Печать

[zloradovich]

     фок Гюнце, у Вайнберга нейтрино вышли из равновесия с другими частицами когда температура Вселенной упала до 10 миллиардов, это примерно от секунды до полутора секунд от начальной сингулярности. Но это процесс постепенный, они еще некоторое время могли оказывать влияние. Правда, как Вы говорите, до возраста фотонного реликтового фона это действительно практически сошло на нет. Но может быть не всё так просто. Даже в ядре звезды некоторые реакции идут очень медленно, поскольку зависят от слабого взаимодействия. Шанс вступить в такую реакцию у отдельного ядра выпадает за время большее чем время жизни звезды.  Плотность нейтрино для этого может быть не безразлична.  Однако, речь об очень медленных процессах. Так что я соглашусь, что на взрывы сверхновых это не должно влиять.

     Популяризаторы астрономии очень часто упоминают, но ни разу не смогли внятно объяснить кое-что о расширении Вселенной.
    Часто рассказывают, что если плотность Вселенной больше некоторой критической то Вселенная замкнутая, а если плотность меньше, то открытая. Но ведь Вселенная расширяется. Это значит, что плотность меняется. Даже если сейчас плотность ниже критической, то раньше она точно была выше критической!
     Это получается, что Вселенная была замкнутая, но вывернулась что ли?  Что-то тут не так или объяснить простыми словами не могут?

[фок Гюнце]

     фок Гюнце, у Вайнберга нейтрино вышли из равновесия с другими частицами когда температура Вселенной упала до 10 миллиардов, это примерно от секунды до полутора секунд от начальной сингулярности.

Здесь, если позанудствовать,  сам собой возникает, конечно, вопрос, откуда известна масса нейтрино - пока, в лучшем случае, известно только примерное ограничение сверху на сумму масс флейворов (0,00000022 массы электрона, не более). А говоря очень формально, и само количество флейворов нейтрино неизвестно - хотя, конечно, измеренное по угловому распределению регулярных неоднородностей реликтового фона значение 3,26±0,35 - это все же три, и как раз три флейворов нейтрино нам известны.
Так что так уж точно определить это время не так просто.
Ну, да ладно - на последующую историю нуклеосинтеза до рекомбинации это все равно влиять не могло; а уж на термоядерные реакции последующих сотен миллионов и миллиардов лет - тем более.

Но это процесс постепенный, они еще некоторое время могли оказывать влияние.

/*С любопытством*/ Какое?
Расширение Вселенной с падением плотности энергии - процесс непрерывный; термодинамическое равновесие первых секунд при тех величинах горизонта было строгим; откуда разброс энергий частиц, необходимый для того, чтобы процесс отделения нейтрино от остального вещества длился сколько-нибудь значимое время?

Правда, как Вы говорите, до возраста фотонного реликтового фона это действительно практически сошло на нет. Но может быть не всё так просто. Даже в ядре звезды некоторые реакции идут очень медленно, поскольку зависят от слабого взаимодействия. Шанс вступить в такую реакцию у отдельного ядра выпадает за время большее чем время жизни звезды.

Разумеется. Но отчего этот шанс, сиречь интенсивности реакций, вдруг изменился со временем?

Плотность нейтрино для этого может быть не безразлична.

Да, если речь идёт о величинах, характерных, скажем, для нейтринного потока при взрыве сверхновой типа II. Но таких нейтринных полей с момента отделения нейтрино уже не бывает. 
 

     Популяризаторы астрономии очень часто упоминают, но ни разу не смогли внятно объяснить кое-что о расширении Вселенной.
    Часто рассказывают, что если плотность Вселенной больше некоторой критической то Вселенная замкнутая, а если плотность меньше, то открытая. Но ведь Вселенная расширяется. Это значит, что плотность меняется. Даже если сейчас плотность ниже критической, то раньше она точно была выше критической!
     Это получается, что Вселенная была замкнутая, но вывернулась что ли?  Что-то тут не так или объяснить простыми словами не могут?

Понимаете, критическая плотность обычно приводится в виде ρ_с = 3Н²/(8πG), где Н - постоянная Хаббла, а G - гравитационная постоянная.
Ну, а если вспомнить, что в норме для любого момента времени при равномерном расширении Н = 1/Т, где Т - текущий возраст Вселенной, получаем ρ_с ~ Т^-2. Критическая плотность снижается со временем.
И если сейчас плотность - критическая (а Вселенная плоская, и средняя сумма углов треугольников в ней равна 180°), то и раньше она была критической (а Вселенная плоской), и позже останется  критической (а Вселенная плоской).
Есть, конечно, модели, в которых плотность в будущем будет ниже критической - но они сомнительны. И весьма.

[фок Гюнце]

Интересное

На расстоянии около 160 миллионов световых лет от нас есть интересная галактика NGC 3393. Обычно ее считают спиральной галактикой с баром.
Вот она какая.

По активности ядра галактика относится к сейфертовским (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76866#msg76866).

