Печать

[фок Гюнце]

И немного - об истории

Я уже рассказывал об истории звездообразования во Вселенной - http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg110733#msg110733.
Что это означает...
Если принять нынешний темп звездообразования во Вселенной за единицу, то одиннадцать миллиардов лет назад (z = 2,5) темп звездообразования в более или менее крупных галактиках Вселенной (максимум за всю ее историю) был выше нынешнего в пятьдесят пять раз.
10,3 миллиарда лет назад (красное смещение z = 2) звезды образовывались чаще, чем сейчас, примерно в тридцать три раза.
9,4 миллиарда лет назад (z = 1,5) - почти в двадцать раз.
7,5 миллиардов лет назад - примерно в восемь раз.
4,5 миллиардов лет назад (как раз Солнце только родилось)- примерно в три с половиной раза.
3 миллиарда лет назад - в два с небольшим раза.
И даже всего лишь полтора миллиарда лет назад - в полтора раза.

Вот так...

Заодно поучительно сравнить эту информацию со сведениями об истории космической пыли во Вселенной http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96786#msg96786.

Об истории активности ядер галактик я тоже рассказывал - http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg98404#msg98404. Напомню - наибольшая их активность (и наиболее активный рост сверхмассивных черных дыр) во Вселенной тоже наблюдалась в среднем 10-11 миллиардов лет назад. А времена, когда активные ядра наблюдались в очень большом количестве, и интенсивность излучения квазаров и галактик Сейферта почти не зависела от массы черной дыры, его вызывающей, начали проходить примерно девять миллиардов лет назад.
Результат понятен и вполне согласован с историей звездообразования и с другими наблюдениями. Скажем, с оценками зависимости содержания свободного газа в галактиках от красного смещения (то есть, от времени). Именно начиная с указанного момента свободный газ в галактиках начал постепенно исчерпываться - так что нетрудно сравнить информацию об истории активности черных дыр с информацией об истории звездообразования. Суммарная активность ядер галактик и темп звездообразования начали снижаться синхронно - именно потому, что они определялись одним и тем же источником, свободным газом.

И об истории взаимодействия галактик во Вселенной я рассказывал - но еще раз повторюсь.

О том, насколько за последние времена упала интенсивность взаимодействия галактик, позволяют судить следующие статистические данные: шесть миллиардов лет назад доля галактик, морфология которых была грубо искажена процессами взаимодействия с соседями, превышала современную примерно в пять-шесть раз, и такие галактики составляли около трети всех галактик Вселенной.

В целом, по данным наблюдений и моделирования считается, что темп мерджингов и взаимодействий галактик со временем падает примерно обратно пропорционально третьей-четвертой степени красного смещения (точнее, пропорционально (1+z)^(3...4)). Похоже на динамику темпа зведообразования, правда?
Отсюда можно увидеть, что, к примеру, пять миллиардов лет назад галактики взаимодействовали примерно в четыре-пять раз чаще, чем сейчас, восемь миллиардов лет назад - раз в пятнадцать-двадцать, а одиннадцать миллиардов лет назад (поздняя эпоха формирования сверхгигантских эллиптических галактик) - так уже на два порядка чаще. (Кстати, вот тут и проявляется самая непосредственная связь с первой частью этого поста и ссылкой - мы же помним, что уже почти девять миллиардов лет основным драйвером звездообразования во Вселенной являются мерджинги - а до того и мерджинги были еще более частыми, и к ним добавлялось еще и бурное, впоследствии на порядки снизившееся в темпе исчерпания свободного газа, звездообразование in situ: соответственно, и темп звездообразования был в это время максимальным).
Ну, а двенадцать миллиардов лет назад частота взаимодействия галактик и вообще превосходила нынешнюю во много сотен раз. Так что удивляться нечему - нынешние большие мерджинги типа грядущего слияния Млечного пути с галактикой Андромеды - это уже редкие реликты бурных процессов былого.
Кстати, Вы же понимаете, что процессы слияния галактик и формирования их структур определяются, первую очередь, темной материей, а вовсе не теми компонентами галактик, которые мы можем наблюдать (барионной материей)!

[фок Гюнце]

Просто красивое

Полюбуйтесь чудесной фотографией спиральной галактики NGC3717, видимой почти с ребра (только в центре проглядывает краешек небольшого аккуратного балджа) c расстояния 62,3 миллиона световых лет.

Посмотрите, сколько в диске пыли.
Вспомните о ее происхождении http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96786#msg96786 - и оцените, какой была история зведообразования в галактике.

