Mliečna dráha je naša prezentácia fyziky galaxií. Astronómia: Mliečna dráha

28.12.2021 | Dedičnosť

G. Galileo koncom roku 1610 pri pozorovaní Mliečnej dráhy ďalekohľadom zistil, že pozostáva z obrovského množstva veľmi slabých hviezd; jeho hviezdna štruktúra je dobre viditeľná aj bežným ďalekohľadom. Mliečna dráha sa tiahne ako striebristý pás cez obe hemisféry a uzatvára sa do hviezdneho prstenca. Pozorovania preukázali, že všetky hviezdy tvoria obrovský hviezdny systém nazývaný Galaxia (z gréckeho slova galakakos mliečna), ktorého veľká väčšina hviezd je sústredená v Mliečnej dráhe. Slnečná sústava je súčasťou galaxie.

Plyn a prach sú v Galaxii rozmiestnené veľmi nehomogénne. Okrem riedkych prachových oblakov sú pozorované husté tmavé prachové oblaky. Keď sú tieto husté oblaky osvetlené jasnými hviezdami, odrážajú ich svetlo a potom vidíme reflexné hmloviny podobné tým, ktoré vidíme v hviezdokope Plejády. Ak je v blízkosti oblaku plynu a prachu horúca hviezda, potom vybudí žiaru plynu a potom uvidíme difúznu hmlovinu, ktorej príkladom je hmlovina Orión. Hviezdokopa Plejády Hmlovina Orión

Štúdie distribúcie hviezd, plynu a prachu ukázali, že naša galaxia Mliečna dráha je plochý systém so špirálovou štruktúrou. V galaxii je asi 100 miliárd hviezd. Priemerná vzdialenosť medzi hviezdami v Galaxii je asi 5 sv. rokov. Stred Galaxie, ktorý sa nachádza v súhvezdí Strelca, nám ukrýva veľké množstvo plynu a prachu, ktoré pohlcujú svetlo hviezd.

Galaxia sa točí. Slnko, ktoré sa nachádza vo vzdialenosti asi 8 kpc (svetelných rokov) od stredu Galaxie, obieha okolo stredu Galaxie rýchlosťou asi 220 km/s, čo predstavuje jednu otáčku za takmer 200 miliónov rokov. Hmota s hmotnosťou asi 1011 M je sústredená vo vnútri obežnej dráhy Slnka a celková hmotnosť Galaxie sa odhaduje na niekoľko stoviek miliárd hmotností Slnka.

Rozloženie hviezd v „telese“ Galaxie má dve výrazné črty: po prvé, veľmi vysoká koncentrácia hviezd v galaktickej rovine a veľmi malá mimo nej, a po druhé, ich extrémne vysoká koncentrácia v strede galaxie. galaxie. Ak teda v blízkosti Slnka na disku pripadá jedna hviezda na 16 kubických parsekov, tak v strede Galaxie sú hviezdy v jednom kubickom parseku.

Pozorovania pohybu jednotlivých hviezd v blízkosti stredu Galaxie ukázali, že tam sa na malej ploche s rozmermi porovnateľnými s veľkosťou slnečnej sústavy sústreďuje neviditeľná hmota, ktorej hmotnosť prevyšuje hmotnosť Slnka o 2 mil. krát. To naznačuje existenciu masívnej čiernej diery v strede Galaxie.

Ramená galaxie Špirálové galaxie majú ramená, ktoré sa tiahnu od stredu ako špirálové lúče kolies. Naša slnečná sústava sa nachádza v centrálnej časti jedného z ramien nazývaných Orionské rameno. Rameno Oriona sa kedysi považovalo za malú „odnož“ väčších ramien, ako je rameno Persea alebo rameno Scutum-Centaurus. Nie je to tak dávno, čo sa predpokladalo, že rameno Oriona je skutočne odnožou ramena Persea a neopúšťa stred galaxie. Problém je, že našu galaxiu zvonku nevidíme. Môžeme pozorovať len tie veci, ktoré sú okolo nás, a posúdiť, aký tvar má galaxia, keďže je akoby v nej. Vedci však dokázali vypočítať, že toto rameno je dlhé približne 11 000 svetelných rokov a hrubé 3 500 svetelných rokov.

Animácia zobrazujúca skutočný pohyb hviezd okolo čiernej diery od roku 1997 do roku 2011 v oblasti jedného kubického parseku v strede našej galaxie. Keď sa hviezdy približujú k čiernej diere, otáčajú sa okolo nej neuveriteľnou rýchlosťou. Napríklad jedna z týchto hviezd, S0-2, sa pohybuje rýchlosťou 18 miliónov kilometrov za hodinu: čierna diera ju najskôr priťahuje a potom prudko odpudzuje.

Galaktický rok Na Zemi je rok čas, ktorý Zemi trvá, kým dokončí jednu revolúciu okolo Slnka. Každých 365 dní sa vraciame do rovnakého bodu. Naša slnečná sústava sa točí okolo čiernej diery v strede galaxie rovnakým spôsobom. O 250 miliónov rokov však urobí úplnú revolúciu. To znamená, že odkedy dinosaury zmizli, urobili sme len štvrtinu úplnej revolúcie. V popisoch slnečnej sústavy sa málokedy spomína, že sa pohybuje vo vesmíre, ako všetko ostatné v našom svete. Vo vzťahu k stredu Mliečnej dráhy sa slnečná sústava pohybuje rýchlosťou 792-tisíc kilometrov za hodinu. Pre porovnanie: ak by ste sa pohybovali rovnakou rýchlosťou, mohli by ste precestovať svet za 3 minúty. Časové obdobie, počas ktorého má Slnko čas na úplnú revolúciu okolo stredu Mliečnej dráhy, sa nazýva galaktický rok. Odhaduje sa, že Slnko doteraz žilo len 18 galaktických rokov. 21

Odkazy: milky-way-galaxy.html milky-way-galaxy.html html %BD %D0%B0%D1%88%D0%B0_%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0% BA%D1%82 %D0%B8%D0%BA%D0%B html %93%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%BA%D1%82 %D0%B8%D0%BA%D0 %B0

