Печать

[Gileann]

А что такое - расстояние от Земли до какой-то галактики?
Галактики - они большими бывают....

А действительно...
Когда Вы говорите, что галактика или даже пара галактик расположена, скажем, в 750 миллионах световых лет от нас, что имеется в виду? Ведь галактика не точечный обьект, и размер самой галактики может быть величиной превышающей погрешность округления.

[фок Гюнце]

Вот я и говорю: расстоянием до объекта считается расстояние до его центра. Как, кстати, и, например, со звездами. А расстояние от нас (в смысле, центра Земли) до центра Млечного пути больше, чем до центра  некоторых галактик  - если не хотим считать галактикой ω Центавра, то есть еще Карликовая галактика Большого Пса http  ://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg113336#msg113336.

[Gileann]

А что такое центр галактики? Геометрический центр (что вряд ли) или центр массы (но как, если мы не видим темную материю)? Черная дыра?

[фок Гюнце]

Вот как раз для случая удаленных наблюдений, если не удается определить центр масс - то геометрический центр. Для дисковидных галактик можно использовать центр балджа.
Но обычно положение центра масс галактики  по ее вращению вполне неплохо определяется - ведь по дисперсии спектральных линий (здесь можно вспомнить http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77543#msg77543 ) характеристики вращения барионной материи галактики определяются несложно (относительно). 
Подчас определить центр масс оказывается даже заметно более простым делом, чем разыскать центральную черную дыру.

[Gileann]

Спасибо

[фок Гюнце]

Может быть Вы помните, как я рассказывал про взаимосвязи между параметрами галактик?
Это было здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91941#msg91941.

Обратите внимание на рассказ о том, отчего и почему темп звездообразования в спиральной галактике антикоррелирует с массой ее балджа (в среднем, чем больше балдж, тем при прочих равных условиях меньше темп звездообразования).

Если вдуматься, отсюда следует логичный вывод: интегральный показатель цвета http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77390#msg77390 спиральной галактики просто обязан расти с ростом массы ее балджа (чем больше балдж - тем в среднем более красной оказываются галактики).

Почему - напомню: чем больше газа в балдж попало - тем большим балдж вырос, и тем меньше газа пришлось на долю диска. Чем меньше газа в диске - тем ниже в нем темп звездообразования, тем меньше, стало быть, короткоживущих горячих и ярких синих звезд и тем больше старых тусклых красных. Соответственно, чем больше балдж - тем более красной является галактика.

А отчего я вдруг решил об этом рассказать - потому, что именно эта взаимосвязь - между размером балджа и интегральными показателями цвета диска - оказывается удивительно плодотворной: она давно подтверждена, а ее все проверяют и проверяют. И с достойной иного применения регулярностью выходят работы, в которых раз за разом все на новых примерах и выборках подтверждается, что статистика показывает - цвет спиральных галактик связан с размерами их балджей...

"Одно время было модно защищать диссертации на уточнении радиуса кривизны Колеса Фортуны..." (с)

[фок Гюнце]

Случится же такое...

Полюбуйтесь фотографией (негатив)

Приличной я не нашел - можно посмотреть в каталоге http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=SDSS+J120136.02%2B300305.5&NbIdent=1&Radius=2&Radius.unit=arcmin&submit=submit+id

Это - тихая мирная галактика SDSS J120136.02+300305.5 в двух с лишком миллиардах световых годах от нас. С неактивным ядром и без каких-либо ярких проявлений.

Была.

Пока вдруг в 2011 году вдруг не учинила яркую рентгеновскую вспышку. Примерно за год вспышка снизила яркость раз в триста - а потом продолжила затухать. И затухла.
Вот фотографии в ренгеновском диапазоне:   

Ну, и к 2014 разобрались, что это было. Оказалось, в центре тихой незаметной галактики - двойная черная дыра с массами компонентов около 10 миллионов солнечных (больший) и около миллиона солнечных (меньший). И расстояние между ними - дивное: примерно 0,6 миллипарсек.  0,002 светового года. Или проще, около ста двадцати пяти астрономических единиц. Примерно четыре радиуса орбиты Нептуна. И в 2011 году эта славная парочка разодрала на части и съела звезду, которая на свою беду забрела слишком близко.

И вот ведь интересно: сама галактика спокойная, ядро у нее неактивное - и до этой выходки никто даже не подозревал, что оно - двойное. И не случись такого конфуза - и не заподозрил бы.

[фок Гюнце]

И кое-что о былых временах. И немного - о вращении галактик

Посмотрите на фотографию

Яркая дуга на фотографии - изображение галактики с активным звездообразованием SDSS090122.37+181432.3, удаленной примерно на десять с половиной миллиардов световых лет и линзированной находящейся на полпути до нас эллиптической галактикой (в центре дуги).

А это - фрагмент спектра линзированной галактики.

