Происхождение и развитие галактик и звезд
ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ГАЛАКТИК И ЗВЁЗД
СОДЕРЖАНИЕ
1.ВВЕДЕНИЕ |
2 |
1. Происхождение и развитие галактик и звёзд |
3 |
2. Строение и эволюция Вселенной. |
6 |
3. Происхождение звезд. |
10 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
14 |
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ |
15 |
ВВЕДЕНИЕ.
Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции горячей Вселенной. По-видимому, более 15 млрд. лет назад в первичном веществе благодаря гравитационной неустойчивости началось обособление протоскоплений с характерными массами порядка 1016М Солнца. В протоскоплениях в ходе разнообразных динамических процессов происходило выделение групп протогалактик. Дальнейшая эволюция протогалактик определялась их собственным гравитационным полем и гравитацией протоскопления. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования протогалактик. Например, если галактика возникла из быстро вращающейся протогалактики, то быть ей спиральной, если из медленно вращающейся – то эллиптической1.
Реликтами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления. Своим положением они как бы очерчивают первоначальную почти сферическую форму молодой Галактики. Масса газа, не вошедшая в образовавшиеся звезды, а также выброшенная в ходе эволюции этих звезд, имела некоторый орбитальный момент и под влиянием тяготения системы опускалась к плоскости симметрии, образуя диск. Здесь в самых плотных фрагментах газа зарождалось новое поколение звезд.
К началу нашего века границы разведанной Вселенной раздвинулись настолько, что включили в себя Галактику. Многие, если не все, думали тогда, что эта огромная звездная система и есть вся Вселенная в целом.
Но вот в 20-е годы были построены новые крупные телескопы, и перед астрономами открылись совершенно неожиданные горизонты. Оказалось, что за пределами Галактики мир не кончается. Миллиарды звездных систем, галактик, похожих на нашу и отличающихся от нее, рассеяны тут и там по просторам Вселенной.
Фотографии галактик, сделанные с помощью самых больших телескопов, поражают красотой и разнообразием форм: это и могучие вихри звездных облаков, и правильные шары, а иные звездные системы вообще не обнаруживают никаких определенных форм, они клочковаты и бесформенны. Все эти типы галактик спиральные, эллиптические, неправильные, - получившие названия по своему виду на фотографиях, открыты американским астрономом Э. Хабблом в 20 30-е годы нашего века.
1. Происхождение и развитие галактик и звёзд.
Небесные тела находятся в непрерывном движении и изменении. Десятки тысяч лет назад небо Земли украшали фигуры других созвездий, миллиарды лет назад вообще еще не было Земли, Луны, планет, Солнца, многих звезд и галактик. Когда и как именно они произошли, наука стремится выяснить, изучая небесные тела и их системы. Раздел астрономии, занимающийся проблемами происхождения и эволюции небесных тел, называется космогонией.
Современные научные
космогонические гипотезы –
Подтверждаются те гипотезы, которые не только могут объяснить известные из наблюдений факты, но и предсказать новые открытия.
Звезды возникали в ходе эволюции галактик. Большинство астрономов считают, что это происходило в результате сгущения (конденсации) облаков диффузной материи, которые постепенно формировались внутри галактик. Одна из исходных предпосылок такой гипотезы состоит в том, что, как показывают наблюдения, «молодые» звезды всегда тесно связаны с газом и пылью. Эти звезды и диффузная материя концентрируются в спиральных ветвях галактик. Местами наиболее интенсивного звездообразования считаются массы холодного межзвездного вещества, которые называются газово-пылевыми комплексами.
Наиболее изученный
газово-пылевой комплекс нашей
Галактики находится в
Одно из основных отличий протозвезды от звезды заключается в том, что в протозвезде еще не происходят термоядерные реакции, то есть в ней нет еще основного источника энергии обычных звезд. Термоядерные реакции начинаются, когда в процессе сжатия протзвезды температура ее недрах станет порядка 107 К. С этого времени стадия сжатия звезды прекращается: сила внутреннего давления газа теперь уже может уравновесить силу тяготения внешних частей звезды.