Заодно полюбуйтесь россыпью маленьких голубых пятнышек - компактных областей звездообразования - на периферии диска, в самом диске и в ближнем гало над ним: у этой галактики диск прирастает в толщину.

[фок Гюнце]

И о погоде

Метеорологи предупреждают, что обширные циклоны, сформировавшиеся в средних широтах Северного полушария, вопреки предыдущим прогнозам сохраняют тенденцию к устойчивому росту, что обещает многим районам продолжение ненастной погоды, осадки и сильный ветер (до 3-5 метров в секунду). Сохраняется и даже усиливается угроза наводнений и затоплений прибрежных районов.

Вы прослушали краткую сводку новостей о погоде на Титане. Благодарю за внимание.

 

[фок Гюнце]

И специально для любителей искать био- и техносигнатуры в планетных системах красных карликов.

Как известно, адепты Святой Экзобиоты пылко ищут жизнь в самых неожиданных местах. В частности, их вечно интересуют планеты у красных карликов (все же к красным карликам относится 70% звезд). Любят они обращать взор на ближайшую к нам экзопланету у Проксимы (та, как известно, находится в зоне обитаемости, потому что среднестатистическая инсоляция на ней очень близка к земной).

Объяснения, что красные карлики вообще и Проксима в частности - полностью конвективные звезды  http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96346#msg96346 с огромной вспышечной активностью, что никакая атмосфера такого не переживет, что планеты в зоне обитаемости красных карликов находятся в приливном захвате http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg92335#msg92335, а стало быть, никакого серьезного магнитного поля, хотя бы с грехом пополам и как-нибудь защищающего от вспышек, у планет нет, что у той же Проксимы - отнюдь не чемпиона по вспышкам среди красных карликов - однажды фиксировалась вспышка, повысившая за десять секунд яркость звезды в тысячу раз - все были бесполезны: на каждое твердо давался несокрушимый ответ - а вдруг как-нибудь...

И вот появилось https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aca487 хорошее, свежее и интересное исследование "космической погоды" - наблюдаемой интенсивности жесткого излучения и потока ионов, излучаемых звездой, на  поверхности Проксимы b - той самой находящейся в хоне обитаемости планеты у Проксимы. Очень интересный результат - даже без всяких вспышек, в условиях нормальной спокойной звезды интенсивность облучения выше земной в тысячу раз.
Атмосфера, говорите?

     

[фок Гюнце]

И еще про гравитационную отдачу

Про гравитационную отдачу при слиянии черных дыр - нескомпенсированный выброс гравитационных волн, приводящий к тому, что результирующая дыра приобретает заметный импульс - я рассказывал, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96347#msg96347. И, в частности, недавно показывал http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg114242#msg114242 один из результатов: большой эллиптикал, сиречь, сверхгигантскую эллиптическую галактику 2MASX J17222717+3207571 без центральной черной дыры, выброшенной отдачей из галактики и теперь бродящей где-то в межгалактическом пространстве. Этакий маленький (массой в сотни миллионов или, скорее, миллиарды солнечных, возможно, с остатками своего аккреционного диска) объект,  ходящий во тьме.

А вот еще пример.

Это - фотография галактики J0437+2456, удаленной от нас на 230 миллионов световых лет. В центре ее находится, как и положено, черная дыра массой около трех миллионов солнечных.
 
В общем, галактика как галактика, дыра как дыра... Только центральная черная дыра относительно своей галактики движется со скоростью около ста километров в секунду. А относительно центральной области галактики - около сорока семи километров в секунду. Соответственно, центральная область галактики относительно всей галактики тоже не покоится.

В общем, там весело. Судя по всему, мы видим результат не слишком давнего слияния двух сверхмассивных черных дыр, после которого гравитационной отдачей дыру бросило в сторону, и она начала увлекать за собой все ядро.
При такой скорости, конечно, далеко она не улетит - просто будет описывать широкие эллипсы вокруг центра масс галактики - но возмущенное ядро в перспективе разрушит изрядно.

[фок Гюнце]

И еще о форме галактик

Может быть, Вы помните, как я рассказывал о форме галактик http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg112766#msg112766

Вы, безусловно, помните, что основную массу любой галактики составляет наблюдаемое только по гравитационным эффектам гало темной материи, в котором сосредоточено, как правило, от 80% до почти 100% общей массы. И в упомянутом посте речь шла о том, что темные гало галактик, как правило, несферичны - они имеют форму трехосного эллипсоида с отличающимися размерами осей. А обусловлено это бесстолкновительным характером темной материи и его подтверждает: частицы темной материи не сталкиваются друг с другом, не рассеиваются другими частицами и не обмениваются импульсами и кинетической энергией.

