Спиральная галактика примеры. Спиральная структура галактик. "спиральные галактики" в книгах

В 1845 году английским астрономом лордом Россом был обнаружен целый класс туманностей спирального типа. Их природу установили только в начале двадцатого века. Учеными было доказано, что данные туманности являются огромными звездными системами, похожими на нашу Галактику, однако они удалены от нее на многие миллионы световых лет.

Общая информация

Спиральные галактики (фото, приведенные в этой статье, демонстрируют особенности их структуры) своим внешним видом напоминают пару сложенных вместе тарелок или двояковыпуклую линзу. В них можно обнаружить как массивный звездный диск, так и гало. Центральную часть, которая визуально напоминает вздутие, принято называть балджем. А темную полосу (непрозрачную прослойку межзвездной среды), идущую вдоль диска, называют межзвездной пылью.

Спиральные галактики принято обозначать литерой S. Кроме того, их принято делить по степени структуры. Для этого к основному символу добавляют литеры a, b или c. Так, Sa соответствует галактике с малоразвитой спиральной структурой, однако с большим ядром. Третий класс - Sc - относится к противоположным объектам, со слабым ядром и мощными спиральными ветвями. У некоторых звездных систем в центральной части может находиться перемычка, которую принято называть баром. В таком случае к обозначению добавляется символ В. Наша Галактика относится к промежуточному типу, без перемычки.

Каким образом сформировались спиральные дисковые структуры?

Плоские дискообразные формы объясняют вращением звездных скоплений. Существует гипотеза, что в процессе образования галактики препятствует сжатию так называемого протогалактического облака в перпендикулярном направлении к оси вращения. Также следует знать, что характер движения газов и звезд внутри туманностей неодинаков: диффузные скопления вращаются быстрее, чем старые звезды. Например, если характерная скорость вращения газа составляет 150-500 км/с, то звезда гало будет всегда двигаться медленнее. А балджи, состоящие из таких объектов, будут иметь скорость в три раза ниже, чем диски.

Звездный газ

Сильно сжатые системы

Если описанный выше процесс происходит в сильно сжатой звездной системе, то диффузная материя должна осесть на основную плоскость галактики, ведь именно здесь уровень потенциальной энергии является наименьшим. Сюда же и собираются газовые и пылевые частицы. Далее диффузная материя начинает свое движение в основной плоскости звездного скопления. Перемещаются частицы практически параллельно по круговым орбитам. В результате столкновения здесь довольно редки. Если же они и происходят, то энергетические потери при этом незначительны. Из этого следует, что материя далее к центру галактики не перемещается, где потенциальная энергия имеет еще меньший уровень.

Слабо сжатые системы

Теперь рассмотрим, как ведет себя эллипсоидная галактика. Звездная система такого типа отличается совершенно иным развитием данного процесса. Здесь главная плоскость вовсе не является ярко выраженной областью с малым уровнем потенциальной энергии. Сильное снижение этого параметра происходит только в центральном направлении звездного скопления. А это значит, что межзвездные пыль и газ будут притягиваться в центр галактики. Как следствие, плотность диффузной материи здесь будет очень высока, гораздо больше, чем при плоском рассеивании в спиральной системе. Собравшиеся в центре скопления частицы пыли и газа под действием силы притяжения начнут сжиматься, тем самым сформируется малая по размерам зона плотного вещества. Ученые предполагают, что из данной материи в дальнейшем начинают формироваться новые звезды. Важным здесь является иное - малое по своим размерам облако газа и пыли, находящееся в ядре слабо сжатой галактики, не позволяет себя обнаружить в процессе наблюдения.

Промежуточные стадии

Мы рассмотрели два основных типа звездных скоплений - со слабым и с сильным уровнем сжатия. Однако существуют и промежуточные стадии, когда сжатие системы находится между этими параметрами. У таких галактик эта характеристика является недостаточно сильной для того, чтобы диффузная материя собралась вдоль всей основной плоскости скопления. И в то же время она недостаточно слабая и для того, чтобы частицы газа и пыли сконцентрировались в районе ядра. В таких галактиках диффузная материя собирается в небольшую плоскость, которая собирается вокруг ядра звездного скопления.

