§ 29. Звёздные системы — галактики.

1. Охарактеризуйте типы галактик по классификации Э. Хаббла. Чем эллиптические и неправильные галактики отличаются от спиральных? К какому типу относится наша Галактика?

Охарактеризуйте типы галактик по классификации Э. Хаббла. Чем эллиптические и неправильные галактики отличаются от спиральных? К какому типу относится наша Галактика?

Эллиптические галактики в проекции на небесную сферу выглядят как круги или эллипсы. Галактика состоит только из жёлтых и красных звёзд, а их количество плавно убывает от центра к краю. Сама галактика вращается с медленной скоростью, звёзды в этой системе вращаются в разных плоскостях. Звёзды в эллиптической галактике практически не имеют газа, пыли и молодых звёзд высокой светимости. Около половины известных галактик — спиральные.

Спиральные галактики имеют сплюснутую систему с центральным уплотнением, где располагается ядро, и заметную спиральную структуру. Размеры этих галактик могут достигать 40 кпк, а светимость — $10^{11}$ светимостей Солнца. В пространстве таких систем можно наблюдать две или более клочковатые спиральные ветви.

Около половины спиральных галактик в центре имеют почти прямую звёздную перемычку, от которой закручиваются спиральные рукава. Такие галактики называются спиральными с перемычкой.

Наша Галактика — спиральная.

2. Сформулируйте и объясните закон Хаббла.

Закон Хаббла можно сформулировать таким образом: относительное увеличение длин волн линий в спектрах галактик пропорционально расстоянию $r$ до них, т.е. $r=\dfrac{λ-λ_0}{λ_0}.$

Предполагая, что явление красного смещения обусловлено движением галактик со скоростью $v_r$ по лучу зрения в направлении от наблюдателя, можем найти лучевую скорость галактики по измеренному относительному смещению длины волны спектральных линий:

$$v_r=\dfrac{c(λ-λ_0)}{λ_0}.$$

С учётом закона Хаббла можно записать:

$$v_r=Hr,$$

где $H$ — коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла. Коэффициент Хаббла показывает, на сколько километров в секунду возрастает скорость галактик с увеличением расстояния до них на 1 Мпк. Значение $H$ постоянно уточняется, по различным оценкам оно заключено в пределах от 50 до 80 км/(с·Мпк). При расчётах чаще всего принимают $H=75$ км/(с·Мпк).

3. Как оценивают массы галактик?

Для этого нужно выяснить, на каких линейных скоростях вращаются их внешние части. Затем сравнив смещения спектральных линий в различных частях системы, находят скорости вращения $v$ галактики.

4. На каком расстоянии находится галактика, если скорость её удаления равна 20 000 км/с?

Дано:

$v_r=20\,000\, км/с,$

$D-?$

Решение:

$v_r=H·D;$ $D=\dfrac{v_r}{H};$

Возьмём постоянную Хаббла $H,$ равной $80\, км/(с · Мпк), тогда$

$D=\dfrac{20\,000}{80}= 2.5·10^2\, пк.$

Ответ: $2.5·10^2\, пк.$

5. Сколько времени придётся ждать ответа на радиотелеграмму, отправленную к галактике Андромеды, расстояние до которой 0,69 Мпк?

6. Каково расстояние до галактики, если в ней обнаружена новая звезда, видимая звёздная величина которой $18^m$, а абсолютная звёздная величина $-7^m?$

Каково расстояние до галактики, если в ней обнаружена новая звезда, видимая звёздная величина которой $18^m$, а абсолютная звёздная величина $-7^m?$

Дано:

$m=18^m,$
$μ=-7^m.$

$D-?$

Решение:

$μ=m+5-\text{lg}D;$
$\text{lg}D=0.2(m-μ)+1;$
$\text{lg}D=0.2(18+7)+1;$
$D=10^6\, пк.$

Ответ: $10^6\, пк.$