Na Zemi je rok čas, ktorý Zemi trvá, kým dokončí jednu otáčku okolo Slnka. Každých 365 dní sa vraciame do rovnakého bodu. Naša slnečná sústava sa točí okolo čiernej diery v strede galaxie rovnakým spôsobom. O 250 miliónov rokov však urobí úplnú revolúciu. To znamená, že odkedy dinosaury zmizli, urobili sme len štvrtinu úplnej revolúcie. V popisoch slnečnej sústavy sa málokedy spomína, že sa pohybuje vo vesmíre, ako všetko ostatné v našom svete. Vo vzťahu k stredu Mliečnej dráhy sa slnečná sústava pohybuje rýchlosťou 792-tisíc kilometrov za hodinu. Pre porovnanie: ak by ste sa pohybovali rovnakou rýchlosťou, mohli by ste precestovať svet za 3 minúty. Časové obdobie, počas ktorého má Slnko čas na úplnú revolúciu okolo stredu Mliečnej dráhy, sa nazýva galaktický rok. Odhaduje sa, že Slnko doteraz žilo len 18 galaktických rokov.

Naša galaxia mliečna dráha

Vera Viktorovna Ryzhakova, učiteľka fyziky, MOAU Stredná škola č.1, Shimanovsk, Amurská oblasť

problémová otázka

Čo sa stane, keď sa zrazia dve galaxie?
Čo sa stane, keď sa zrazia dve galaxie?
Čo sa stane, keď sa zrazia dve galaxie?
Čo sa stane, keď sa zrazia dve galaxie?
Čo sa stane, keď sa zrazia dve galaxie?
Čo sa stane, keď sa zrazia dve galaxie?

Hypotézy

Rozíďte sa bez toho, aby ste si jeden druhého všimli
Zlúčiť do jedného nového
Vybuchnite a rozsypte sa rôznymi smermi

Predmet štúdia

Galaxia

Úlohy

Zistite štruktúru našej galaxie
Zistite veľkosť galaxie Mliečna dráha
Zvážte pohyb hviezd a galaxie ako celku
Odpovedzte na problémovú otázku

Zdroje informácií

Učebnica B.A. Vorontsov-Velyaminov, E.K. Strout "Základná úroveň astronómie 11", Drop, 2014, odsek 25, s. 171-187
internet astrogalaxy.ru/151.html Naša galaxia. Naša Galaxia je hviezdnym domovom, v ktorom žijeme.
Video https://www.youtube.com/watch?v=ZdF2wX5GfdU (4,08 min)

https://www.youtube.com/watch?v=DGvvEPBtPCI (1,17 min)
Itinerár lekcie

mliečna galaxia,
v ktorom žijeme
Rozptýlené kozmickým
Trblietavý dážď.
Môžeme lietať okolo
jej niekedy
Voláme našu Galaxiu
My práve...

Pracujte v zošite

Charakteristický

Grafický obrázok

Projekcia galaxie na nebeskú sféru (pohľad na galaxiu zo Zeme)

Model štruktúry Galaxie (bočný pohľad) s uvedením veľkosti a prevládajúcich nebeských telies v každej zo štruktúrnych zložiek

Model štruktúry Galaxie (pohľad na galaktický disk zhora) s vyobrazením priestorových štruktúrnych komponentov a vyznačením polohy Slnka

hviezdokopa

Názov klastra

príklad, umiestnenie v galaxii

guľové hviezdokopy

hviezdna "populácia"

otvorené zhluky

Vek klastrov

Hviezdne asociácie

Počet hviezd v zhluku

Špeciálne

správy

Hlavné závery

- hviezdy nevznikajú samostatne, ale v skupinách;
- proces tvorby hviezd pokračuje aj v súčasnosti;
- vývoj Galaxie - história procesu vzniku hviezd v nej;
hviezdy sa posúvajú

Metódy zisťovania vlastností pohybu hviezd

- porovnanie typu konštelácie v rôznych časových obdobiach, oddelených od seba;
- fotografické porovnanie úsekov hviezdnej oblohy na tom istom ďalekohľade v časových intervaloch;
- štúdium radiálnej rýchlosti, ktorá je určená posunom čiar v spektre hviezdy (dopplerovským javom).

C/R S.25, odsek 4

jeden . Kde sa v Galaxii nachádza Slnko a aké sú vlastnosti radiálnych rýchlostí hviezd vzhľadom na Slnko?

2. Definujte pojem „vrchol hviezdy“. V akom smere je vrchol Slnka?

3. Aké je obdobie otáčania Slnka okolo stredu Galaxie?

4. Formulujte definíciu pojmu „korotačný kruh“. Aká je výhoda postavenia slnečnej sústavy v galaxii?

závery- galaktický disk sa otáča; - doba rotácie pre rôzne vzdialenosti od stredu je rôzna, Galaxia sa neotáča ako pevné teleso; - lineárna rýchlosť vo vzdialenosti od stredu najprv rýchlo rastie, potom vo veľmi veľkej vzdialenosti zostáva konštantná a dokonca sa zvyšuje

Práca s počítačom

1. Pozrite si video

"Kolízia galaxií Mliečna dráha a Andromeda" https://www.youtube.com/watch?v=DGvvEPBtPCI (1,17 min)

2. Odpovedzte na problematickú otázku

Domáca úloha

§ 25.1, 25.2, 25.4; praktické úlohy.

S akým uhlovým priemerom bude naša Galaxia, ktorej priemer je 0,03 Mpc, viditeľná pre pozorovateľa nachádzajúceho sa v galaxii M31 (hmlovina Andromeda) vo vzdialenosti 600 kpc?
2. Pomocou pohyblivej hviezdnej mapy určite, ktorými súhvezdiami Mliečna dráha prechádza.