Галактики с перемычками

Известен еще один подтип спиральных галактик - это звездное скопление с перемычкой. Его особенность состоит в следующем. Если у обычной спиральной системы рукава выходят непосредственно из дискообразного ядра, то у данного типа центр располагается в середине прямой перемычки. А ветви такого скопления начинаются из концов данного отрезка. Еще их принято называть галактиками пересеченных спиралей. Между прочим, физическая природа данной перемычки до сих пор остается неизвестной.

Кроме того, ученым удалось обнаружить еще один вид звездных скоплений. Они характеризуются ядром, как и у спиральных галактик, однако рукавов у них нет. Наличие ядра говорит о сильном сжатии, но все остальные параметры напоминают эллипсоидные системы. Такие скопления получили название чечевицеобразных. Ученые предполагают, что эти туманности образуются в результате потери спиральной галактикой своей диффузной материи.

СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ

- галактики, в к-рых заметны спиральныеветви; наиб. многочисл. тип наблюдаемых галактик. К С. г. относится, вчастности, Галактика, ближайшими к нам С. г. являются М 31 (туманностьАндромеды) и М 33 (туманность Треугольника).

Структура и состав спиральных галактик. В состав С. г. входятзвёзды с разл. возрастом и хим. составом, межзвёздный газ и межзвёзднаяпыль. Общая структура С. г. показана на рис. Плоская составляющая (1 )включает молодые звёзды и газопылевую среду и образует слой толщиной неск. 2)такжепринадлежат плоской составляющей. Диск (3 )содержит осн. массу звёздС. г. Изменение сглаженной плотности диска с радиусом r и координатой z, перпендикулярной его плоскости, r мин < r < r макс обычно следует закону:

Здесь - плотность в центре диска,r 0 2-5 кпк - радиальная шкала (характерный размер) диска, z 0 0,3-1кпк - нолутолщина диска; z 0 зависит от дисперсии скоростей звёздвдоль оси z. Закон описывает распределение плотности в изотермич. самогравитирующем диске. r. В нек-рых С. г. на наблюдается «обрыв» - резкое падение яркости (плотности) диска. Балдж (4)- внутренняя наиб. яркая часть сферической (сфероидальной) составляющейС. г., содержащей старые звёзды с вытянутыми орбитами. Гало (5) - внеш. Вращение галактик, Скрытая масса). Ядерная область (6) - выделяющаясяпо яркости или структурным особенностям центр. часть С. г. (см. также Ядрагалактик). Спектр обычно содержит эмиссионные линии. В ядерной областичасто концентрируются молекулярный газ и связанные с ним области звездообразования. Ок. 1% С. г. обладают активными ядрами ( сейфе ртовские галактики). Эти ядра имеют широкие эмиссионные линии, свидетельствующие о быстрыхдвижениях газа, со скоростями в тысячи км/с, высокую светимость (обычнонеск. % от интегральной светимости С. г.), нетепловой непрерывный спектри переменность на разл. масштабах времени.

Содержание газа и звездообразование. Осн. масса межзвёздногогаза в С. г. присутствует в двух формах: нейтрального газа (HI) и молекулярногогаза (Н 2). В большинстве С. г. почти весь газ сосредоточен впределах оптич. диаметра диска, однако имеется ряд примеров существованияпротяжённой газовой оболочки вокруг галактик (М81, М83). Масса газа поотношению к интегральной массе С. г. в ср. падает от галактик типа Sc кSa. Под действием УФ-излучения горячих звёзд газ ионизуется, образуя протяжённые зоныНИ, хорошо заметные на фотографиях С. г. Поскольку горячие звёзды высокойсветимости являются короткоживущими, светимость С. г. в эмиссионных линияхслужит критерием интенсивности звездообразования. Др. наиб. часто используемымииндикаторами интенсивности звездообразования являются: показатели цвета(см. Астрофотометрия )С. г., исправленные за межзвёздное покраснение(см. Межзвёздное поглощение), светимость С. г. в УФ-области спектраили в далёкой ИК-области (= 10-10 3 мкм), где излучает пыль, нагреваемая молодыми звёздами. 0,01- 10/год( кГ). В расчётена единицу массы интенсивность звездообразования уменьшается от галактикSc к Sa - в соответствии с относит. содержанием газа в этих С. г. Областизвездообразования образуют комплексы с характерным размером 0,5 кпк. В осн. они сосредоточены в спиральных ветвях С. г.