А сейчас речь пойдет об интересном механизме,
который не дает темным гало совсем уж расползаться в благородную форму раздавленного червяка.

При изучении приливных взаимодействий галактики с ее спутниками расчеты показали (а наблюдения подтвердили), что влияние приливов, вызванных спутниками, на гало темной материи галактики-хозяина внешне оказывается парадоксальным - гало принимает более сферическую форму. Так что приливные взаимодействия с соседними карликами компактифицируют гало галактики к более или менее сферической форме. Не будь их, гигантские галактики были бы еще менее шаровидными.

[фок Гюнце]

Красивое

Бывшая спиральная галактика NGC 7714 (около ста миллионов световых лет от нас), изменившая форму в результате взаимодействия с галактикой NGC 7715.

Легко видеть мощную вспышку звездообразования (изобилие голубых ярких молодых пятен - областей интенсивного звездообразования), спровоцированную случившимся совсем недавно (в юрские времена, уже при динозаврах) взаимодействием.

Хорошо видны также и остатки балджа с баром, и рукава, которые оказались буквально вывернуты наружу приливными силами.

А вот как это выглядит в целом.

 

 Вызвавшая катаклизм NGC 7715 - намного меньше и выглядит как утолщение на рукаве.

Кстати, о реальной видимости галактик говорит тот факт, что очень яркая звезда, видимая под ними - это на самом деле тусклая звездочка 16 Psc, едва видимая невооруженным глазом (видимая звездная величина http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77390#msg77390 равна +5,68).

Помнится встретилась чудесная фраза в одном из описаний: "Результатом встречи оказались кольцо и два длинных хвоста - as a result of meeting, a ring and two long tails of stars have emerged"

[фок Гюнце]

О волках и зайчиках, квазарах и галактиках, но преимущественно - о философии

Наблюдения подтвердили, что галактики с квазарами (имеются в виду обыкновенные гигантские галактики, но не сверхгигантские эллиптикалы классов gE, D и cD) имеют в среднем меньше спутников, чем аналогичные "нормальные" галактики.

Ну, да. Собственно, это наконец ставит точку в поисках решения древней философской проблемы: где больше зайчиков - около голодного волка или около сытого. Вопрос получил, наконец, разрешение.

Напоминаю суть вопроса.
С одной стороны, зайчиков должно быть больше около сытого волка: он же сытый, а значит, их не ловит и не ест.
С другой стороны, зайчиков должно быть больше около голодного волка: раз он голодный, значит, он еще не съел окружающих зайчиков. А сытый - потому и сытый, что уже съел.

Проще говоря, лишний раз подтвердилось, что именно мерджинги в последнее время (в смысле, в последний десяток с небольшим миллиардов лет) являются основным (или одним из основных) драйвером активности квазаров. И чтобы стать квазаром, зачастую надо как минимум зайчика спутника съесть.

[фок Гюнце]

Просто красивая фотография

Галактика UGC 685 (она же LEDA 3974 или UZC J010722.4+164102), удаленная от нас на 15,7 миллиона световых лет карликовая спиральная галактика без бара с большим  количеством свободного газа, демонстрирует активное звездообразование.

Замечу, что без дополнительных исследований дисперсий скоростей звезд и радиоизлучения факт принадлежности этой галактики к спиральным (и даже, говоря шире, дисковидным) с первого взгляда далеко не очевиден.

Кстати, я однажды обнаружил загадочный комментарий к этой фотографии: "На этом изображении, полученном телескопом Hubble, запечатлена россыпь из нескольких миллиардов звезд."

Очень странный и непонятный комментарий.
Если имелись в виду звезды в дальних галактиках, очаровательно рассыпанных по фону изображения, то говорить надо не о миллиардах, а о триллионах звезд.
А если имелась в виду только "россыпь" в самой UGC 685, то, хм... Пусть автор комментария лично сядет и их пересчитает. И покажет, где он нашел эти миллиарды - в самой галактике (не верите? - проверьте!) и одного миллиарда не набирается.

[фок Гюнце]

Идеальный вид спиральной галактики в профиль

На фотографии - NGC 7814, спиральная галактика, уступающая по диаметру Млечному пути примерно в два раза. Удалена на сорок миллионов лет. Благодаря идеальному расположению (мы видим ее практически в профиль) является одним из идеальных образцов для изучения барионного гало (короны) - сферической видимой компоненты галактики.