Присмотревшись (внимательно присмотревшись!), нетрудно понять, что структура галактики не слишком обычна для обыкновенных спиральных галактик с баром. Бар виден, балдж виден - а вот что такое старая (судя по желтому цвету - это значит, что в ней больших короткоживущих голубых звезд уже не осталось) обрамленная кольцеобразной голубой зоной звездообразования  центральная область? И отчего столь бледна и неплотна остальная, периферийная часть галактики, в которой даже рукава видны лишь по областям звездообразования?

Если присмотреться к галактике получше - а именно, посмотреть на ее комбинированное (оптика плюс рентген) изображение, все станет еще интереснее: 

Здесь оптическое изображение золотистое, ренгеновское - синее.
Голубой цвет - мягкий рентген. Это - излучение горячего газа, демонстрирующее активность ядра, нагревающего и выбрасывающего газ в централной области галактики.
А на вставке справа сверху - более жесткое рентгеновское излучение. Очень горячий, десятки и сотни миллионов градусов, газ. И две яркие области. Это уже - внутренние части двух аккреционных дисков в центре галактики.
Да, сверхмассивная черная дыра в этой галактике - двойная. Кстати, ближайшая к нам двойная сверхмассивная черная дыра.

Ну, и чтобы не интриговать далее - выводы вкратце.

Галактика NGC 3393 является продуктом слияния двух галактик - крупной спиральной и небольшой эллиптической - произошедшего немногим более миллиарда лет назад. В результате такого слияния галактик разных масс структура спиральной галатики, как бар, так и балдж, состоящие из старых красных звезд, ухитрилась сохраниться и осталась достаточно четко наблюдаемой, хотя сама галактика приобрела необычные черты. Зато на нее "наделась" морфология захваченного маленького эллиптикала.

При этом от каждой из родительских галактик NGC 3393 унаследовала по центральной сверхмассивной черной дыре. В результате в данный момент в ядре NGC 3393 находятся две обращающиеся вокруг общего центра масс черные дыры массами примерно в миллион и восемьсот тысяч масс Солнца, разделенные очень малым расстоянием в 490 световых лет.
Двойных сверхмассивных черных дыр известно, как я говорил, не так уж мало, и все такие системы образуются при слиянии галактик - но наблюдать двойную дыру в центре спиральной галактики, сохранившей типичную спиральную структуру, достаточно необычно.

[фок Гюнце]

Segue 2

Полюбуйтесь галактикой Segue 2...

Она является очень хорошим примером того, зачем нужно определять понятие галактики и отличать галактики от шаровых звездных скоплений.

Обычные шаровые звездные скопления насчитывают от десяти тысяч до миллиона звезд. В галактике Segue 2 - карликовой сферической галактике класса dSph, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818, былой жертве эффекта Матфея http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77234#msg77234 и, особенно, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726 - насчитывается всего лишь чуть больше тысячи звезд, так что она не тянет даже на небольшое звездное скопление. Светимость галактики в триста раз превышает солнечную, то есть, эта, с позволения сказать, галактика сравнима по яркости с небольшой звездой-гигантом и далеко уступает звездам - сверхгигантам (яркость галактики в несколько сотен раз слабее, например, яркости Бетельгейзе или в шестнадцать тысяч раз меньше яркости знаменитой эты Киля. А чемпиону по светимости - звезде R136a1 в Большом Магеллановом Облаке - она уступает почти в тридцать тысяч раз).

Но тем не менее, это странное небесное создание - галактика. Изучение скоростей звезд, входящего в ее состав, показывает, что ее суммарная масса по оценкам равна примерно шестистам тысячам масс Солнца. И, соответственно, примерно 99,9% ее массы составляет темная материя, а видимое вещество весит примерно лишь одну тысячную ее массы.  Металличность звезд галактики уступает солнечной на два порядка, звездообразование в ней прекратилось не менее десяти миллиардов лет назад.

И вот тут стоит задуматься о том, что в обыденной жизни при слове "галактика" представляются миллиарды, сотни миллиардов и триллионы звезд... Ан, нет, вот Вам, скромный батальон, вполне обоснованно причтенный к полноценным армиям. И вот тут стоит осознать, что в нашей Вселенной примерно 90% галактик имеют светимость, уступающую светимости любой звезды класса О.

[passer-by]

И вот тут стоит задуматься о том, что в обыденной жизни при слове "галактика" представляются миллиарды, сотни миллиардов и триллионы звезд... Ан, нет, вот Вам, скромный батальон, вполне обоснованно причтенный к полноценным армиям. И вот тут стоит осознать, что в нашей Вселенной примерно 90% галактик имеют светимость, уступающую светимости любой звезды класса О.

Именно так всегда и представлялось. 