Спиральные ветви. Наблюдаемые свойства. Спиральные ветви (СВ)представляют области концентрации молодых звёзд и звёздных комплексов, 10 -5 -10 -6 Гс). На фоне звёздного диска СВ выделяются повышенной яркостью и болееголубым цветом. Пыль часто образует длинные неровные прожилки, идущие вдольвнутр. кромки СВ, что интерпретируется как результат существования ударныхфронтов в межзвёздной среде. За редким исключением СВ являются закручивающимися,

Различают СВ флокуллентные и регулярные. Первые представляют собой совокупностьотдельных много-числ. коротких дуг, не продолжающих одна другую. Вторыепрослеживаются на большом протяжении, нередко более одного оборота. В этомслучае чаще всего наблюдаются две ветви. Обычно ветви С. г. содержат втой или иной пропорции признаки обоих структурных типов.

Механизм образования и поддержания спиральных ветвей. В дифференциальновращающемся диске галактики спиральная структура может быть долгоживущейв двух случаях: когда СВ непрерывно возникают и разрушаются и когда весьспиральный узор вращается с одинаковой угл. скоростью, в отличие от дискаС. г., т. е. не связан с ним жёстко. Первый вариант пригоден для объясненияфлокуллентных СВ, к-рые образуются, если в галактиках непрерывно возникаютлокальные очаги звездообразования. Дифференц. вращение растягивает их вдуги, пока они не потеряют яркость и не исчезнут с прекращением образованиямассивных звёзд. Концентрацию старых звёзд диска флоккулентные СВ не меняют.

Регулярные СВ рассматриваются как волновые образования в диске [идеяпринадлежит Б. Линдбладу (В. Lindblad)]. В процессе движения вокруг центраС. г. звёзды и газ периодически проходят через гребни волн. При этом регулярноменяется как плотность, так и скорости их движения. Анализ поля скоростейгаза С. г. (а для нашей Галактики - и звёзд) подтверждает волновой характерСВ. наиб. высокую амплитуду изменения плотности имеет газ, поскольку дисперсияскоростей газовых облаков (10км/с) в неск. раз ниже, чем звёзд диска, а столкновения газовых масс сопровождаютсяпотерей энергии. Повышение плотности газа в СВ является осн. причиной увеличенияинтенсивности звездообразования в них.

Разрабатывается неск. подходов к объяснению механизмов возбуждения иподдержания спиральных волн плотности (СВП) в С. г. Возможность существованияСВП как малых возмущений в гравитирующем бесстолкновит. (звёздном) дискевпервые была показана в работе К. Лина (С. Lin) и Ф. Шу (F. Shu). В наиб.

Здесь - волновое число, т - мода колебаний (число спиралей), -угл. скорости вращения диска и СВП соответственно,- невозмущённая поверхностная плотность диска, c s - скоростьзвука или дисперсия скоростей, -эпициклич. частота. Роль сил упругости в бесстолкновит. среде играют силыКориолиса. Знак k определяет направление вращения спиралей (закручивающиесяили раскручивающиеся СВ). Дисперсионное соотношение даёт два решения для k, соответствующих «коротким» и «длинным» волнам, к-рые отличаются помимо направлением распространения. Величина для бесстолкновит. газа может иметь значения в интервале . Области диска, где реализуются верхние и нижние пределы, наз. соответственновнешним и внутренним линдбладовскими резонансами, а область - коротацией. Короткие волны распространяются от коротации к резонансам, c s ,проходя через диск за ~10 9 лет. Это обстоятельство, как и затуханиеСВП при появлении ударной волны в газе, заставляет искать механизмы усиленияили возбуждения колебаний. В качестве генератора СВП предлагались вращающийсябар (перемычка), если он имеется в С. г., а также наличие внешнего возмущающеготела (близкого спутника).