Témy projektu (podľa skupín) 1. História prieskumu Galaxie. 2. Legendy národov sveta, charakterizujúce Mliečnu dráhu viditeľnú na oblohe. 3. Objav "ostrovnej" štruktúry vesmíru V. Ya. Struve. 4. Model Galaxie od W. Herschela. 5. Tajomstvo skrytej hmoty. 6 experimentov na detekciu slabo interaktívnych masívnych častíc - slabo interagujúcich masívnych častíc. 7. Štúdia B. A. Vorontsova-Velyaminova a R. Trumplera o medzihviezdnej absorpcii svetla. internetové zdroje http://www.youtube.com/watch?v=_sQD0Fbr FCw – Naša galaxia. Mliečna dráha. http://www.youtube.com/watch?v=99PR9HSDp BI – Naša galaxia. Pohľad zvonku.

1 snímka

2 snímka

Z čoho sa skladá galaxia? V roku 1609, keď veľký Talian Galileo Galilei ako prvý namieril ďalekohľad na oblohu, okamžite urobil veľký objav: prišiel na to, čo je Mliečna dráha. So svojím primitívnym teleskopom dokázal oddeliť najjasnejšie oblaky Mliečnej dráhy na jednotlivé hviezdy! Ale za nimi rozlíšil tmavšie oblaky, ale nedokázal vyriešiť ich hádanku, hoci správne usúdil, že by mali pozostávať aj z hviezd. Dnes vieme, že mal pravdu.

3 snímka

Mliečnu dráhu v skutočnosti tvorí 200 miliárd hviezd. A Slnko so svojimi planétami je len jedným z nich. Naša slnečná sústava je zároveň vzdialená od stredu Mliečnej dráhy asi o dve tretiny jej polomeru. Žijeme na okraji našej galaxie. Mliečna dráha má tvar kruhu. V jej strede sú hviezdy hustejšie a tvoria obrovskú hustú hviezdokopa. Vonkajšie okraje kruhu sú viditeľne vyhladené a na okrajoch tenšie. Pri pohľade zboku sa Mliečna dráha svojimi prstencami pravdepodobne podobá na planétu Saturn.

4 snímka

Plynné hmloviny Neskôr sa zistilo, že Mliečna dráha sa skladá nielen z hviezd, ale aj z oblakov plynu a prachu, ktoré víria pomerne pomaly a nepravidelne. V tomto prípade sa však oblaky plynu nachádzajú iba vo vnútri disku. Niektoré plynné hmloviny žiaria viacfarebným svetlom. Jednou z najznámejších je hmlovina v súhvezdí Orion, ktorá je viditeľná aj voľným okom. Dnes vieme, že takéto plynné alebo difúzne hmloviny slúžia ako kolíska pre mladé hviezdy.

5 snímka

Mliečna dráha obopína nebeskú sféru vo veľkom kruhu. Obyvateľom severnej pologule Zeme sa v jesenných večeroch podarí vidieť tú časť Mliečnej dráhy, ktorá prechádza cez Cassiopeiu, Cepheus, Labuť, Orol a Strelec, a ráno sa objavujú ďalšie súhvezdia. Na južnej pologuli Zeme sa Mliečna dráha rozprestiera od súhvezdia Strelec až po súhvezdia Škorpión, Cirkulus, Kentaurus, Južný kríž, Carina, Šíp.

6 snímka

Mliečna dráha, ktorá prechádza hviezdnym rozptylom južnej pologule, je úžasne krásna a svetlá. V súhvezdí Strelec, Škorpión, Scutum je veľa jasne žiariacich hviezdnych oblakov. V tomto smere sa nachádza stred našej galaxie. V tej istej časti Mliečnej dráhy sú obzvlášť zreteľne rozlíšené tmavé oblaky kozmického prachu - tmavé hmloviny. Keby nebolo týchto tmavých, nepriehľadných hmlovín, potom by Mliečna dráha smerom k stredu Galaxie bola tisíckrát jasnejšia. Pri pohľade na Mliečnu dráhu nie je ľahké si predstaviť, že sa skladá z mnohých hviezd, ktoré sú voľným okom nerozoznateľné. Ale to ľudia vedia už dávno. Jeden z týchto odhadov sa pripisuje vedcovi a filozofovi starovekého Grécka Demokritovi. Žil takmer o dvetisíc rokov skôr ako Galileo, ktorý ako prvý dokázal hviezdny charakter Mliečnej dráhy na základe pozorovaní ďalekohľadom. Galileo vo svojom slávnom „Hviezdnom heraldovi“ v roku 1609 napísal: „Obrátil som sa na pozorovanie podstaty alebo substancie Mliečnej dráhy a pomocou ďalekohľadu bolo možné ju natoľko sprístupniť našej vízii, že všetky spory mlčali sami od seba kvôli viditeľnosti a dôkazom, ktoré a ja som oslobodený od verbálneho sporu. V skutočnosti Mliečna dráha nie je nič iné ako nespočetné množstvo hviezd, ako keby boli usporiadané do hromady, bez ohľadu na to, kam je ďalekohľad nasmerovaný, okamžite sa objaví obrovské množstvo hviezd, z ktorých je veľmi veľa jasných a celkom rozlíšiteľných. počet slabších hviezd neumožňuje vôbec žiadny výpočet. Aký je vzťah hviezd Mliečnej dráhy k jedinej hviezde slnečnej sústavy, k nášmu Slnku? Odpoveď je teraz verejne známa. Slnko je jednou z hviezd našej Galaxie, Galaxia je Mliečna dráha. Aká je pozícia Slnka v Mliečnej dráhe? Už z toho, že Mliečna dráha obopína našu oblohu vo veľkom kruhu, vedci usúdili, že Slnko sa nachádza blízko hlavnej roviny Mliečnej dráhy. Aby sme získali presnejšiu predstavu o polohe Slnka v Mliečnej dráhe a potom si predstavili, aký je tvar našej Galaxie vo vesmíre, astronómovia (V. Herschel, V. Ya. Struve atď.) použil metódu počítania hviezd. Pointa je, že v rôznych častiach oblohy sa počet hviezd počíta v sekvenčnom intervale hviezdnych magnitúd. Ak predpokladáme, že svietivosti hviezd sú rovnaké, potom pozorovaný jas možno použiť na posúdenie vzdialeností k hviezdam, potom za predpokladu, že hviezdy sú rovnomerne rozmiestnené v priestore, uvažujú počet hviezd, ktoré sú v sfére. objemy sústredené na Slnko.