[фок Гюнце]

Список ближайших к нам и к Млечному пути галактик

1. Карликовая галактика Большого Пса. Удалена от центра Млечного пути на 42 kly (тысяч световых лет), от Солнца - на 25 kly (ее центр находится к нам ближе,чем центр нашей собственной Галактики). Насчитывает около миллиарда звезд. Практически разрушена гравитацией Млечного пути, ее звезды образуют звездный поток http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg112865#msg112865, опоясывающий нашу Галактику в три оборота.
2. Карликовая эллиптическая галактика в Стрельце. Удалена от центра Млечного пути на 50 kly, от нас - на 65 kly. Диаметр галактики - около 10 kly.
3. Segue 2 в Овне. Чуть ли не самая маленькая из известных галактик (меньше ее только Willman 1, имеющая зато чуть большую яркость). О ней - в предыдущем посте. Насчитывает несколько тысяч звезд - меньше, чем любое шаровое звездное скопление. При этом ее масса равна 550 тысячам солнечных, и 99,9% массы галактики составляет темная материя.
4. Карликовая галактика Большой Медведицы II. Удалена от центра Млечного пути на 98 kly. Крошечная галактика размерами 815х408 световых лет насчитывает несколько тысяч звезд и имеет яркость, меньшую, чем, к примеру, Канопус.
5. Карликовая галактика Волопас II. Удалена на 136 kly. Светимость - всего тысяча солнечных, более 99% массы галактики определяются темной материей.
6. Карликовая галактика Волос Вероники. Удалена на 137 kly. Яркость - 3700 солнечных, также состоит практически только из темной материи (суммарная масса - около 1,2 миллиона солнечных).
7. Карликовая галактика Волопас III. Удалена на 150 kly. Яркость - 18000 солнечных, диаметр - около тысячи световых лет.

Особенностью всех перечисленных галактик является то, что их звездное население принадлежит ко II типу (звезды второго поколения) и насчитывает около 12 миллиардов лет от роду, то есть эти галактики - очень старые, не переживавшие звездообразования с момента формирования и относящиеся к древнейшему типу галактик Вселенной. Причины того, что они маленькие и тусклые, приведены здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726.
И только на восьмом месте находится ярчайший и крупнейший спутник Млечного пути - Большое Магелланово облако (LMC). Удалено на 163 kly. Содержит 30 миллиардов звезд, имеет массу в 3% массы Млечного пути и размер - до 20 kly. Является достаточно крупной галактикой с весьма активным звездообразованием. О нем - http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91753#msg91753.
А вот Малое Магелланово облако (SMC), удаленное примерно на 197 kly и насчитывающее 1,5 миллиарда звезд, по расстоянию от Млечного пути находится лишь на одиннадцатом месте - карликовые галактики Малой Медведицы и Волопас I находятся на 3 - 5 тысяч световых лет ближе.
А вообще, на расстоянии менее восьмисот тысяч световых лет находится не менее двадцати пяти галактик-спутников Млечного пути.

Для сравнения: Млечный путь имеет массу от одного до двух триллионов солнечных масс (скорее всего, ближе к верхнему пределу), насчитывает около двухсот-трехсот (примерно) миллиардов звезд и имеет диаметр около 120 kly.
Ну, и просто, чтобы напомнить - шаровое скопление ω Центавра, расположенное от нас в 18300 световых годах, является остатком древней карликовой галактики, поглощенной Млечным путем. Можно попытаться принять его за ближайшую галактику, расположенную внутри нашей родной (хотя этого никто не делает). Напомню, что оно такое не одно  есть еще и 47 Тукана, и  FSR 1758 http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg112996#msg112996.
Замечу, кстати, что и по массе, и по светимости эти поглощенные галактики заметно превосходят большинство галактик приведенного списка. Так что если наша Галактика прихватила в прошлом галактики типа Willman 1 или Segue 2, найти их нынче будет практически невозможно - и тут мы вспомним, например, звездный поток GD-1 http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg112865#msg112865. Или Гиады http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91895#msg91895.

[фок Гюнце]

И вот тут стоит задуматься о том, что в обыденной жизни при слове "галактика" представляются миллиарды, сотни миллиардов и триллионы звезд... Ан, нет, вот Вам, скромный батальон, вполне обоснованно причтенный к полноценным армиям. И вот тут стоит осознать, что в нашей Вселенной примерно 90% галактик имеют светимость, уступающую светимости любой звезды класса О.

Именно так всегда и представлялось. 

А галактика - это скопление темной материи. Если что-то видимое к ней и притянулось - это уже не принципиально (хотя видимая материя на галактику все же как-то действует - вспомним, например, гравитационную обратную связь http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91945#msg91945 и ее последствия).   

[фок Гюнце]

Хорошая вещь - научный язык...

"Очевидно, что покраснение эллиптических галактик с ростом их светимости и обрезание наблюдаемого распределения их звезд по металличности на высоких значениях однозначно подтверждают зависимость интенсивности галактического ветра в эллиптических галактиках от их массы".
Ну, и возражение:
"Указанный факт на самом деле не столь очевиден, поскольку как наблюдаемая для эллиптических галактик зависимость "цвет-светимость", так и обрезание распределения звезд на высоких значениях металличности могут определяться ранними событиями сухого мерджинга, характерными для массивных галактик".
Просто и изящно. Если понять, что сказано...
Очевидно же!