 Кстати, обратите внимание на форму этого барионного гало - туманной дымки, окутываюшей галактику и состоящей из древних звезд второго типа населения и шаровых звездных скоплений. Особенное внимание стоит уделить зависимости плотности гало от расстояния до центра.
Прекрасно видно, что, собственно, если бы не диск, остальную барионную компоненту от эллиптической галактики и не отличишь. А в случае NGC 7814 она еще и имеет идеальную форму.
Вспоминаем, что форма барионной компоненты в основном определяется формой гораздо более массивного темного гало - фрейма темной материи, собственно, галактикой и являющегося - и в очередной раз видим  иллюстрацию того факта, что принципиально дисковидные и эллиптические галактики формой не различаются - просто у дисковидных в силу исторических причин http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76822#msg76822 однажды при мокром мерджинге в плоскости вращения сформировался достаточно плотный диск из газа, а потом галактика росла медленно, достаточно больших галактик не захватывала, да и если и доводилось захватить маленькие - то только вне плоскости диска.

Обратите внимание еще и на множество дальних галактик, попавших в кадр, на их формы и цвета. Они того заслуживают.

[фок Гюнце]

Любопытная картинка

На этой фотографии - компактная группа галактик HCG90, состоящая из трех взаимодействующих галактик NGC 7173, NGC 7174 и NGC 7176 и удаленная от нас на 99 миллионов световых лет.
На этой фотографии мы видим, как две галактики буквально разрывают на части несчастную NGC 7174. Полюбуйтесь, в частности, на то, во что превратился ее диск (изломанная пылевая полоса, когда-то маркировавшая его плоскость симметрии, весьма наглядно демонстрирует, во что превратилась некогда бывшая спиральной галактика).

Обратите внимание на то, что NGC 7174 и NGC 7176 уже фактически погружены в общее гало.

Изучение этого гало дало интересные результаты. Оно содержит всего лишь около двухсот шаровых звездных скоплений http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91780#msg91780. При этом некоторые из шаровых скоплений необычайно молоды, им менее миллиарда лет, в то время, как мы помним, что шаровые скопления обычно насчитывают десять-двенадцать и более миллиардов лет от роду. Юных шаровых скоплений известны считанные единицы.

Получается интересная вещь... С одной стороны, шаровых скоплений немного, с другой стороны, многие из них очень молоды.

Похоже, славная троица взаимодействует уже довольно давно (я имею в виду, давно в нормальном смысле, то есть, несколько миллиардов лет), и приливное взаимодействие с одной стороны, провоцирует рождение шаровых скоплений, что в нынешней Вселенной в целом является достаточно редким процессом. При этом с другой стороны, это же взаимодействие не дает большинству рождающихся скоплений развиться до полноценного вида, выбрасывая их подальше или разрушая приливным взаимодействием.

[фок Гюнце]

Интересное

Посмотрите на галактику RGG 118, удаленную от нас примерно на 340 миллионов световых лет.

На врезке - рентгеновская фотография ее центральной части.

Эта галактика, как и положено, имеет в центре сверхмассивную черную дыру.
А вот что не положено - это масса центральной черной дыры галактики, которую и сверхмассивной назвать можно с трудом. Ее масса - около пятидесяти тысяч солнечных масс, и это - самая маленькая из известных черных дыр в ядре более-менее крупной галактики.

Напомню, ради интереса, что черная дыра в центре нашей Галактики - это 4,3 миллиона солнечных масс. Крупнейшая известная черная дыра (в центре блазара TON 618) - около шестидесяти шести миллиардов. Таким образом, получается, что разность масс центральных черных дыр - более шести порядков.

Ну, собственно...  Напомню, что разность масс самих галактик существенно выше.
Старая (более двенадцати миллиардов лет) карликовая сферическая галактика (dSph, см.http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818) Willman 1 имеет диаметр восемьдесят световых лет и массу четыреста тысяч солнечных. При этом видимая материя составляет примерно восьмисотую часть ее полной массы. О ней - в следующем посте.
Самая большая галактика IC 1101 http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96743#msg96743 имеет диаметр шесть миллионов световых лет и массу более двадцати пяти триллионов солнечных.
Масса самой большой галактики в шестьдесят с лишним миллионов раз превосходит массу самой маленькой. Это не так уж много - примерно во столько раз самое крупное наземное млекопитающее превосходит по массе самое маленькое.

Наличие центральных черных дыр таких размеров достаточно интересно для моделирования их появления на свет (вспомним некоторые варианты: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg78242#msg78242).

[фок Гюнце]

Willman 1

Посмотрите, пожалуйста, на эту фотографию. Она того стоит.

Это - галактика. Самая маленькая известная галактика, старая (более двенадцати миллиардов лет) карликовая сферическая галактика (dSph) Willman 1, удаленный на 120 тысяч световых лет спутник Млечного пути. Является одной из ближайших к нам галактик http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg113336#msg113336.