Стадия сжатия звезд,
массы которых значительно
Стадию сжатия сменяет
стационарная стадия, сопровождающаяся
постепенным «выгоранием»
А поскольку светимость звезды пропорциональна примерно четвертой степени ее массы, то массивные звезды, массы которых в несколько раз больше массы Солнца, эволюционируют быстрее. Они находятся в стационарной стадии только несколько миллионов лет, а звезды, подобные Солнцу – миллиарды лет.
Когда весь водород
в центральной области звезды
превратится в гелий, внутри звезды
образуется гелиевое ядро. Теперь
уже водород будет
Заключительный этап жизни звезды, как и вся ее эволюция, решающим образом зависит от массы звезды. Внешние слои звезд, подобных нашему Солнцу (но с массами, не большими 1,2 массы Солнца), постепенно расширяются и в конце концов совсем покидают ядро звезды. На месте гиганта остается маленький и горячий белый карлик. Белых карликов в мире звезд много. Это значит, что многие звезды превращаются в белых карликов, которые затем постепенно остывают, становясь «потухшими звездами».
Иная судьба у более
массивных звезд. Если масса звезды
примерно вдвое превышает
Внутри звезд в ходе
термоядерных реакций может
Дальнейшее развитие
науки покажет, какие из сегодняшних
представлений о происхождении
галактик и звезд окажутся
правильными. Но нет сомнения
в том, что звезды рождаются, живут,
умирают, а не есть однажды
созданные и вечно неизменные
объекты Вселенной; звезды рождаются
группами, причем процесс
2. Строение и эволюция Вселенной.
Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве, но вся Вселенная бесконечна и вечна, так как она является вечно самодвижущейся материей. Вселенная это всё существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества звездных миров и звездных систем.
Звезды во Вселенной
объединены в гигантские
В центре Галактики расположено ядро диаметром 10002000 пк – гигантское уплотненное скопление звезд. Оно находится от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто плотной завесой облаков, что препятствует визуальным и фотографическим наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики. В состав ядра входит много красных гигантов и короткопериодических цефеид5.
Звезды верхней части
главной последовательности, а особенно
сверхгиганты и классические
цефеиды, составляют более молодые
население. Оно располагается дальше
от центра и образует
Известно более 100 шаровых
и сотни рассеянных скоплений,
но в Галактике последних
Внешний вид галактик чрезвычайно разнообразен, и некоторые из них очень живописны.
В основном классификация галактик делится на 3 вида: эллиптические – обозначаемые Е (elliptical); спиральные (Spiral); неправильные – обозначаемые (irregular)7.
Эллиптические галактики
внешне невыразительные. Они имеют
вид гладких эллипсов или
С несколько однообразными
эллиптическими галактиками
Перечисленные до сих
пор типы галактик
Неправильная форма
у галактики может быть
В отдаленном прошлом
материя в нашей области
Наблюдения показывают,
что галактики, подобно звездам,
группирующиеся в рассеянные
и шаровые скопления, также объединяются
в группы и скопления
От наиболее удаленных метагалактических объектов свет идет до нас много миллионов лет. Но все-таки нет оснований утверждать, что метагалактика это вся Вселенная. Возможно, существуют другие, пока не известные нам метагалактики.
Расширение Метагалактики
проявляется только на уровне
скоплений и сверхскоплений
3. Происхождение звезд.
Сейчас установлено, что звезды и звездные скопления имеют разный возраст, от величины порядка 1010 лет (шаровые звездные скопления) до 106 лет для самых молодых (рассеянные звездные скопления и звездные ассоциации).
Многие исследователи
предполагают, что звезды образуются
из диффузной межзвездной
Сам процесс формирования
звезд из диффузной среды
Расчеты показывают, что
необходимые условия могут
В качестве косвенного
подтверждения могут
Очень многое в процессе
звездообразования остается не
ясным. Не все исследователи
Итак, пусть по каким-то причинам облако межзвездной материи достигло критической массы и начался процесс гравитационной конденсации. Пылевые частицы и газовые молекулы падают к центру облака, потенциальная энергия гравитации переходит в кинетическую, а кинетическая энергия в результате столкновений – в тепло. Облако нагревается и вследствие увеличения температуры возрастает его излучение. Оно превращается в протозвезду (звезда в начальной стадии развития). Судя по тому, что молодые звезды наблюдаются группами, можно думать, что в начале процесса гравитационной конденсации облако межзвездной материи разбивается на несколько частей и одновременно образуется несколько протозвезд.
