Гало (сферическая составляющая Галактики)


Гало (сферическая составляющая Галактики)

Несмотря на то что внешний вид Галактики говорит о плоской системе, это не совсем так. Вокруг нее простирается так называемое гало, облако разреженного вещества. Вокруг центрального утолщения и ядра находится множество шаровых звездных скоплений, состоящих из старых холодных красных звезд. Харлоу Шепли называл их «скелетом тела» нашей Галактики.

Звезды гало концентрируются к центру Галактики, а плотность вещества, высокая в центре Галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (от англ. bulge, вздутие) — элемент структуры спиральных галактик. Так называют внутреннюю, наиболее яркую часть сферической составляющей галактик размером от нескольких сотен парсек до нескольких килопарсек. Балджи галактик состоят преимущественно из очень старых неярких маломассивных звезд, двигающимся в галактике по вытянутым орбитам. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звезд. Из-за того что вращение отдельных звезд происходит почти беспорядочно, гало в целом вращается очень медленно.

Объекты, входящие в состав гало, возникли на ранних стадиях эволюции Галактики: звезды шаровых скоплений, звезды типа RR Лиры. Возраст населения сферической составляющей превышает 12 миллиардов лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска.

Характерной особенностью звезд гало является чрезвычайно малая доля в них тяжелых химических элементов. Звезды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сотни раз меньше, чем Солнце.

Анализ вращения показал, что Галактике помимо гало, балджа и диска, вместе с находящимся в них наблюдаемым газом, есть большие массы несветящегося вещества, названного скрытой массой или темным гало. Масса Галактики с учетом скрытой массы оценивается примерно в 2•1012 масс Солнца.

По одной из гипотез часть скрытой массы может заключаться в коричневых карликах, в телах, занимающих промежуточное положение между звездами и планетами, в плотных и холодных молекулярных облачках, которые имеют низкую температуру, малый размер и недоступны для обычных наблюдений. Скрытая масса может также находиться в давно проэволюционировавших и «погасших» звездах. По другой гипотезе пустое пространство (вакуум) обладает такими свойствами, что вносит свой вклад в полную плотность материи.

Также предполагают, что нейтрино имеют ненулевую массу покоя и заполняют периферию Галактики. Скрытая масса существует не только в нашей Галактике. Так, в середине восьмидесятых годов было установлено, что Местная группа галактик движется со скоростью более 600 км/с в сторону большого сверхскопления галактик. Эта скорость слишком велика, чтобы ее можно было объяснить гравитационным действием наблюдаемых галактик. Она свидетельствует о присутствии скрытой массы между галактиками. Другое доказательство скрытой массы – эффект гравитационного линзирования. Природа скрытой массы в галактиках остается неясной. Природа сама придумала для астрофизиков гигантский всеволновой космический телескоп, основанный на эффекте гравитационного линзирования. Это явление, основанное на общей теории относительности, было теоретически предсказано в тридцатые годы ХХ века.

Вся галактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногда называют галактической короной. В настоящее время считают, что размеры короны Галактики в 10 раз больше, чем размеры диска.

Корона Галактики содержит шаровые скопления и карликовые галактики (Большое и Малое Магеллановы облака и другие). В галактической короне обнаружены отдельные звезды и группы звезд. Некоторые из этих групп взаимодействуют с шаровыми скоплениями и карликовыми галактиками. Ранее предполагалось, что корона Галактики образовалась раньше самой Галактики, но теперь ученые больше склоняются к выводу, что корона – это следствие каннибализма Нашей Галактики по отношению к галактикам-спутникам. Это говорит о том, что шаровые скопления могут быть остатками бывших галактик-спутников.

Звезды в гало Млечного Пути: космические захватчики или галактические изгои?

Астрономы исследовали небольшую популяцию звезд в гало Млечного Пути и установили, что их химический состав соответствует самому галактическому диску. Обнаруженное сходство убедительно доказывает, что эти звезды возникли внутри диска, а не были захвачены при покорении карликовых галактик. Предполагается, что причиной звездной миграции в гало являются теоретически предложенные колебания диска Млечного Пути, вызванные его приливным взаимодействием с массивной спутниковой галактикой. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

Если кто-либо из далекого космоса захочет связаться с вами через «космическую почту», ваш адрес будет включать в себя еще несколько пунктов, а именно Землю, Солнечную систему, спиральный рукав Ориона и галактику Млечный Путь. Расположение в нашей галактике дает нам место в переднем ряду для наблюдения за галактическими процессами. Сегодня у нас есть довольно ясная картина свойств Млечного Пути. Астрономы классифицируют его как обычную большую спиральную галактику, основная часть звезд которой составляют ее диск и лишь малая доля образует галактического гало.

