое ядро, где обычно находят черные дыры.

Диск: это более или менее круглая структура, которая образует среднюю плоскость галактики, богатую газом и межзвездным веществом. На диске смешанная совокупность звезд: новые и старые.

Бар: Эта структура пересекает диск и, согласно более поздним теориям, действует как своего рода рассадник для звезд и позволяет газу выходить из спиральных рукавов, тем самым активируя образование звезд.

В полосе есть степени интенсивности, чтобы различать галактики с сильной полосой или слабой полосой.

Спиральные рукава: изобилует межзвездным веществом — газом и плотной пылью -, что дает начало новым звездам. Вот почему они богаты горячими голубыми молодыми звездами с гораздо более высокой скоростью образования.

Гало: это тусклая и размытая структура, полностью окружающая галактику, состоящая в основном из так называемых темная материя.

Влияние полосы на свойства галактики

Считается, что галактическая перемычка играет важную транспортную роль, а также в общей динамике галактики. С помощью численного моделирования было подтверждено, что стержень, как было сказано ранее, является путем для переноса газа из внешних зон к центру Галактики.

Газовые облака взаимодействуют по краям стержня, теряя угловой момент и тем самым способствуя созданию потока вещества. Компьютерное моделирование также показывает, что если масса накапливается в центре в достаточном количестве, стержень разрушается.

Это причина, по которой считается, что многие обычные галактики могли иметь полосу в прошлом. И они также считают, что наличие бара может повторяться при определенных условиях, которые способствуют его формированию.

Облегчая поток вещества внутри галактики, полоса влияет на скорость звездообразования и имеет решающее значение для цвета и химического состава. Что касается галактик, то цвет определяется преобладающим типом звездного населения.

Звездное население классифицируется в популяции I, молодые звезды, в которых преобладают элементы тяжелее гелия — высокий металличность— и популяция II, более старшая и с низкой металличностью. Некоторые галактики с перемычкой имеют тенденцию быть более красноватыми, поэтому влияние полосы на цвет еще не ясно.

Еще один важный момент заключается в том, что некоторые исследователи предполагают, что стержень способен активировать галактическое ядро, чтобы производить интенсивные выбросы энергии на высоких частотах, а также изменять структуру, способствуя образованию лампочек и псевдобульб.

Примеры

Спиральные галактики с перемычкой — самая многочисленная из спиральных галактик. Обычно это большие галактики, масса которых колеблется от 10 9 -10 12 Солнечные массы и диаметр от 5-50 кпк -16 500 до 165 000 световых лет, за исключением галактик Магелланова типа, таких как Большое Магелланово Облако, небольшая неправильная галактика с зарождающейся перемычкой и рукавами.

NGC 1672

Спиральная галактика NGC 1672 диаметром 75 000 световых лет имеет особенно яркое и очень активное ядро ​​с полосой 20 кпк — около 66 000 световых лет — и асимметричными спиральными рукавами. Он расположен в созвездии Дорадо на расстоянии около 60 миллионов световых лет от нас.

Очень вероятно, что в центре его чрезвычайно яркого и красноватого ядра находится черная дыра. Спиральные рукава показывают ярко-синие области, богатые новообразованными звездами.

Спиральные галактики Магеллана

Большое Магелланово Облако, также классифицируемое как неправильная галактика типа Irr I, является прототипом спиральных галактик Im Magellan, у которых есть центральная перемычка, но едва сформированные спиральные рукава. В этой галактике есть обширная область большой звездной активности.

Справкаs

1. Матиас, С. 2016. Влияние полос на свойства галактики. Опубликовано в: Астрономия и астрофизика.
2. Курица, А. Свойства галактики. Получено с: pta.edu.pl.
3. Шнайдер, П. 2015. Внегалактическая астрономия и космология. Второе издание. Springer Verlag. 54-67 и 116-126.
4. Википедия. Спиральная галактика с перемычкой. Получено с: es.wikipedia.org
5. Википедия. Большое Магелланово Облако. Получено с: es.wikipedia.org.

75 лучших известных цитат Артура Шопенгауэра

Литий при депрессии и биполярном расстройстве Насколько он эффективен?

Источник