В общем, в переводе на человеческий язык, сказано в диалоге следующее:

Известно, что эллиптические галактики обладают интересным свойством - с ростом их абсолютной светимости их показатель цвета также растет. То есть, чем ярче эллиптические галактики, тем в среднем они являются более красными.
Также известно, что изначально во Вселенной существовали практически только водород и гелий, а более тяжелые элементы (металлы) образовывались заметно позже, после образования звезд и в результате их эволюции. Звезды первого поколения в начале жизни металлов в составе не имели, звезды второго поколения, образовывавшиеся из материала, обогащенного остатками жизнедеятельности звезд первого поколения, имели металлов немного, а звезды последующих поколений имели металлов больше.
У эллиптических галактик большой светимости отмечается обрезание звезд по металличности - практически все звезды имеют металличность (содержание элементов тяжелее гелия) не выше некоторого порогового значения, варьирующегося в зависимости от массы галактики, а звезды большей металличности практически отсутствуют.
Что это все означает...

Изначально в галактике могут рождаться звезды разных масс. Мы знаем, что, чем звезда больше по массе, тем она является более яркой. Но это еще не все - маленькие звезды являются более красными, а большие - более голубыми, то есть, показатель цвета звезды падает с ростом ее массы. Таким образом, учитывая, что именно большие яркие голубые и белые звезды вносят основной вклад в светимость (хотя их и меньше), изначально объект, в котором только что произошло или происходит звездообразование, является и выглядит ярким и голубым.
Однако продолжительность жизни звезды существенным образом зависит от ее массы и с ростом массы быстро падает. Массивные голубые звезды массами выше пятидесяти солнечных с показателем цвета B-V, равным -1 и менее, живут несколько миллионов лет, бело-голубые с показателями цвета в районе от нуля до -1 - несколько десятков миллионов лет, белые с показателем цвета нуль и несколько более - несколько сотен миллионов лет, а желтые (как наше Солнце) с показателями цвета более 0,5 - несколько миллиардов лет. Таким образом, если звездообразование в галактике прекратилось, то в дальнейшем галактика начинает краснеть за счет того, что в ней умирают голубые и белые звезды, а остаются лишь желтые и красные. И чем дольше времени прошло со времени прекращения звездообразования, тем более красной является галактика - в ней начинают умирать еще и желтые звезды.
Таки образом, покраснение эллиптических галактик с ростом их светимости означает, что чем выше светимость галактики (определяемая количеством звезд в ней), тем раньше в ней закончилось звездообразование. Казалось бы, парадоксальный вывод - интуитивно ожидаешь, что все должно быть наоборот: чем больше звезд в галактике, тем дольше они образовывались... А все обстоит наоборот - чем больше звезд в эллиптической галактике, тем раньше в ней прекратилось звездообразование (в самых массивных - не один миллиард лет назад). Даунсайзинг, как и было сказано...

Может возникнуть вопрос - а вдруг речь идет не о прекращении звездообразования, а о снижении его темпов. Тогда, казалось бы, должно наблюдаться то же явление - новые звезды образуются, но темп рождения массивных белых и голубых звезд ниже, чем темп их смерти. Или, скажем, по какой-то причине в массивных галактиках образуются только маленькие красные звезды. Тогда тоже, чем массивнее галактика тем она была бы краснее.

А вот тут вспоминаем вторую посылку первой фразы - про металличность. Последующие поколения звезд должны бы были иметь более высокую металличность, и в спектре галактики были бы видны линии металлов. А раз наблюдается отсутствие звезд высокой металличности - значит, начиная с некоторого поколения, новые звезды в галактике (пусть даже красные) не образовывались.
Таким образом, начало первой переводимой фразы ("покраснение эллиптических галактик с ростом их светимости и обрезание наблюдаемого распределения их звезд по металличности на высоких значениях") в переводе на человеческий язык означает, что чем больше эллиптическая галактика, тем в более древние времена в ней прекратилось образование новых звезд.

Далее, размышляем о возможных причинах прекращения звездообразования в массивных эллиптических галактиках.
В принципе, казалось бы, причина одна - газ кончился. И логика есть - она потому массивная, что быстро израсходовала весь газ, образовала из него много звезд и стала большой. А другие, более экономные, газ израсходовать не успели.
Однако все не так просто.
Во-первых, другие, более экономные, казалось бы, должны были израсходовать газ попозже, но все равно стать большими - так что наблюдались бы эллиптические галактики большой светимости разных цветов, и зависимости показателя цвета от светимости галактики не было бы.
Во-вторых, газ в галактике - не бензин в баке, он мгновенно кончиться не может. Он должен был бы заканчиваться постепенно, темп звездообразования тоже падал бы плавно, так что никакого обрезания звезд по металличности не было бы - наблюдалось бы не отсутствие звезд поздних поколений, а плавный и постепенный спад их количества.