Полный поток энергии,
излучаемой протозвездой, определяется,
как можно показать, обычным законом
масса – светимость, но размеры
протозвезды значительно
Сначала "выгорает"
дейтерий, а затем литий, бериллий
и бор. Сжатие в результате
выделения дополнительной
превращается в обычную
звезду главной
Время гравитационного сжатия сравнительно невелико. Оно зависит от массы протозвезды. Чем больше масса, тем быстрее протекает процесс гравитационной конденсации. Протозвезды, имеющие такую же массу, как Солнце, сжимаются за 108 лет. Так как сжатие происходит быстро, наблюдать звезды в этой первой наиболее ранней стадии эволюции трудно.
Предполагается, что в
этой стадии находятся
Многие наблюдаемые звезды являются сравнительно молодыми объектами, а некоторые из них возникли тогда, когда на Земле уже был человек.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В далекой древности люди замечали на ночном небе протянувшуюся через весь небосвод бледную светящуюся полосу, которую назвали Млечным Путем. Потом, много позже, благодаря наблюдениям Галилея, стало известно, что Млечный Путь – это множество далеких и потому неярких звезд. Они и сливаются в одно тусклое свечение. Тогда возникла гипотеза о том, что Солнце, все видимые звезды, в том числе и звезды Млечного Пути, принадлежат к одной огромной системе. Такую систему назвали Галактикой.
Очень долгими были
споры о происхождении
Все звезды рождены в плазме ядер галактик и выведены ими на первоначальную орбиту в виде быстровращающейся вокруг своей оси плотной слоистой нейтронной сферы, имеющей в ядре температуру близкую к абсолютному нулю. Вращаясь по спирали вокруг ядра галактики звезды от него удаляются, т.е. звездные системы расширяющиеся. Звезды, рожденные первыми, в настоящее время находятся на периферии галактики, молодые – вблизи ее центра11.
Звезда – небесное тело, по своей природе сходное с Солнцем, вследствие огромной отдалённости видимое с Земли как светящаяся точка на ночном небе. Звёзды представляют собой массивные самосветящиеся газовые (плазменные) шары, образующиеся из газово-пылевой среды (главным образом из водорода и гелия) в результате гравитационного сжатия. Звёзды часто называют главными телами Вселенной, поскольку в них заключена основная масса светящегося вещества в природе.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
Агекян Т.А. Звезды, галактики, мегагалактики. – М., Наука, 1981.
Вселенная, астрономия, философия. – М., МГУ, 1988.
Дубнищева, Т. Я. Концепции современного естествознания: Учеб. для студентов высш. учеб. заведений. – Новосибирск: ЮКЭА, 2004. – 830 с.
Идлис Г.М. Революции в астрономии, физике и космологии. – М.: 2003.
Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов. – М.: 2003. – 519 с.
Клишишин И.А. Астрономия наших дней. – М.: Наука. – 2004.
Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов/В. Н. Лавриненко В. П. Ратников, В. Ф. Голубь и др. – М.: Издательское объединение "ЮНИТИ", 2002. – 271 с.
Концепции современного естествознания. / Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448с.
Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.
Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. – М., 1993.
Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов / Г. И. Рузавин. – М.: Культура и спорт: ЮНИТИ, 2002. – 286 с.
Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. – М., Мир, 1982.
Шама Д. Современная космология. Перевод с английского. – М.: 2001.
Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь, смерть. – М., 1984.
2 Клишишин И.А. Астрономия наших дней. – М.: Наука. – 2004.
3 Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь, смерть. – М., 1984.
4 Вселенная, астрономия, философия. – М., МГУ, 1988.
5 Идлис Г.М. Революции в астрономии, физике и космологии. – М.: 2003.
6 Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. – М., 1993.
7 Концепции современного естествознания. / Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448с.
8 Агекян Т.А. Звезды, галактики, мегагалактики. – М., Наука, 1981.
9 Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.
10 Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов / Г. И. Рузавин. – М.: Культура и спорт: ЮНИТИ, 2002. – 286 с.
11 Шама Д. Современная космология. Перевод с английского. – М.: 2001.
1 1 Шама Д. Современная космология. Перевод с английского. – М.: 2001.