В альтернативном подходе, предложенном А. М. Фридманом, СВП имеют негравитационную, а гидродинамич. природу и генерируются в результате гидродинамич. v(r)(вблизи локального максимума кривой вращения). Возникающие при этомСВ имеют закручивающуюся форму, а их число определяется отношением , где - перепад скорости. Наблюдения показывают, что локальный максимум на кривойвращения наблюдается в центр. части мн. галактик (напр., Галактика, М 31),хотя и не всех. По-видимому, единого механизма генерации СВП не существует.

Лит.: Воронцов-Вельяминов Б. А., Внегалактическая астрономия,2 изд., М., 1978; Рольфе К., Лекции по теории волн плотности, пер. с англ.,М., 1980; К r u i t Р. С. van der, Searle L., Surface photometry of edge-onspiral galaxies. 3. Properties of the three dimensional distribution oflight and mass in disk of spiral galaxies, «Astron. and Astrophys.», 1982,т. 110, p. 61; К е n n i с u t t R. C. J г., The rate of star formationin normal disc galaxies, «Astrophys. J.», 1983, v. 272, p. 54; F r i dm a n А. М. и др., Centrifugal instability in rotating shallow water andthe problem of the spiral structure in galaxies, «Phys. Lett.», 1985, v.109 A, p. 228; Ефремов Ю. Н. и др., Современные представления о природеспиральной структуры галактик, «УФН», 1989, т. 157, в. 4, с. 599. А.

• - сосуды с относительно узким просветом, у которых утолщения вторичной клеточной стенки имеют вид спирали. Способны растягиваться и поэтому свойственны проводящим пучкам молодых растущих органов...

  Анатомия и морфология растений

• - гигантские звездные системы с числом звезд от десятков до сотен миллиардов в каждой. Современные оценки дают около 150 млн галактик в известной нам Метагалактике...
• - один из основных типов галактик, масса до триллиона масс Солнца, а звезд до 100-150...

  Начала современного Естествознания

• - гигантские звездные системы; к ним относится, в частности, наша Галактика. подразделяются на эллиптические, спиральные и неправильные. Ближайшие к нам галактики - Магеллановы Облака и туманность Андромеды...

  Астрономический словарь

• - вихревые движения воздуха у земной поверхности или за горным препятствием, возникающие в результате неравномерного нагревания склонов. См. Тсхачапи...

  Словарь ветров

• - роторы - вихревые валы воздуха, обладающие горизонтальной осью вращения. Наблюдаются в долинах, расположенных между параллельными горными хребтами...

  Словарь ветров

• - гигантские звёздные системы, подобные нашей звёздной системе - Галактике, в состав которой входит Солнечная система...
• - галактик, спиралевидные образования из горячих звёзд и газово-пылевой материи, отходящие от центр. части спиральных галактик к их периферии...
• - один из осн. типов галактик. Масса С. г. до ~ 1012 масс Солнца. Каждая С. г. имеет ядро, уплощенный диск, в к-ром располагаются спиральные ветви, и сферич. составляющую, ослабевающую к периферии...

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - туманности в форме спирали, представляющие собой чрезвычайно удаленные звездные системы, подобные Млечному Пути. ...

  Морской словарь

• - см. Ткани...
• - см. Ткани...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - см. Клеточка...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - структурные образования, характерные для т. н. спиральных галактик...

  Большая Советская энциклопедия

• - гигантские звёздные системы, при наблюдениях в телескоп имеющие вид яркого ядра, из которого выходят спиральные ветви, закручивающиеся вокруг ядра. Чаще всего С. г. имеют две ветви, закручивающиеся в...

  Большая Советская энциклопедия

• - Тонкие, соединения в пучки трубочки, по которыми сок от концов кореньев поднимается по винтообразно или кольцеобразно изогнутым волокнам и расходится по всем частям растения...

  Словарь иностранных слов русского языка

"СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ" в книгах

Крендели спиральные