Таким образом, рождается вывод - в массивных галактиках образование звезд прекращалось не потому, что газ заканчивался сам по себе, а потому, что существовал фактор, прерывающий звездообразование. И этим фактором был галактический ветер - течения в межзвездном газе, "выдувающие" его из галактики, которые были тем более сильными, чем более массивной была галактика. Собственно, галактическому ветру даже не нужно выдувать весь газ - достаточно снизить его концентрацию до того состояния, при котором плотность тепловой энергии превосходит плотность гравитационной энергии - при этом газ уже не сможет сжиматься, образовывая газовые облака, фрагментирующие на протозвезды.
Откуда берется галактический ветер? От взрывов сверхновых. Взрыв сверхновой выбрасывает потоки газа во все стороны на огромной скорости - и если эти взрывы происходят достаточно часто (а мы знаем, что при очень интенсивной вспышке звездообразования взрывы сверхновых в галактике могут происходить даже несколько раз в год), то в результате создаются мощные потоки газа (галактический ветер), который буквально выдувает газ вначале из центра галактики к периферии, а потом и из периферии - в межгалактическое пространство.

Таким образом, вторая часть первой фразы означает следующее: чем массивнее была некогда эллиптическая галактика, тем чаще в ней взрывались сверхновые, которые в результате выбросили газ из галактики, навсегда прервав образование звезд в ней.

А вся первая фраза в целом окончательно интерпретируется таким образом: чем больше эллиптическая галактика, тем в более древние времена в ней закончилось звездообразование, и объясняется это тем, что рождение самых массивных эллиптических галактик происходило в древние времена и сопровождалось мощнейшей и очень кратковременной вспышкой звездообразования, при которой родилось много массивных звезд, взорвавшихся в течение короткого времени как сверхновые, породившие галактический ветер, выдувший из галактик газ и прекративший процесс образования новых звезд, а менее массивные эллиптические галактики формировались с менее интенсивным звездообразованием, и звезды в них образовывались в течение более продолжительного времени.
Все действительно просто.

Теперь о второй фразе - возражении на первую.
Мы знаем, что большие галактики в большинстве своем окружены малыми галактиками - спутниками. Более того, мы знаем, что крупные галактики во многом формировались за счет каннибализма - поглощения большими галактиками малых, а эллиптические галактики - еще и за счет слияния крупных спиральных. Процесс поглощения большой галактикой меньшего собрата, вернее, инкорпорации галактики или скопления звезд в другую галактику, именуется, как всем (читающим тему) прекрасно известно, мерджингом.
Кроме этого, мы знаем, что гравитационное взаимодействие между галактиками может привести к интенсивному звездообразованию в них.
Самый близкий пример - Большое Магелланово облако.
В результате, если галактика-спутник приближается к гигантской галактике, в ней может произойти такая вспышка звездообразования, что весь газ в ней быстро израсходуется, в результате чего к моменту поглощения спутника гигантской галактикой газа в спутнике уже не останется - одни звезды ("сухой мерджинг" - поглощение галактики, не содержащей газа).
Таким образом, возражение переводится на человеческий язык так:
Если в древние времена крупные галактики интенсивно поглощали много галактик-спутников, предварительно провоцируя в них звездообразование, в результате будет наблюдаться именно то, что наблюдается - а именно, сверхгигантские эллиптические галактики в которых уже давно не происходит звездообразование (в поглощенных сухим мерджингом остатках, сформировавших за короткое время основную массу галактики, новым звездам просто не из чего было образовываться).

И действительно, просто...

[фок Гюнце]

О том, что молодые галактики (или области звездообразования) являются голубыми, а более старые - красными, я рассказывал. И рассказывал, почему - в процессе и сразу после завершения звездообразования в галактике или области звездообразования содержатся (в количестве, определенном начальной функцией масс http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96650#msg96650 - IMF). голубые звезды большой массы, пусть даже в незначительном количестве, а их светимость сравнительно с желтыми и красными звездами средних и малых масс непропорционально велика, так что именно они определяют, в основном, цвет (и задают светимость) галактики или области звездообразования.
Однако массивные звезды живут недолго (см. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77110#msg77110 - ориентировочная зависимость продолжительность жизни звезды на главной последовательности http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77141#msg77141 от ее массы) - и спустя какое-то время, по мере того, как они гибнут, взрываются сверхновыми, из их остатков рождаются другие звезды и так далее - словом, по мере эволюции региона, доля массивных звезд в нем падает все сильнее и, соответственно, он становится все более красным. Потом наступает черед менее массивных звезд белых, бело-желтых, потом, спустя миллиарды лет - еще менее массивных, желтых - и регион постаревших (в среднем) звезд краснеет все больше и больше, пока спустя десяток миллиардов лет в нем не остаются лишь красно-оранжевые и красные звезды.

Я упоминал, что этот процесс зависит еще и от металличности звезд, поскольку скорость эволюции и продолжительность жизни звезды зависит не только от ее массы, но и от содержания в ней элементов тяжелее гелия (металлов). С ростом металличности звезд время их жизни на главной последовательности при одной и той массе сокращается.