7 snímka

Horúce hviezdy v južnej Mliečnej dráhe Horúce modré hviezdy, jasne žiariaci červený vodík a tmavé, zatemňujúce oblaky prachu sú rozptýlené v tejto veľkolepej oblasti Mliečnej dráhy v južnom súhvezdí Ara. Hviezdy vľavo, 4000 svetelných rokov od Zeme, sú mladé, masívne, vyžarujú energetické ultrafialové žiarenie, ktoré ionizuje okolité vodíkové oblaky, kde prebieha tvorba hviezd, čo spôsobuje charakteristickú červenú žiaru čiary. Napravo oproti tmavej prachovej hmlovine je možné vidieť malú hviezdokopu rodiacich sa hviezd.

8 snímka

Centrálna oblasť Mliečnej dráhy. V 90. rokoch 20. storočia satelit COsmic Background Explorer (COBE) skenoval celú oblohu v infračervenom svetle. Obrázok, ktorý vidíte, je výsledkom štúdie centrálnej oblasti Mliečnej dráhy. Mliečna dráha je obyčajná špirálová galaxia, ktorá má centrálnu vydutinu a predĺžený hviezdny disk. Plyn a prach na disku pohlcujú žiarenie vo viditeľnom rozsahu, čo ruší pozorovania stredu galaxie. Keďže infračervené svetlo je menej absorbované plynom a prachom, experiment DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment) na palube satelitu COBE Cosmic Background Survey deteguje toto žiarenie z hviezd obklopujúcich galaktický stred. Obrázok hore je pohľad na galaktický stred zo vzdialenosti 30 000 svetelných rokov (to je vzdialenosť od Slnka do stredu našej galaxie). Experiment DIBRE využíva zariadenie chladené tekutým héliom špeciálne na detekciu infračerveného žiarenia, na ktoré je ľudské oko necitlivé.

9 snímka

V strede Mliečnej dráhy V strede našej galaxie Mliečna dráha leží čierna diera s hmotnosťou viac ako dva milióny krát väčšou ako Slnko. Predtým to bolo kontroverzné vyhlásenie, ale teraz je tento prekvapivý záver takmer nepochybný. Vychádza z výsledkov pozorovaní hviezd obiehajúcich okolo stredu Galaxie veľmi blízko nej. Pomocou jedného z veľmi veľkých teleskopov observatória Paranal a pokročilej infračervenej kamery NACO astronómovia trpezlivo sledovali obežnú dráhu jednej z hviezd označenej S2, keď sa blížila k stredu Mliečnej dráhy na vzdialenosť asi 17 svetelných hodín (17 svetelných hodín). je len trojnásobok polomeru obežnej dráhy).Pluto). Ich výsledky silne naznačujú, že S2 sa pohybuje pod kolosálnou gravitačnou silou neviditeľného objektu, ktorý by mal byť výnimočne kompaktný - supermasívnej čiernej diery. Táto hlboká infračervená snímka z NACO ukazuje oblasť 2 svetelné roky vyplnenú hviezdami v strede Mliečnej dráhy, presnú polohu stredu označenú šípkami. Vďaka schopnosti kamery NACO sledovať hviezdy tak blízko stredu galaxie môžu astronómovia pozorovať obežnú dráhu hviezdy okolo supermasívnej čiernej diery. To nám umožňuje presne určiť hmotnosť čiernej diery a pravdepodobne vykonať predtým nemožný test Einsteinovej teórie gravitácie.

10 snímka

Ako vyzerá Mliečna dráha? Ako vyzerá naša galaxia Mliečna dráha z diaľky? Nikto to nevie s istotou, keďže sme vo vnútri našej Galaxie, navyše nepriehľadný prach obmedzuje náš výhľad vo viditeľnom svetle. Tento údaj však ukazuje celkom prijateľný predpoklad založený na početných pozorovaniach. V strede Mliečnej dráhy je veľmi jasné jadro obklopujúce obrovskú čiernu dieru. Jasná centrálna vydutina Mliečnej dráhy sa v súčasnosti považuje za asymetrickú priečku relatívne starých červených hviezd. Vo vonkajších oblastiach sú špirálové ramená, ich vzhľad je spôsobený otvorenými zhlukami mladých, jasne modrých hviezd, červených emisných hmlovín a tmavého prachu. Špirálové ramená sa nachádzajú v disku, ktorého podstatnú časť hmoty tvoria relatívne slabé hviezdy a riedky plyn – väčšinou vodík. Na obrázku nie je vidieť obrovské sférické halo neviditeľnej tmavej hmoty, ktorá tvorí väčšinu hmoty Mliečnej dráhy a určuje pohyb hviezd smerom od jej stredu.

11 snímka

MLIEČNA DRÁHA, hmlistá žiara na nočnej oblohe z miliárd hviezd v našej Galaxii. Pás Mliečnej dráhy obklopuje oblohu širokým prstencom. Mliečna dráha je obzvlášť viditeľná ďaleko od svetiel mesta. Na severnej pologuli je vhodné ju pozorovať okolo polnoci v júli, o 22. hodine v auguste alebo o 20. hodine v septembri, keď je severný kríž súhvezdia Labuť blízko zenitu. Keď sledujeme trblietavý pás Mliečnej dráhy na sever alebo severovýchod, míňame súhvezdie Cassiopeia (v tvare W) a smerujeme k jasnej hviezde Capella. Za Capellou môžete vidieť, ako menej široká a svetlá časť Mliečnej dráhy prechádza tesne na východ od Orionovho pásu a nakláňa sa k horizontu neďaleko Siriusa, najjasnejšej hviezdy na oblohe. Najjasnejšia časť Mliečnej dráhy je viditeľná na juh alebo juhozápad, keď je nad hlavou Severný kríž. V tomto prípade sú viditeľné dve vetvy Mliečnej dráhy, oddelené tmavou medzerou. Oblak v Štíte, ktorý E. Barnard nazval „perlou Mliečnej dráhy“, sa nachádza na polceste k zenitu a pod ním sú viditeľné veľkolepé súhvezdia Strelec a Škorpión.