Виден двойной пик излучения ионизированного углерода (длина волны 158 мкм).
Посмотрите на него - он того стоит.
Амплитуда пика показывает, что, несмотря на юный возраст, галактика успела наработать множество металлов (это означает, что в ней уже существует достаточно много звезд поздних поколений - третьего и последующих - и ее звездное население успело глубоко проэволюционировать).

Чинная двугорбая форма спектра обязана своим происхождением эффекту Допплера: один горб - это излучение приближающейся к нам половины галактики, второй - удаляющейся, а явная выраженность формы свидетельствует о том, что галактика вращается как единое целое с видимой скоростью около 120 км/с, без явно выраженной турбулентности, вихрей и мощных потоков газа, которые нарушали бы форму кривой.

Вот так, замечу, скорость галактики и обнаруживается, и измеряется. А для более близкой галактики, фотографируя спектр послойно, для разных участков в зависимости от их положения, легко узнать радиальную зависимость скорости вращения (зависимость от удаления от центра), найти центр и по этой динамике, в частности, рассчитать полную (поэтому и именуемую динамической) - барионную плюс темную - массу.

Интересно то, что такое поведение, такая металличность и такие формы спектров характерны для зрелых и развитых современных спиральных галактик - а вовсе не для юных прелестниц эпохи z=2, как правило, предстающих в облике неугомонных резвушек с развитой турбулентностью, еще не выраженной морфологией и прочими признаками бурного нрава. При этом чинное и благонравное поведение SDSS090122.37+181432.3 отнюдь не свидетельствует о ее преждевременной старости - темпом звездообразования она не уступает ровесницам, каким-то образом совмещая его со сложившейся морфологией, установившимся вращением и высокой металличностью.

Все это лишний раз говорит об удивительном разбросе свойств галактик в ранние эпохи Вселенной.

[фок Гюнце]

Просто красивое

Эта прелесть - пара взаимодействующих галактик NGC 4490 Кокон и NGC 4485

Когда-то они были спиральными, что еще можно заметить, если вглядеться...

А вот, кстати, отдельная фотография NGC 4485. Обратите внимание на звездообразование в мосте, связывающем ее с NGC 4490. И на филаменты выброшенного взрывами сверхновых горячего газа в зонах особо активного звездообразования.

[фок Гюнце]

И еще о гигантских эллиптических галактиках

Фотографии холодного газа в четырех гигантских эллиптических галактиках:
 

Они иллюстрируют причину отсутствия звездоообразования в этих галактиках - огромные массы горячего газа нагревают холодный газ, не давая ему конденсироваться в протозвездные облака. В результате газ, так и не успев сконденсироваться, опускается вследствие динамического трения к центру галактики и захватывается черной дырой. То есть, эти фотографии можно считать иллюстрациями к процессу, описанному здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg78782#msg78782.

Массы газа на двух нижних фотографиях турбулизованы джетами - выбросами активных ядер галактики, то есть, центральных черных дыр, поглощающих газ.

[фок Гюнце]

Интересное - Персей А

Под катом - галактика NGC 1275, она же Персей А, линзовидная http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818 сейфертовская http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76866#msg76866 галактика, центральная доминирующая галактика кластера Персея. Удалена почти на двести миллионов световых лет.

В центре галактики находится черная дыра массой около двух с половиной миллиардов солнечных. Она формирует массивные джеты (кстати, по оценкам, их масса превышает сто миллионов солнечных масс), выбрасываемые в межгалактическое пространство.

Удивительно, но интенсивность джетов, судя по всему, в течение миллиардов лет остается постоянной - и в результате струи заряженного газа, движущиеся со скоростью, близкой к световой, двигаясь в среде межгалактическго газа, генерируют в нем акустические колебания (волны плотности), формирующие заметную "рябь" в ренгеновском диапазоне.

И интересно то, что, основываясь на измеренном расстоянии между максимумами плотности газа и расчетной скорости распространения звуковой волны в газе с такими параметрами, удалось вычислить частоту колебаний, а следовательно, и высоту звукового тона. Он практически ровно на пятьдесят восемь октав ниже си-бемоль первой октавы.

Кстати, думаю, читатели тем "Космос" не удивятся тому факту, что именно эти низкочастотные акустические колебания, генерируемые джетами в межгалактическом газе, служат основным источником нагрева газа в центральной части кластера Персея до величин порядка десятка миллионов градусов.

Посмотрите на фотографию внимательно. На переднем плане чуть выше центра видна искривленная полоса пыли - остаток поглощаемой
NGC 1275 гигантской спиральной галактики.

Само изображение комбинированное - совмещение инфракрасного с рентгеновским - и на нем хорошо видны простирающиеся на огромные расстояния, около двухсот тысяч световых лет, волокна, расходящиеся от центра NGC 1275.

Происхождение этих волокон интересно - это струи холодного (относительно своего окружения!) газа, стабилизированные магнитным полем центральной части галактики (черной дыры и ее окружения). Напряженность поля достаточно высока по галактическим меркам, хотя и уступает напряженности магнитного поля Земли на четыре порядка. Масса каждого такого волокна может составлять около миллиона солнечных, и морфологически волокна подобны солнечным протуберанцам.