А теперь я решил привести несколько числовых данных, которые показывают, с какой скоростью краснеет галактика (или ее область) с течением времени в зависимости от металличности ее звезд. Покраснение измеряется стандартным образом - величиной интегральных показателей цвета U-B и B-V, о которых шла речь здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77390#msg77390   

Итак, для металличности исходных звезд в 20% солнечной при стандартной IMF темп покраснения (изменения интегральных показателей цвета) этой совокупности звезд выглядит так:
Спустя миллиард лет - U-B=0,10, B-V=0,41;
Спустя два миллиарда лет - U-B=0,15, B-V=0,64;
Спустя три миллиарда лет - U-B=0,17, B-V=0,74;
Спустя пять миллиардов лет - U-B=0,18, B-V=0,77;
Спустя семь миллиардов лет - U-B=0,20, B-V=0,81;
Спустя девять миллиардов лет   - U-B=0,22, B-V=0,83;
Спустя одиннадцать миллиардов лет   - U-B=0,24, B-V=0,85;
Спустя тринадцать миллиардов лет - U-B=0,26, B-V=0,86;
Спустя пятнадцать миллиардов лет - U-B=0,26, B-V=0,86.
 
Разумеется, последние величины - сугубо расчетные, ибо пока в мире еще ни разу не проходило пятнадцати миллиардов лет.

Для металличности исходных звезд, равной солнечной, темп покраснения равен:
Спустя миллиард лет - U-B=0,21, B-V=0,59;
Спустя два миллиарда лет    - U-B=0,28, B-V=0,80;
Спустя три миллиарда лет   - U-B=0,40, B-V=0,89;
Спустя пять миллиардов лет - U-B=0,45, B-V=0,93;
Спустя семь миллиардов лет - U-B=0,48, B-V=0,95;
Спустя девять миллиардов лет - U-B=0,54, B-V=0,98;
Спустя одиннадцать миллиардов лет   - U-B=0,59, B-V=1,00;
Спустя тринадцать миллиардов лет - U-B=0,64, B-V=1,02;
Спустя пятнадцать миллиардов лет - U-B=0,69, B-V=1,04.

Для металличности 2,5 от солнечной (то есть, звезд четвертого, пятого и более поздних поколений):
Спустя миллиард лет - U-B=0,36, B-V=0,79;
Спустя два миллиарда лет - U-B=0,45, B-V=0,89;
Спустя три миллиарда лет   - U-B=0,53, B-V=0,94;
Спустя пять миллиардов лет - U-B=0,69, B-V=1,03;
Спустя семь миллиардов лет - U-B=0,81, B-V=1,08;
Спустя девять миллиардов лет - U-B=0,87, B-V=1,10;
Спустя одиннадцать миллиардов лет   - U-B=0,91, B-V=1,12;
Спустя тринадцать миллиардов лет - U-B=0,95, B-V=1,13;
Спустя пятнадцать миллиардов лет - U-B=0,98, B-V=1,14.

Обратите внимание, насколько быстрее умирают звезды высокой металличности (особенно, массивные) по сравнению с низкометалличными звездами первого (особенно!) и второго поколений.

А теперь нетрудно видеть, что, определив цвет галактики и его интегральные показатели, а также зная по спектру металличность ее звезд, можно определить, когда в этой галактике закончилось звездообразование (или, по крайней мере, завершился его основной этап).
К примеру, интересно знать, что у гигантских эллиптических галактик показатель B-V с ростом их массы, как правило, растет от 0,75 до 0,92 (см, кстати, предыдущий пост).
К примеру, у ближайшего к нам ископаемого кластера http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91661#msg91661 - эллиптической галактики класса D http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818 NGC 6482 интегральные показатели цвета равны U-B=0,36, B-V=0,9. Делаем выводы.

[фок Гюнце]

Интересное - двойная дыра и четыре джета

Двойная черная дыра и ее четыре джета в центре гигантской эллиптической галактики NGC1128.

Синий цвет - рентгеновское излучение рассеянного газа в центральной области галактики, нагретого до нескольких миллионов градусов.
Розовый цвет - радиоизлучение джетов.
Белый цвет - раскаленные аккреционные диски вокруг черных дыр.
Дыры обращаются друг вокруг друга с орбитальной скоростью 1200 км/с, закручивая джеты и интенсивно поглощая газ. Расстояние между черными дырами - 25 тысяч световых лет (почти четверть диаметра диска Млечного пути!).
Все это вместе иногда обозначается как квазар 3С75.
Удаление от нас - 300 миллионов световых лет.
Пара образовалась при слиянии двух родительских галактик в одну эллиптическую.

[фок Гюнце]

Of Mice and Men

Много лет назад жил на свете один специалист по экспериментальной лингвистике по имени Ифтах (на русском языке его имя чаще передается как Иеффай). Из литературы известно, что на основе своих исследований он провел эксперимент по определению характеристик личности (в данном случае - ее, личности, места жительства) по особенностям речи.
Методика эксперимента описана в литературе (описание на русском языке - см. Книгу Судей, гл. 12, ст. 6). Заключалась она в том, что объекту эксперимента предлагалось произнести слово "шибболет", и на основании результата делались соответствующие выводы.
Там же указано, что эксперимент окончился успешно - гибелью 42 тысяч человек.