12 snímka

MLIEČNA DRÁHA BOLA ZRÁŽKA S INOU GALAXIOU Nedávne štúdie astronómov naznačujú, že pred miliardami rokov sa naša galaxia Mliečna dráha zrazila s inou, menšou galaxiou, a výsledky tejto interakcie vo forme zvyškov tejto galaxie sú stále prítomné vo vesmíre. Medzinárodný tím výskumníkov pri pozorovaní asi 1 500 hviezd podobných slnku dospel k záveru, že ich dráha, ako aj ich vzájomné polohy, môžu byť dôkazom takejto kolízie. „Mliečna dráha je veľká galaxia a veríme, že vznikla spojením niekoľkých menších,“ povedala Rosemary Wyseová z Johns Hopkins University. Whis a jej kolegovia v Spojenom kráľovstve a Austrálii pozorovali vonkajšie oblasti Mliečnej dráhy a veria, že práve tu môžu byť prítomné stopy zrážky. Predbežná analýza výsledkov výskumu potvrdila ich predpoklad a pokročilé vyhľadávanie (vedci očakávajú, že budú študovať asi 10 000 hviezd) to umožní s presnosťou. Zrážky, ktoré sa odohrali v minulosti, sa môžu v budúcnosti opakovať. Podľa výpočtov by sa teda za miliardy rokov mala zraziť Mliečna dráha a hmlovina Andromeda, ktorá je nám najbližšou špirálovou galaxiou.

13 snímka

Legenda... O vzniku Mliečnej dráhy koluje veľa legiend. Osobitnú pozornosť si zaslúžia dva podobné starogrécke mýty, ktoré odhaľujú etymológiu slova Galaxias (????????) a jeho súvislosť s mliekom (????). Jedna z legiend hovorí o materskom mlieku rozliatom po oblohe bohyne Héry, ktorá dojčila Herkula. Keď sa Héra dozvedela, že dieťa, ktoré dojčí, nie je jej vlastné dieťa, ale nemanželský syn Dia a pozemská žena, odstrčila ho a z rozliateho mlieka sa stala Mliečna dráha. Iná legenda hovorí, že rozliate mlieko je mliekom Rhey, manželky Kronosa, a dieťaťom bol samotný Zeus. Kronos požieral svoje deti, keďže mu bolo predpovedané, že ho zvrhne z vrcholu Panteónu jeho vlastný syn. Rhea vymyslí plán na záchranu svojho šiesteho syna, novorodenca Dia. Zabalila kameň do detského oblečenia a vsunula ho Kronosovi. Kronos ju požiadal, aby nakŕmila svojho syna ešte raz, kým ho prehltne. Mlieko vyliate z Rheinej hrude na holú skalu sa následne nazývalo Mliečna dráha.

14 snímka

Superpočítač (1. časť) Jeden z najrýchlejších počítačov na svete bol navrhnutý špeciálne na simuláciu gravitačnej interakcie astronomických objektov. Jeho uvedením do prevádzky dostali vedci silný nástroj na štúdium vývoja zhlukov hviezd a galaxií. Nový superpočítač s názvom GravitySimulator (simulátor gravitačnej interakcie), navrhnutý Davidom Meritom (David Merritt) z Rochester Institute of Technology (RIT), New York. Implementuje novú technológiu – zvýšenie výkonu bolo dosiahnuté použitím špeciálnych akceleračných dosiek Gravity Pipelines. S dosiahnutím produktivity 4 bil. operácií za sekundu GravitySimulator vstúpil do top 100 najvýkonnejších superpočítačov na svete a stal sa druhým najvýkonnejším strojom tejto architektúry. Jeho cena je $ 500 000. Podľa Universe Today je GravitySimulator navrhnutý tak, aby riešil klasický problém gravitačnej interakcie N-tela. Produktivita na úrovni 4 biliónov. operácií za sekundu umožňuje zostaviť model súčasnej interakcie 4 miliónov hviezd, čo je absolútny rekord v praxi astronomických výpočtov. Doteraz bolo možné pomocou štandardných počítačov simulovať gravitačnú interakciu nie viac ako niekoľko tisíc hviezd súčasne. Inštaláciou superpočítača na RIT túto jar, Merit a jeho spolupracovníci boli prvýkrát schopní modelovať blízky pár čiernych dier, ktoré vznikajú, keď sa spoja dve galaxie.

15 snímka

Superpočítač (2. časť) „Je známe, že v strede väčšiny galaxií je čierna diera,“ vysvetľuje Dr. Merit podstatu problému. - Keď sa galaxie spoja, vznikne jedna väčšia čierna diera. Samotný proces zlučovania je sprevádzaný pohlcovaním a súčasným vyhadzovaním hviezd nachádzajúcich sa v bezprostrednej blízkosti stredu galaxií. Zdá sa, že pozorovania blízkych interagujúcich galaxií potvrdzujú teoretické modely. Dostupný výkon počítačov však doteraz neumožňoval zostaviť numerický model na testovanie teórie. Podarilo sa nám to na prvýkrát." Ďalšou úlohou, na ktorej budú astrofyzici z RIT pracovať, je študovať dynamiku hviezd v centrálnych oblastiach Mliečnej dráhy, aby pochopili povahu formovania čiernej diery v strede našej vlastnej galaxie. Dr. Merit verí, že okrem riešenia konkrétnych rozsiahlych problémov v oblasti astronómie, inštalácia jedného z najvýkonnejších počítačov na svete urobí z Rochesterského technologického inštitútu lídra v iných oblastiach vedy. Najvýkonnejším superpočítačom je už druhý rok BlueGene / L, vytvorený spoločnosťou IBM a inštalovaný v laboratóriu Lawrence v Livermore v USA. Aktuálne dosahuje 136,8 teraflopov, no vo finálnej konfigurácii, ktorá zahŕňa 65536 procesorov, bude toto číslo minimálne dvojnásobné.