Диаметр галактики - восемьдесят световых лет. Полная масса - четыреста тысяч солнечных. При этом видимая материя составляет примерно восьмисотую часть ее полной массы. Соответственно, светимость галактики - около тысячи солнечных, раз в сто с лишним меньше, чем у Ригеля, в пятнадцать раз меньше, чем у Канопуса.

Мы помним, что есть и более тусклая галактика - Segue 2, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg113334#msg113334 - ее светимость еще в три  раза ниже. Зато она больше - ее суммарная масса по оценкам равна примерно шестистам тысячам (точнее, пятиста восьмидесяти тысячам) масс Солнца, и барионная (видимая) материя в ней уступает по массе темной материи примерно в тысячу раз.

А есть еще и Virgo I - правая на фотографии внизу.

Virgo 1 - еще один крошечный спутник нашей Галактики, удаленная от нас на 280 тысяч световых лет галактика, соревнующаяся с Segue 2 за звание самой тусклой из известных галактик. По некоторым оценкам (а оценить трудно: опробуйте на этой фотографии разобраться, где она начинается, а где заканчивается, а также какие звезды в нее входят, а какие - не входят и относятся к короне Млечного пути) у нее это получается. Самые крайние оценки дают светимость этой галактики, превосходящую солнечную всего в двести раз.
При все этом галактика не столь уж мала: диаметр около 125 световых лет. 

Я рассказывал, откуда они, такие, берутся: http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726

[фок Гюнце]

Кстати, о черных дырах

Только что я сказал, что крупнейшая известная черная дыра в центре блазара TON 618 имеет массу около шестидесяти шести миллиардов солнечных.
Это более или менее подтвержденная масса, измеренная по наблюдаемой динамике центральной части квазара.
И то, замечу, существуют более скромные оценки - вплоть до сорока пяти миллиардов солнечных масс.

А теперь вспомните кластер SPT-CLJ2344-4243 (кластер Феникса) http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg113757#msg113757.
Его центральная доминирующая галактика, сверхгигантская эллиптическая галактика класса cD http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818, скорее, относящаяся к сейфертовским галактикам, а не к квазарам, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76866#msg76866, имеет в центре сверхмассивную черную дыру, массу которой по динамике измерить не удается. Зато оценка ее массы по моделированию эволюции галактики, сравнению модельных величин с наблюдаемыми звездной плотностью, динамикой газа и его плотностью и аккрецией с последующей оценкой динамики развития черной дыры дает выдающийся результат - может оказаться, что согласованная с моделями масса черной дыры галактики составляет около ста миллиардов солнечных. Благо, наблюдаемый темп роста черной дыры выглядит сногсшибательно - шестьдесят солнечных масс в год.
В принципе, конечно, этот теоретический результат нуждается в наблюдательном подтверждении - тем более, что он трудно согласуется с моделью роста черной дыры из аккреционного диска и требует дополнительных механизмов роста типа прямого захвата массы.

Стоит заметить, что зато он вполне согласуется с космологическим представлением о том, что наиболее массивные черные дыры должны были и изначально рождаться, и в дальнейшем расти в самых богатых скоплениях http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77530#msg77530, на тучных пажитях http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726.

Кстати, если бы такая масса центральной черной дыры подтвердилась, она бы имела интересные характеристики. Диаметр горизонта событий - около шестисот миллиардов километров (четыре тысячи астрономических единиц, сто тридцать диаметров орбиты Нептуна или, если угодно, почти двадцать четыре световых дня). Условная плотность http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91305#msg91305 - около двух грамм на кубометр, 1,6% нормальной плотности воздуха.

[Gileann]

Willman 1

Посмотрите, пожалуйста, на эту фотографию. Она того стоит.
Это - галактика. Самая маленькая известная галактика, старая (более двенадцати миллиардов лет) карликовая сферическая галактика (dSph) Willman 1, удаленный на 120 тысяч световых лет спутник Млечного пути. Является одной из ближайших к нам галактик http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=2050.msg113336#msg113336.

Эр Гюнце, а можно вопрос в связи с этим?
Вот Плутон больше не полноправная планета. Потому что из трех формальных требований к планетам:
- вращаться вокруг звезды;
- иметь достаточную массу , чтобы создать сферическую форму под действием собственной силы тяжести;
- очистить пространство вблизи своей орбиты
он удовлетворяет только двум первым (хотя третий, на мой взгляд, сформулирован весьма нечетко).
А есть аналогичные формальные требования для галактик?