Эксперимент благополучно завершен, но методика осталась. Например, попросите какого-нибудь человека произнести вслух фразу: "Сверхновая небольшой массы могла запустить формирование Солнечной системы" (для этого, замечу, не нужно слепо копировать изложенную методику и искать переправу через Иордан. Эксперимент можно провести в любом другом удобном месте). При этом внимательно следите за акцентуацией.

Если человек выделяет слово "сверхновая" или блок "сверхновая могла запустить формирование Солнечной системы", то это - журналист, пересказавший очередную новость науки (тогда следует действовать далее по указанной методике) или же его невинная жертва, прочитавшая изваянную им статью (тогда закалывать ее у переправы или же в ином месте не следует).

А вот если он выделит слова "небольшой массы" - то это автор перевранной журналистом статьи или просто человек, немного знающий тему: ему и так известно, что Солнечная система образовалась как следствие произошедшего незадолго до этого взрыва сверхновой (а скорее всего, двух последовательных взрывов сверхновых), так что интересным для него является именно тот факт, что второй взрыв, непосредственно предшествовавший формированию Солнечной системы, мог быть взрывом маломассивной сверхновой массой около 12 солнечных.

[фок Гюнце]

И еще об эффекте Матфея и немного - об эгоизме

О том, что расстояния между галактиками невелики (относительно, конечно) и даже сегодня могут быть сравнимыми с размерами галактик, я писал.
Разумеется, раньше, когда пространства во Вселенной имелось намного меньше, сравнительные расстояния между галактиками были еще меньшими. А во времена формирования галактик им в мире было совсем тесно.

Об эффекте Матфея - механизме, который на заре времен приводил к тому, что большие галактики росли быстро, меньшие - меньше, а еще меньшие вообще не росли, что и вызвало наблюдающуюся сегодня дифференциацию размеров галактик, я писал не раз, например, здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77234#msg77234 и здесь http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726.
При этом я рассказывал, что он был связан с тем, что излучение ранних звезд "выдувало" свободный газ из галактик, так что сохранить его могли только самые большие из них.

А теперь я подумал, что стоит обратить внимание на интересные следствия этого эффекта.

Представим себе, что в силу каких-то причин в те далекие времена (или даже в более поздние, недалекие, а возможно, но менее вероятно - и в нынешние) в одной из галактик, находящеся в тесном окружении, началась бурная вспышка зведообразования. Эта вспышка сопровождалась мощным ультрафиолетовым излучением рожденных гигантов, взрывами сверхновых, потоками высокоэнергичного звездного ветра - словом, многими эффектами, приводящими к нагреву и ионизации окружающего газа. Как показывают наблюдения, эффект ионизации газа может наблюдаться вокруг галактики с активным звездообразованием на растояниях порядка сотен тысяч световых лет - а в таком радиусе может находиться несколько галактик - соседей. Вспомним наши собственные окрестности http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg113336#msg113336

А результат оказывается интересным: особо активное звездообразование в одной из галактик нагревает и ионизирует газ в ее соседях - а это означает, что в соседних галактиках коллапс газовых облаков и образование звезд становятся менее вероятными.
Таким образом, активное звездообразование в какой-либо галактике может весьма эффективно подавлять зведообразование в соседних с ней галактиках.

Замечу, кстати, что в древние времена рождения и бурного роста галактик чем большей (даже случайно) оказывалась юная галактика (или чем раньше по сравнению с соседями она начинала формировать свой звездный состав), тем более интенсивным (в силу ее большего размера) было ее звездообразование, а значит, тем более энергично она подавляла рост соседей.
Вот и еще один механизм ранней дифференциации масс галактик и даунсайзинга http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726

[фок Гюнце]

Кстати, о даунсайзинге

Полюбуйтесь этой фотографией:

Это - затерявшаяся на небе далекая галактика HFLS3 (кстати, по фотографии очень хорошо видно, что такое "затерявшаяся на небе") в разных длинах волн.

Галактика - HLIRG (напомню: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg42670#msg42670 - HLIRG, hyperluminous infrared galaxy, гиперъяркая инфракрасная галактика -  это галактика со светимостью в инфракрасном диапазоне более, чем десять триллионов светимостей Солнца), а значит, это галактика со сверхактивным звездообразованием.

По темпу звездообразования она не является рекордной - в ней звезды образуются "всего лишь" в темпе 2900 масс Солнца в год, что в несколько раз уступает рекордному значению, зато на три с половиной порядка превосходит SFR (темп звездообразования) нашей Галактики.
 
Интересно в ней другое - она наблюдается в тот момент, когда Вселенной было всего лишь 880 миллионов лет, и к моменту наблюдения уже успела набрать барионную (видимую) массу, сравнимую с барионной массой нашей Галактики, относящейся, напомню, к числу гигантских (при этом полная светимость галактики превосходит светимость Млечного пути примерно в две тысячи раз).