16 snímka

Systém Mliečnej dráhy Systém Mliečnej dráhy je rozsiahly hviezdny systém (galaxia), do ktorého patrí Slnko. Systém Mliečnej dráhy pozostáva z mnohých hviezd rôznych typov, ako aj z hviezdokôp a asociácií, plynových a prachových hmlovín a jednotlivých atómov a častíc rozptýlených v medzihviezdnom priestore. Väčšina z nich zaberá šošovkovitý objem s priemerom asi 100 000 a hrúbkou asi 12 000 svetelných rokov. Menšia časť vypĺňa takmer guľový objem s polomerom asi 50 000 svetelných rokov Všetky zložky Galaxie sú spojené do jedného dynamického systému rotujúceho okolo vedľajšej osi symetrie Stred Systému je v smere súhvezdia Strelca .

17 snímka

Vek Mliečnej dráhy sa odhadoval pomocou rádioizotopov. Vek Galaxie (a všeobecne povedané aj vesmíru) sa pokúšali určiť podobným spôsobom, aký používajú archeológovia. Nicholas Daufas z Chicagskej univerzity na to navrhol porovnávať obsah rôznych rádioizotopov na periférii Mliečnej dráhy a v telesách slnečnej sústavy. Článok o tom bol publikovaný v časopise Nature. Na vyhodnotenie boli vybrané tórium-232 a urán-238: ich polčasy rozpadu sú porovnateľné s časom, ktorý uplynul od Veľkého tresku. Ak na začiatku poznáte presný pomer ich množstiev, potom je ľahké odhadnúť, koľko času ubehlo podľa aktuálnych koncentrácií. Zo spektra jednej starej hviezdy, ktorá sa nachádza na hranici Mliečnej dráhy, sa astronómom podarilo zistiť, koľko tória a uránu sa v nej nachádza. Problém bol v tom, že pôvodné zloženie hviezdy nie je známe. Daufas sa musel obrátiť na informácie o meteoritoch. Ich vek (asi 4,5 miliardy rokov) je známy s dostatočnou presnosťou a je porovnateľný s vekom slnečnej sústavy a obsah ťažkých prvkov v čase vzniku bol rovnaký ako obsah slnečnej hmoty. Daufas, ktorý považoval Slnko za „priemernú“ hviezdu, preniesol tieto charakteristiky na pôvodný predmet analýzy. Výpočty ukázali, že vek Galaxie je 14 miliárd rokov a chyba predstavuje približne jednu sedminu samotnej hodnoty. Predchádzajúci údaj – 12 miliárd – sa k tomuto výsledku dosť približuje. Astronómovia ho získali porovnaním vlastností guľových hviezdokôp a jednotlivých bielych trpaslíkov. Ako však poznamenáva Daufas, tento prístup si vyžaduje ďalšie predpoklady o vývoji hviezd, zatiaľ čo jeho metóda je založená na základných fyzikálnych princípoch.

18 snímka

Srdce Mliečnej dráhy Vedcom sa podarilo pozrieť sa do srdca našej galaxie. Pomocou vesmírneho teleskopu Chandra bola zostavená mozaika, ktorá pokrýva vzdialenosť 400 x 900 svetelných rokov. Vedci na ňom videli miesto, kde hviezdy umierajú a znovu sa rodia s úžasnou frekvenciou. Okrem toho bolo v tomto sektore objavených viac ako tisíc nových zdrojov röntgenového žiarenia. Väčšina röntgenových lúčov neprenikne do zemskej atmosféry, takže takéto pozorovania možno robiť len pomocou vesmírnych teleskopov. Ako hviezdy umierajú, zanechávajú oblaky plynu a prachu, ktoré sú vytláčané zo stredu a ochladzované sa presúvajú do vonkajších oblastí galaxie. Tento kozmický prach obsahuje celý rad prvkov, vrátane tých, ktoré sú staviteľmi nášho tela. Sme teda doslova z hviezdneho popola.

19 snímka

Mliečna dráha našla ďalšie štyri satelity Pred piatimi storočiami, v auguste 1519, sa portugalský admirál Fernando Magellan vydal na cestu okolo sveta. Počas plavby boli určené presné rozmery Zeme, objavená dátumová hranica a tiež dva malé hmlisté oblaky na oblohe južných zemepisných šírok, ktoré sprevádzali námorníkov za jasných hviezdnych nocí. A hoci veľký námorný veliteľ netušil o skutočnom pôvode týchto prízračných koncentrácií, neskôr nazývaných Veľký a Malý Magellanov oblak, práve vtedy boli objavené prvé satelity (trpasličie galaxie) Mliečnej dráhy. Povaha týchto veľkých zhlukov hviezd sa definitívne objasnila až začiatkom 20. storočia, keď sa astronómovia naučili určovať vzdialenosti k takýmto nebeským objektom. Ukázalo sa, že svetlo z Veľkého Magellanovho mračna k nám prichádza 170 tisíc rokov a z Malého - 200 tisíc rokov a oni sami sú obrovským zhlukom hviezd. Viac ako pol storočia boli tieto trpasličie galaxie považované za jediné v okolí našej Galaxie, no v súčasnom storočí ich počet narástol na 20, pričom posledných 10 satelitov bolo objavených do dvoch rokov! Ďalší krok pri hľadaní nových členov rodiny Mliečnej dráhy umožnili pozorovania zo Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Nedávno vedci našli na snímkach SDSS štyri nové satelity vzdialené od Zeme vo vzdialenosti 100 až 500 tisíc svetelných rokov. Nachádzajú sa na oblohe v smere súhvezdí Coma Bereniky, Psí psi, Herkules a Lev. Medzi astronómami sú trpasličie galaxie otáčajúce sa okolo stredu nášho hviezdneho systému (s priemerom asi 100 000 svetelných rokov) zvyčajne pomenované podľa súhvezdí, v ktorých sa nachádzajú. V dôsledku toho boli nové nebeské objekty pomenované Veronikine vlasy, psy II, Herkules a Lev IV. To znamená, že druhá takáto galaxia už bola objavená v súhvezdí Psí psy a štvrtá v súhvezdí Lev. Najväčším zástupcom tejto skupiny je Hercules, ktorý má priemer 1000 svetelných rokov a najmenším je Veronica's Coma (200 svetelných rokov). Je potešujúce, že všetky štyri minigalaxie objavila skupina Cambridgeskej univerzity (Veľká Británia) na čele s ruským vedcom Vasilijom Belokurovom.

