"Физика (базовый уровень)", Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е., Исаев Д.А., Чаругин В.М.
Галактика — огромная гравитационно связанная система из звёзд, газа, пыли и тёмной материи. Галактики различаются формой и составом: бывают спиральными, эллиптическими и неправильными. Солнечная система находится в спиральной галактике Млечный Путь, поэтому наблюдаем её диск изнутри как светлую полосу на небе. Для сравнения галактик используют световые годы и парсеки.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Галактика — гравитационно связанная система из звёзд, газа, пыли и тёмной материи. В отличие от отдельной звезды, это не один объект, а огромное объединение небесных тел и вещества. Галактика является частью Вселенной, а не всей Вселенной целиком.
Млечный Путь — галактика, в которой находится Солнечная система. Это спиральная галактика с диском, центральной областью и рукавами; Солнце расположено в её диске, далеко от центра. Знание положения Солнечной системы помогает понять, почему вид неба зависит от направления наблюдения.
Спиральная галактика — галактика, состоящая из диска и спиральных рукавов. В диске находятся многие звёзды, а также межзвёздный газ и пыль; в рукавах особенно заметны области рождения новых звёзд. По форме такой галактики можно судить о распределении её вещества.
Эллиптическая галактика — галактика округлой или вытянутой формы. Межзвёздного газа и пыли в ней обычно мало, поэтому активное образование новых звёзд происходит слабее. Этот признак позволяет отличать эллиптические галактики от большинства спиральных.
Галактики удерживаются вместе силой гравитации. Каждая звезда, газовое облако и частица пыли притягиваются к другим объектам, а их общее движение определяется всей массой галактики. Поэтому вещество не разлетается независимо, а движется в общем гравитационном поле вокруг центра масс системы.
Внешний вид галактики связан с тем, как в ней распределены вещество и движение. Если значительная часть вещества вращается в плоской области, формируется диск, а неоднородности плотности могут проявляться как спиральные рукава. В рукавах собираются газ и пыль, из которых при сжатии образуются новые звёзды.
Эллиптические галактики выглядят округлыми или вытянутыми, потому что их звёзды движутся по разным, не согласованным в одном диске орбитам. В них обычно мало холодного газа и пыли, необходимых для рождения новых звёзд. Поэтому свет таких галактик чаще создают старые звёзды, распределённые более плавно.
Спиральные, эллиптические и неправильные галактики отличаются не только формой, но и внутренним строением. Неправильные галактики не имеют выраженной симметрии, диска с чёткими рукавами или устойчивой округлой формы. Их внешний вид может быть связан со столкновениями, гравитационным взаимодействием или неравномерным распределением вещества.
Млечный Путь — спиральная галактика, которую мы наблюдаем изнутри. При взгляде вдоль её диска луч зрения проходит через множество звёзд, поэтому на небе появляется широкая светлая полоса; в других направлениях звёзд заметно меньше. Расстояния между галактиками огромны, поэтому их измеряют в парсеках и световых годах, а наблюдая далёкий объект, мы видим его прошлое.
| Признак | Спиральная | Эллиптическая | Неправильная |
|---|---|---|---|
| Внешняя форма | Диск и спиральные рукава | Округлая или вытянутая | Не имеет определённой симметричной формы |
| Структура | Диск, центральная область, рукава | Плотное звёздное распределение без выраженного диска | Неупорядоченная структура |
| Содержание газа и пыли | Обычно значительное | Обычно небольшое | Часто заметное, распределено неравномерно |
| Особенности распределения звёзд | Звёзды есть в диске и рукавах | Звёзды распределены более плавно | Звёзды образуют неоднородные группы |
Пользуясь таблицей, сначала определяйте внешнюю форму, а затем проверяйте её по строению и содержанию газа. Один признак может быть недостаточен, поэтому надёжнее сопоставить сразу несколько характеристик. Особенно легко узнать спиральную галактику по диску и рукавам.
На изображении видны диск и спиральные рукава. Требуется определить тип галактики по её внешнему строению. Для решения достаточно сопоставить наблюдаемые признаки с классификацией.
Ответ: это спиральная галактика. Диск и рукава являются её характерными признаками.
Расстояние до галактики равно 3,26 млн световых лет. Нужно выразить его в парсеках, если 1 пк = 3,26 светового года. Единицы переводятся делением, потому что в одном парсеке содержится 3,26 светового года.
Ответ: расстояние равно 1 млн парсек, или 10⁶ пк. Проверка проста: 1 млн пк × 3,26 светового года/пк = 3,26 млн световых лет.
Свет от галактики шёл до Земли 12 млн лет. Нужно определить, какой была галактика при излучении света и почему телескоп не показывает её состояние сейчас. Конечная скорость света означает, что сигнал приносит сведения о прошлом объекта.
Ответ: мы видим состояние галактики в момент излучения света, то есть 12 млн лет назад. Её нынешнее состояние может отличаться, но информация о нём ещё не успела дойти до Земли.
Ошибка: считать галактику скоплением только звёзд. Так происходит, если внимание сосредоточено на ярких объектах, а невидимое вещество не учитывается. Проверьте себя: вспомните, что в состав галактики входят также газ, пыль и тёмная материя.
Ошибка: путать галактику со Вселенной. Галактика — лишь одна гравитационно связанная система среди множества других, тогда как Вселенная включает все галактики, вещество и пространство. Проверка: спросите себя, может ли во Вселенной существовать больше одной галактики.
Ошибка: помещать Солнце в центр Млечного Пути. Солнечная система находится в диске галактики, на значительном расстоянии от центральной области. Проверить ответ можно по формулировке: центр Млечного Пути и положение Солнца — разные места.
Ошибка: считать световой год единицей времени. Это единица расстояния, равного пути, который свет проходит за один год. Если рядом стоит вопрос о длине пути или расстоянии до галактики, световой год используется именно как единица расстояния.
Для понимания галактик нужны представления о звёздах, гравитации и Солнечной системе. Звёзды образуют основную видимую часть галактик, а гравитация связывает их с газом, пылью и тёмной материей. Знание устройства Солнечной системы помогает сравнивать её с более крупной галактической системой.
Галактики важны при изучении строения и эволюции Вселенной. Их расстояния, движение и изменения связаны с космологическими расстояниями и расширением Вселенной. Наблюдение далёких галактик позволяет исследовать разные этапы истории космоса.
Чем галактика отличается от звёздного скопления?
Звёздное скопление состоит главным образом из звёзд, связанных гравитацией. Галактика включает также большие количества газа, пыли и тёмной материи и имеет гораздо более сложную структуру.
Почему Млечный Путь виден на небе как светлая полоса?
Солнечная система находится внутри диска Млечного Пути. Когда мы смотрим вдоль диска, в поле зрения попадает множество далёких звёзд, поэтому они сливаются в светлую полосу.
В каком месте Млечного Пути находится Солнечная система?
Солнечная система расположена в диске Млечного Пути, не в его центре. Она находится в одном из спиральных рукавов, на значительном расстоянии от центральной области.
Чем спиральная галактика отличается от эллиптической?
У спиральной галактики есть диск и спиральные рукава, где заметны газ, пыль и области образования новых звёзд. Эллиптическая галактика имеет округлую или вытянутую форму, а газа и пыли в ней обычно мало.
Почему далёкую галактику мы видим такой, какой она была в прошлом?
Свет распространяется с конечной скоростью, поэтому ему требуется время, чтобы дойти от галактики до Земли. Если свет шёл 12 млн лет, телескоп показывает галактику такой, какой она была 12 млн лет назад.
§ 60. Галактики