Даунсайсинг как он есть - вот так умели расти будущие сверхгиганты галактического мира.

[фок Гюнце]

Фейерверк

На фотографии - чудесная спиральная галактика с баром NGC 6946, удаленная от нас примерно на 22 миллиона световых лет.

За свою форму галактика получила название Фейерверк.

Галактика отличается достаточно активным зведообразованием (в частности, начиная с 1917 года в ней наблюдались девять сверхновых (три - за первое десятилетие нашего века)).

Причину, вернее, источник столь активного звездообразования, долгое время не могли обнаружить, пока лет пять не выяснилось, что галактика активно засасывает в себя интенсивный поток межгалактического холодного газа, который, сжимаясь, служит материалом для формирования новых звезд.

Правда, происхождение интенсивного потока газа пока остается неясным - впрочем, в любом случае, такие газовые волокна грандиозного размера, вернее, уплотнения газа вдоль "нитей" (филаментов) темной материи в межгалактическом ппостранстве, на которые "нанизаны" сами галактики, вполне четко предсказываются теорией.

А вездесущие репортеры успели обозвать (обругать?) NGC 6946 галактикой-вампиром.
На себя бы посмотрели! Мрачное прошлое собственной Галактики вспомнили бы! Да и настоящее тоже - Млечный путь при случае от порции-другой дармового газа из межгалактического пространства тоже отказываться не склонен, а в том, что ему не удалось набрести на столь же тучные пажити, уж никак его заслуги нет.

[фок Гюнце]

И кое-что о мерджингах и их видимых последствиях

Присмотритесь к очень небольшой (20 тысяч световых лет) эллиптической галактике PGC 42871 (она же ESO 381-12), удаленной на 270 миллионов световых лет.

На фотографии хорошо видны несколько последовательно формировавшихся оболочек, обязанных своим происхождением нескольким последовательным мокрым мерджингам (последние, судя по возрасту распределенных в соответствующих оболочках шаровых скоплениях, происходили, ориентировочно, 1,4, 1 и 0,5 миллиарда лет назад).

 Если присмотреться, видны также ударные волны в объеме галактики, вызванные, скорее всего, взаимодействием с находящейся на фотографии справа галактикой PGC 42877 (она же ESO 381-13) при сближении обеих галактик. Вторая галактика, как хорошо видно по ее цвету, отреагировала на это вспышкой звездообразования.

А теперь посмотрите на эту фотографию:

Эта, в принципе, похожая на предыдущую пара - взаимодействующие галактики Arp 227 (эллиптическая галактика NGC 474 и взаимодействующая с ней спиральная).
Эти галактики гораздо крупнее - NGC 474 имеет диаметр около 250 тысяч световых лет - и заметно ближе: пара удалена на сто миллионов световых лет.
 
Как легко видеть, внешняя часть NGC 474 тоже формировалась несколькими последовательными мерджингами, которых было не менее пяти за последнюю пару миллиардов лет, и последние еще явно не закончены. - Обращают на себя внимание также могучие приливные образования (содержащие не только звезды, но и газ и шаровые скопления), определяемые не только взаимодействием с меньшим компаньоном: часть их является остатками поглощенных галактик, ее противолежащими и пока еще не захваченными хвостами.

А еще интересно - то, что обе галактики на фотографии находятся в одном общем облаке достаточно холодного газа, подпитывающем их периферийное звездообразование.   

Забавная особенность NGC 474 - ее регулярно считают линзовидной. Впрочем, PGC 42871 - тоже. Но динамика компонентов достаточно четко указывает, что это - только видимость: обе галактики  несомненно эллиптические.

А вот еще одна галактика, окруженная несколькими оболочками из звезд и газа - остатками былых мерджингов:

Это галактика PGC 6240 (она же AM 0139-655, 2MASX J01413090-6536564, IRAS 01399-6552, IRAS F01400-6551 или APMBGC 080-064+043. Можете назвать ее 6dFGS gJ014131.0-653656, если выговорите), удаленная на 345 миллионов световых лет.

Полюбуйтесь, кстати, множеством далеких фоновых галактик.
 
Основная часть галактики имеет диаметр немногим более ста тысяч световых лет, внешние оболочки увеличивают эту величину раз в пять.
Интересная особенность галактики связана с ее шаровыми звездными скоплениями. Они распределены по возрасту мультимодально - молодое поколение скоплений имеет возраст около четырехсот миллионов лет, следуюшее -  около миллиарда лет, более половины - старые, с возрастом, скорее всего, равным возрасту самой галактики. Думаю, что никого не удивит тот факт, что молодая звездная оболочка тоже имеет возраст четыреста миллионов лет, вторая - постарше, около миллиарда лет.
Да, эти поколения шаровых скоплений и внешние оболочки галактики формировались синхронно.

Забавная подробность: в общем, галактика имеет еще одно собственное имя - ее часто называют  White Rose Galaxy. А в русскоязычной литературе распространено название  Бледная Роза. В общем, английский - он у каждого свой.