20 snímka

Takéto relatívne malé hviezdne systémy možno pripísať skôr veľkým hviezdnym guľovým hviezdokopám ako galaxiám, takže vedci uvažujú o použití nového termínu na takéto objekty - "hobiti" (hobiti alebo malí gnómovia). Názov novej triedy objektov je len otázkou času. Najdôležitejšie je, že teraz majú astronómovia jedinečnú príležitosť odhadnúť celkový počet trpasličích hviezdnych systémov v okolí Mliečnej dráhy. Predbežné výpočty nám umožňujú myslieť si, že toto číslo dosahuje päťdesiat. Nájsť zvyšok skrytých „škriatkov“ bude ťažšie, pretože ich lesk je extrémne slabý. Iné zhluky hviezd im pomáhajú skryť sa a vytvárajú dodatočné pozadie pre prijímače žiarenia. Pomáha len zvláštnosť trpasličích galaxií, že vo svojom zložení obsahujú hviezdy, ktoré sú charakteristické len pre tento typ objektov. Preto po nájdení potrebných hviezdnych asociácií na obrázkoch zostáva len uistiť sa o ich skutočnej polohe na oblohe. Dostatočne veľký počet takýchto objektov však vyvoláva nové otázky pre priaznivcov takzvanej „teplej“ temnej hmoty, ktorej pohyb je rýchlejší ako v rámci teórie „studenej“ neviditeľnej látky. Vznik trpasličích galaxií je skôr možný pri pomalom pohybe hmoty, čo lepšie zaisťuje spájanie gravitačných „hrúd“ a v dôsledku toho vznik galaktických zhlukov. V každom prípade je však prítomnosť tmavej hmoty počas formovania minigalaxií povinná, a preto sa týmto objektom venuje taká veľká pozornosť. Okrem toho, podľa moderných kozmologických pohľadov, prototypy budúcich obrovských hviezdnych systémov „vyrastajú“ z trpasličích galaxií v procese zlučovania. Vďaka nedávnym objavom sa čoraz viac dozvedáme o periférii vo všeobecnom zmysle slova. Okraj slnečnej sústavy sa prejavuje novými objektmi Kuiperovho pásu, okolie našej Galaxie, ako vidíme, tiež nie je prázdne. Napokon, okrajové časti pozorovateľného vesmíru sa stali ešte slávnejšími: vo vzdialenosti 11 miliárd svetelných rokov bola objavená najvzdialenejšia kopa galaxií. Ale o tom viac v ďalšom príspevku.

Centrálna oblasť Mliečnej dráhy. V 90. rokoch 20. storočia satelit COsmic Background Explorer (COBE) skenoval celú oblohu v infračervenom svetle. Obrázok, ktorý vidíte, je výsledkom štúdie centrálnej oblasti Mliečnej dráhy. Mliečna dráha je obyčajná špirálová galaxia, ktorá má centrálnu vydutinu a predĺžený hviezdny disk. Plyn a prach na disku pohlcujú žiarenie vo viditeľnom rozsahu, čo ruší pozorovania stredu galaxie. Keďže infračervené svetlo je menej absorbované plynom a prachom, experiment DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment) na palube satelitu COBE Cosmic Background Survey deteguje toto žiarenie z hviezd obklopujúcich galaktický stred. Obrázok hore je pohľad na galaktický stred zo vzdialenosti svetelných rokov (to je vzdialenosť od Slnka do stredu našej galaxie). Experiment DIBRE využíva zariadenie chladené tekutým héliom špeciálne na detekciu infračerveného žiarenia, na ktoré je ľudské oko necitlivé.

Superpočítač (1. časť) Jeden z najrýchlejších počítačov na svete bol navrhnutý špeciálne na simuláciu gravitačnej interakcie astronomických objektov. Jeho uvedením do prevádzky dostali vedci silný nástroj na štúdium vývoja zhlukov hviezd a galaxií. Nový superpočítač s názvom GravitySimulator (simulátor gravitačnej interakcie), navrhnutý Davidom Meritom (David Merritt) z Rochester Institute of Technology (RIT), New York. Implementuje novú technológiu pre zvýšenie výkonu dosiahnuté použitím špeciálnych akceleračných dosiek Gravity Pipelines. S dosiahnutím produktivity 4 bil. operácií za sekundu GravitySimulator vstúpil do top 100 najvýkonnejších superpočítačov na svete a stal sa druhým najvýkonnejším strojom tejto architektúry. Jeho cena je $ 500 000. Podľa Universe Today je GravitySimulator navrhnutý tak, aby riešil klasický problém gravitačnej interakcie N-tela. Produktivita na úrovni 4 biliónov. operácií za sekundu umožňuje zostaviť model súčasnej interakcie 4 miliónov hviezd, čo je absolútny rekord v praxi astronomických výpočtov. Doteraz bolo možné pomocou štandardných počítačov simulovať gravitačnú interakciu nie viac ako niekoľko tisíc hviezd súčasne. Inštaláciou superpočítača na RIT túto jar, Merit a jeho spolupracovníci boli prvýkrát schopní modelovať blízky pár čiernych dier, ktoré vznikajú, keď sa spoja dve galaxie.