Звезды в ореоле группируются в гигантские структуры: облака и огромные потоки звезд. Эти структуры интерпретировались как сигнатуры бурного прошлого Млечного Пути, обломки гравитационного разрушения многих более мелких галактик, которые вторгались к нам в прошлом.

Исследователи пытались узнать больше об истории Млечного Пути, взглянув на свойства этих звезд. Их позиция и движение могут дать ключи и вычислить их путь к нашему звездному дому, в то время как типы звезд и их химический состав рассказывает о том, как могла выглядеть давно погибшая галактика.

Химический состав изгоев и их родители

В новом исследовании международная команда астрономов во главе с доктором Марией Бергеманн из Института астрономии им. Макса Планка в Гейдельберге (Германия) убедительно доказала, что некоторые из структур ореола не могут быть обломками вторгшихся галактик, а скорее происходят из диска Млечного Пути!

Ученые исследовали 14 звезд, расположенных в двух разных регионах галактического гало и лежащих на противоположных сторонах плоскости диска Млечного Пути. Более ранние исследования движения этих двух диффузных структур показали, что они могут быть связаны с кольцом Единорога – кольцеобразной структурой, обернутой вокруг Галактики. Однако природа и происхождение этих звездных структур не были однозначно установлены.

Бергеманн и ее команда впервые представили подробные образцы химического состава этих звезд, полученные с помощью телескопов «Keck» и VLT (Very Large Telescope, ESO). «Анализ химических изотопов – очень мощный тест, позволяющий, аналогично сопоставлению ДНК, идентифицировать родительскую популяцию звезды. Различные родительские популяции, такие как диск Млечного Пути или гало, карликовые спутниковые галактики или шаровые скопления, как известно, имеют радикально разные химические составы. Поэтому, когда мы узнаем, из чего сделаны звезды, мы можем сразу связать их с родителями», – объясняет Мария Бергеманн.

Сравнивая химический состав этих звезд с теми, что были найдены в других космических структурах, ученые были удивлены, обнаружив, что химические составы почти одинаковы как внутри, так и между этими группами и близко соответствуют образцам звезд диска Млечного Пути. Это убедительно доказывает, что изученные звезды происходят из галактического диска!

Миграция звезд и колебание диска Млечного Пути

Но как звезды дошли до крайних положений выше и ниже галактического диска? Теоретические расчеты эволюции Млечного Пути предсказывают, что звезды перемещаются на большие расстояния от места их рождения перпендикулярно плоскости диска. «Миграция» звезд теоретически объясняется колебаниями диска в целом. Благоприятным объяснением этих колебаний является приливное взаимодействие гало и диска Млечного Пути с проходящей массивной спутниковой галактикой.

Эти находки очень интересны, поскольку они показывают, что диск Млечного Пути и его динамика значительно сложнее, чем считалось ранее. Группы звезд могут быть перемещены в более отдаленные области в пределах Млечного Пути, став изгоями из-за влияния спутниковой галактики. Подобные химические закономерности могут быть применимы и к другим галактикам, подтверждая потенциальную галактическую универсальность этого динамического процесса.

В качестве следующего шага астрономы планируют анализировать спектры других звезд в звездных структурах, расположенных дальше от диска. Они также очень заинтересованы в получении масс и возрастов этих звезд, чтобы ограничить сроки прошлого взаимодействия Млечного Пути и карликовой галактики.

Геология

Гало бывает вокруг Луны, и вокруг Солнца и даже вокруг Галактики. Давайте же узнаем, что такое гало?

Гало — это светлые круги, дуги, столбы, пятна, наблюдаемые вокруг или вблизи дисков Солнца и Луны. Появление Гало обусловлено преломлением и отражением света ледяными кристаллами, взвешенными в воздухе.

Гало Луны Мексика

Гало – это живописный диск, яркий ореол или светящийся круг, образованный около мощного источника света оптическими свойствами атмосферных ледовых микрочастиц.

