Что представляют собой Магеллановы Облака? Варианты: два шаровых скопления; облака межзвёздной пыли в нашей Галактике; ближайшие галактики-спутники неправильного типа; далёкие квазары.

ближайшие галактики-спутники неправильного типа

Каково примерное расстояние до Туманности Андромеды? Варианты: около 2,5 тыс. световых лет; около 2,5 млн световых лет; около 2,5 млрд световых лет; около 25 световых лет.

около 2,5 млн световых лет

Какую галактику можно увидеть невооружённым глазом в Северном полушарии как туманное пятнышко? Варианты: Большое Магелланово Облако; Туманность Андромеды (M31); галактику Водоворот; Сомбреро.

Туманность Андромеды (M31)

Тема 9 · Астрономия

Другие галактики. Закон Хаббла

Типы галактик, определение расстояний, закон Хаббла, активные ядра и квазары. 100 заданий на отработку.

Родителю: как помочь с темой «Другие галактики. Закон Хаббла»

В теме 5 подтем: Закон Хаббла, Красное смещение и расстояние, Красное смещение, Типы галактик, Закон Хаббла, активные ядра и квазары.

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Наша Галактика — лишь одна из сотен миллиардов. Почти все галактики удаляются от нас, и чем дальше галактика, тем быстрее она уходит — как изюминки в поднимающемся тесте: каждая отдаляется от остальных, и дальние — быстрее.

В 1920-х годах Э. Хаббл доказал, что спиральные «туманности» — это другие звёздные системы, далеко за пределами Млечного Пути, и предложил классификацию галактик.

Типы галактик

«Камертон Хаббла»; неправильные галактики (Ir) стоят отдельно

Обозначение	Тип	Особенности
E	эллиптические	без рукавов; газа и молодых звёзд почти нет
S	спиральные	диск с рукавами, много газа и молодых звёзд
SB	спиральные с перемычкой	рукава отходят от концов перемычки (бара)
Ir	неправильные	без правильной формы

Млечный Путь — спиральная галактика. Ближайшая крупная соседка — спиральная Туманность Андромеды (≈ 2,5 млн световых лет). Магеллановы Облака — неправильные галактики-спутники нашей. Вместе с Андромедой мы входим в Местную группу галактик; группы и скопления галактик — крупнейшие связанные тяготением системы.

Закон Хаббла

Скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до неё (Э. Хаббл, 1929).

v = H \cdot d

v

— скорость удаления, км/с;

d

— расстояние, Мпк;

H \approx 70 \frac{км}{с \cdot Мпк}

— постоянная Хаббла

Каждая точка — галактика; они ложатся около прямой

v = 70 d

$d = 5$ Мпк: $v = 70 \cdot 5 = 350$ км/с. $d = 85$ Мпк: $v = 70 \cdot 85 = 5950$ км/с.

Красное смещение → расстояние

Скорость удаления находят по красному смещению линий в спектре галактики (эффект Доплера): линии сдвинуты в сторону длинных волн.

v = c \cdot \frac{Δ λ}{λ _{0}}, d = \frac{v}{H}

λ_{0}

— лабораторная длина волны линии,

Δ λ

— её смещение,

c = 300000

км/с — скорость света

$λ_{0} = 750$ нм, $Δ λ = 5, 95$ нм, $H = 70$ . Расстояние?

$v = 300000 \cdot \frac{5 , 95}{750} = 2380$ км/с.
$d = \frac{2380}{70} = 34$ Мпк.

Для $Δ λ = 6, 65$ нм: $v = 2660$ км/с, $d = 38$ Мпк.

Больше красное смещение → быстрее удаляется → дальше. Сравнивая две галактики, достаточно посмотреть, у какой линия сдвинута сильнее.

Смещение $Δ λ$ делят на лабораторную длину волны $λ_{0}$ , а не на наблюдаемую. И не забудьте второй шаг — деление на $H$ .

Активные ядра и квазары

У некоторых галактик центр излучает намного больше, чем все звёзды галактики вместе, — это активные ядра. Источник энергии — вещество, падающее на сверхмассивную чёрную дыру в центре и раскаляющееся в аккреционном диске.

Квазары — самые мощные активные ядра. На снимке они выглядят как звёзды, но по огромному красному смещению видно, что они находятся на расстояниях в миллиарды световых лет — это самые далёкие из ярких объектов Вселенной.

Местная группа и скопления

Местная группа — несколько десятков галактик. Крупнейшие: Туманность Андромеды (M31), Млечный Путь и галактика Треугольника (M33); остальные — карликовые, в том числе Магеллановы Облака.
Галактики в группах и скоплениях удерживает взаимное тяготение. Ближайшее к нам крупное скопление — скопление в Деве (около 16–17 Мпк).
Туманность Андромеды приближается к нам — в её спектре линии смещены в фиолетовую сторону. Через несколько миллиардов лет она и Млечный Путь сольются.
При столкновении галактик искажаются их формы и вспыхивает звездообразование в сжатом газе, но сами звёзды почти не сталкиваются: расстояния между ними огромны.

Разбегание галактик не означает, что мы в центре Вселенной: из любой галактики картина расширения выглядит одинаково — все остальные удаляются.

Как измеряют расстояния до галактик

Расстояние	Метод
близкие галактики	по цефеидам: период даёт светимость, сравнение с видимым блеском — расстояние
очень далёкие	по сверхновым типа Ia — «стандартным свечам» с почти одинаковой светимостью в максимуме
любые далёкие	по красному смещению и закону Хаббла $d = \frac{v}{H}$

Зная постоянную Хаббла, оценивают возраст Вселенной: $t \approx \frac{1}{H} \approx 14$ млрд лет.

Гравитационная линза — массивное тело (галактика, скопление), которое своим тяготением искривляет путь света от более далёкого источника; источник виден искажённым или в нескольких изображениях.

Радиогалактики, джеты, квазары

Радиогалактика — галактика с очень мощным радиоизлучением; оно идёт из активного ядра и огромных облаков по бокам.
Джеты — узкие струи вещества, выбрасываемые из активного ядра почти со скоростью света.
Квазар — далёкий объект с активным ядром, светимость которого превосходит светимость целой галактики. Квазары видны с огромных расстояний, и свет от них показывает Вселенную такой, какой она была миллиарды лет назад.

Посмотреть и посчитать

Модели

Эффект Доплера

Серия: 0