Superpočítač (2. časť) „Je známe, že v strede väčšiny galaxií je čierna diera,“ vysvetľuje podstatu problému Dr. Merit. Keď sa galaxie spoja, vytvorí sa jedna väčšia čierna diera. Samotný proces zlučovania je sprevádzaný pohlcovaním a súčasným vyhadzovaním hviezd nachádzajúcich sa v bezprostrednej blízkosti stredu galaxií. Zdá sa, že pozorovania blízkych interagujúcich galaxií potvrdzujú teoretické modely. Dostupný výkon počítačov však doteraz neumožňoval zostaviť numerický model na testovanie teórie. Podarilo sa nám to na prvýkrát." Ďalšou úlohou, na ktorej budú astrofyzici z RIT pracovať, je študovať dynamiku hviezd v centrálnych oblastiach Mliečnej dráhy, aby pochopili povahu formovania čiernej diery v strede našej vlastnej galaxie. Dr. Merit verí, že okrem riešenia konkrétnych rozsiahlych problémov v oblasti astronómie, inštalácia jedného z najvýkonnejších počítačov na svete urobí z Rochesterského technologického inštitútu lídra v iných oblastiach vedy. Najvýkonnejším superpočítačom je už druhý rok BlueGene / L, vytvorený spoločnosťou IBM a inštalovaný v laboratóriu Lawrence v Livermore v USA. Aktuálne dosahuje 136,8 teraflopov, no vo finálnej konfigurácii vrátane procesorov bude tento údaj minimálne dvojnásobný.

Mliečna dráha našla ďalšie štyri satelity Pred piatimi storočiami, v auguste 1519, sa portugalský admirál Fernando Magellan vydal na cestu okolo sveta. Počas plavby boli určené presné rozmery Zeme, objavená dátumová hranica a tiež dva malé hmlisté oblaky na oblohe južných zemepisných šírok, ktoré sprevádzali námorníkov za jasných hviezdnych nocí. A hoci veľký námorný veliteľ netušil o skutočnom pôvode týchto prízračných koncentrácií, neskôr nazývaných Veľký a Malý Magellanov oblak, práve vtedy boli objavené prvé satelity (trpasličie galaxie) Mliečnej dráhy. Povaha týchto veľkých zhlukov hviezd sa definitívne objasnila až začiatkom 20. storočia, keď sa astronómovia naučili určovať vzdialenosti k takýmto nebeským objektom. Ukázalo sa, že svetlo z Veľkého Magellanovho oblaku k nám prichádza 170 tisíc rokov a z Malého 200 tisíc rokov a oni sami sú obrovským zhlukom hviezd. Viac ako pol storočia boli tieto trpasličie galaxie považované za jediné v okolí našej Galaxie, no v súčasnom storočí ich počet narástol na 20, pričom posledných 10 satelitov bolo objavených do dvoch rokov! Ďalší krok pri hľadaní nových členov rodiny Mliečnej dráhy umožnili pozorovania zo Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Nedávno vedci našli na snímkach SDSS štyri nové satelity vzdialené od Zeme vo vzdialenosti 100 až 500 tisíc svetelných rokov. Nachádzajú sa na oblohe v smere súhvezdí Coma Bereniky, Psí psi, Herkules a Lev. Medzi astronómami sú trpasličie galaxie otáčajúce sa okolo stredu nášho hviezdneho systému (s priemerom približne svetelných rokov) zvyčajne pomenované podľa súhvezdí, v ktorých sa nachádzajú.Sloan Digital Sky Survey Leo IV. To znamená, že druhá takáto galaxia už bola objavená v súhvezdí Psí psy a štvrtá v súhvezdí Lev. Najväčším predstaviteľom tejto skupiny je Hercules s priemerom 1000 svetelných rokov a najmenším Coma Veronica (200 svetelných rokov). Je potešujúce, že všetky štyri minigalaxie objavila skupina Cambridgeskej univerzity (Veľká Británia) na čele s ruským vedcom Vasilijom Belokurovom.

Takéto relatívne malé hviezdne systémy možno pripísať skôr veľkým hviezdnym guľovým hviezdokopám ako galaxiám, takže vedci zvažujú použitie nového termínu „hobiti“ na takéto objekty (hobiti alebo malí gnómovia). Názov novej triedy objektov je len otázkou času. Najdôležitejšie je, že teraz majú astronómovia jedinečnú príležitosť odhadnúť celkový počet trpasličích hviezdnych systémov v okolí Mliečnej dráhy. Predbežné výpočty nám umožňujú myslieť si, že toto číslo dosahuje päťdesiat. Nájsť zvyšok skrytých „škriatkov“ bude ťažšie, pretože ich lesk je extrémne slabý. Iné zhluky hviezd im pomáhajú skryť sa a vytvárajú dodatočné pozadie pre prijímače žiarenia. Pomáha len zvláštnosť trpasličích galaxií, že vo svojom zložení obsahujú hviezdy, ktoré sú charakteristické len pre tento typ objektov. Preto po nájdení potrebných hviezdnych asociácií na obrázkoch zostáva len uistiť sa o ich skutočnej polohe na oblohe. Dostatočne veľký počet takýchto objektov však vyvoláva nové otázky pre priaznivcov takzvanej „teplej“ temnej hmoty, ktorej pohyb je rýchlejší ako v rámci teórie „studenej“ neviditeľnej látky. Vznik trpasličích galaxií je skôr možný pri pomalom pohybe hmoty, čo lepšie zaisťuje spájanie gravitačných „hrúd“ a v dôsledku toho vznik galaktických zhlukov. V každom prípade je však prítomnosť tmavej hmoty počas formovania minigalaxií povinná, a preto sa týmto objektom venuje taká veľká pozornosť. Podľa moderných kozmologických pohľadov navyše z trpasličích galaxií v procese spájania „vyrastajú“ prototypy budúcich obrovských hviezdnych sústav temnej hmoty.Vďaka nedávnym objavom sa dozvedáme čoraz viac detailov o periférii vo všeobecnom zmysle slovo. Okraj slnečnej sústavy sa prejavuje novými objektmi Kuiperovho pásu, okolie našej Galaxie, ako vidíme, tiež nie je prázdne. Napokon, okrajové časti pozorovateľného vesmíru sa stali ešte slávnejšími: vo vzdialenosti 11 miliárd svetelných rokov bola objavená najvzdialenejšia kopa galaxií. Ale o tom viac v ďalšom príspevku.