[фок Гюнце]

Кстати, еще раз о плотности гигантских эллиптических галактик

Помните короткий рассказ про крупнейшую известную галактику - ископаемый кластер IC 1101?
Если не помните - он здесь: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96743#msg96743

Напомню коротко: эллиптическая галактика, размером заметно превышающая всю нашу Местную группу галактик (диаметр галактики - более шести миллионов световых лет), массой около 2,5 квадриллионов масс Солнца и количеством звезд около ста триллионов.

В этом рассказе упоминалась интересная информация: в центральной части IC 1101 резко падает яркость и звездная плотность - дефицит звездной массы в радиусе примерно десяти килопарсек от центра оценивается в 490 миллиардов солнечных масс. Причиной дефицита звезд является длинная серия мерджингов, сформировавших галактику, в результате которой сверхмассивные черные дыры захваченных и/или слившихся галактик постепенно опускались к центру галактики и сливались, захватывая, разрушая и поглощая при этом звезды.   

А теперь давайте вдумаемся. Диск Млечного пути имеет диаметр около 16 килопарсек. При этом звездная масса нашей Галактики по самым разумным оценкам - примерно 50-60 миллиардов солнечных. А в IC 1101 в пределах в полтора раза меньшего радиуса только лишь дефицит звездной массы - на порядок больше. И при этом в центре ее - отнюдь не беззвездное пространство; плотность расположения звезд там куда больше, чем у нас - просто вне центральной зоны она еще выше.
Вот и оцените плотность расположения звезд в гигантских эллиптических галактиках.

[фок Гюнце]

Водоворот

Когда речь идет о спиральных галактиках, популяризаторы любят иллюстрировать рассказ о них фотографиями известной галактики М51 Водоворот, Whirlpool Galaxy.  И правильно делают - ее диск расположен практически перпендикулярно лучу зрения, а сама галактика имеет просто-таки классическую спиральную структуру.
Кстати, спиральная структура галактик впервые была обнаружена именно у М51.
Я и сам ее фотографию приводил.

Вот она какая:

Галактика удалена от нас на 31 миллион световых лет.
Для гигантской галактики она относительно невелика - уступает Млечному пути по диаметру примерно в три раза, а по массе - раз в пять-восемь.

М51 взаимодействует с галактикой NGC 5195. Сейчас они расходятся, что на проекции не слишком заметно, и расстояние между ними - около пятисот тысяч световых лет (а вот миллиард лет назад оно было почти в десять раз меньшим). Результатом взаимодействия явилась вспышка звездообразования - темп его и сейчас оценочно повышен по сравнению с нормой раз в пять.
Кстати, одно из следствий - три сверхновых, обнаруженных в М51 всего за полтора десятилетия.

М51 обладает активным ядром и является слабоактивной сейфертовской галактикой

А вот - красивая комбинированная фотография в видимом (красный, синий, зеленый) и рентеновском (фиолетовый) диапазоне:

И сразу видно - да, эта галактика живет активной жизнью, ведь высокоэнергетические рентгеновские лучи порождаются в процессах, имеющих температуру в миллионы градусов.

[passer-by]

Очень красиво. Жаль, вижу только кусочек. А вот интересно, спирали закручиваются от центра всегда по часовой стрелке?

[фок Гюнце]

Ископаемые

Ископаемый кластер http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91661#msg91661 NGC 1132, удаленный примерно на 300 миллионов световых лет, сверхгигантская эллиптическая галактика - остаток скопления галактик после их слияния.

Видимая область гиганта невелика - всего в три-четыре раза превосходит нашу Галактику. При этом вокруг нее находится слабо видимое барионное гало - область горячего газа, одиночных звезд и шаровых скоплений (их там несколько десятков тысяч), оставшихся от захваченных гигантом галактик бывшего скопления (это - то диффузное гало, о котором я упоминал http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818, рассказывая о галактиках типа D). Диаметр всей структуры примерно равен двум с половиной миллионам световых лет - это расстояние от нашей Галактики до галактики Андромеды.
А причиной тому, что центральная область, сосредоточившая в себе основную барионную массу галактики, столь невелика по размерам сравнительно с обширным диффузным гало, является, как я рассказывал, древний возраст этой центральной области и динамическое трение. Вспомним http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91941#msg91941 - п.6.

А это - фотография еще одного ископаемого кластера ЕSO 307-17, удаленного почти на полмиллиарда световых лет.
Дымка, формирующая облик галактики - это то же диффузное гало, сотни миллиардов и триллионы звезд и тысячи и десятки тысяч шаровых звездных скоплений.
Снизу от сверхгиганта, удаленного почти на полмиллиарда световых лет, находятся постепенно поглощаемые последние галактики скопления, сравнимые по размеру с Млечным путем.