Гало рождается при преломлении света кристаллами льда, возникшими в перистых облаках или низких слоях атмосферы. Эти замерзшие частицы различаются по форме и способу перемещения в воздухе. Они могут парить, медленно опускаться или кружиться. Вид оптического явления зависит от конфигурации элементов и их расположения. Играющая светом иллюзия схожа по механизму возникновения с радугой, но вместо капель воды в ней отражателями выступают кристаллы льда.

Астроном из Голландии Марсел Миннарт внес особенный вклад в исследование явлений этой категории. Он посвятил много времени работе по изучению взаимодействия света и атмосферы, систематизации гало.Почему появляются световые кольца? Преломление света приводит к его разделению на спектры, и круг окрашивается как радуга, но с меньшим количеством цветов. К ярким видам оптического явления относятся паргелий, представляющий собой радужное пятно, и зенитная дуга, которая встречается в редких случаях и выглядит как перевернутая радуга.

Наблюдение и классификация разных видов гало: Самая распространенная форма гало – это светящийся круг с угловым радиусом в 22° и центром на солнечном или лунном диске. Оно возникает из-за преломления лучей в боковых гранях кристаллов. Малое гало слабо окрашено. В основном, это красный и оранжевый цвет. Большое гало, с радиусом около 46°, встречается редко, примерно, раз в год. Оно имеет красный оттенок с внутренней стороны, а его касательные дуги расцвечены полноценно. Еще реже можно заметить гало 90°, которое образует слабо светящийся круг, имеющий общий центр с меньшими кольцами.

Паргелический круг и дуги гало имеют белый цвет. Соединяясь вместе, различные виды гало образуют причудливые фигуры. Например, световой столб и светящийся круг пересекаются, образуя крест, который во время заката становится красным. Шестигранные кристаллы, расположенные вертикально, способны создать несколько ложных солнц. Такие проявления феномена считаются сложными гало. Они формируются крайне редко и вызывают неизменный интерес у ученых и просто наблюдателей. Существует явление схожее по внешнему виду с гало – это венцы, представляющие туманные диски вокруг Солнца, Луны или звезд. Они имеют малый радиус и возникают из-за рассеивания лучей в проходящих облаках. Объектами, отражающими в этом случае свет, являются капли воды.

Интересные факты: что предвещает ореол вокруг Солнца или Луны? Появление в небесах святящихся кругов не всегда воспринималось со страхом. С ними связаны и приметы, предсказывающие погоду. Такое явление возникало перед циклоном или снежной бурей. Это подтверждают и климатические наблюдения – высокая влажность и ясная морозная погода часто предшествуют ухудшению погоды. Гало, как и другие оптические иллюзии в небе, считались предвестниками плохих событий, особенно если принимали угрожающую форму креста или меча. Множество ложных солнц также вызывало панику, даже у закаленных в боях солдат армии Карла V, которые увидев их, сняли осаду Магдебурга и поспешно отступили.

Гало Галактики

Выведенная недавно на орбиту космическая ультрафиолетовая обсерватория FUSE (NASA) стала давать первые научные результаты.По своим возможностям FUSE более чем в 100 раз превосходит все предшествующие инструменты. Обсерватория способна исследовать межзвездный газ, определять его состав, скорость и пространственное распределение путем спектрального анализа проходящего через газ света далеких звезд. Первым объектом исследований стала протяженная газовая оболочка (гало) нашей Галактики.

Гало имеет сферическую форму, простирается на расстояние 5-10 тысяч световых лет и состоит из горячего газа с температурой около 5105 K. Хотя о существовании газового гало Галактики было известно давно, мнения астрономов о его происхождении существенно расходились.

Согласно одной из гипотез, гало возникло в результате звездного ветра и УФ излучения звезд. По другой гипотезе формирование и разогрев гало произошли под действием ударных волн взрывавшихся сверхновых звезд.

Наблюдения на обсерватории FUSE выявили присутствие в гало ионов кислорода, которые могли появиться только во втором из указанных процессов. Таким образом, практически доказано, что определяющим фактором при формировании газового гало Галактики были взрывы тысяч сверхновых звезд, сопровождавшиеся выбросами вещества и мощными ударными волнами. В ближайших планах исследований на новой обсерватории важное место занимает определение количества космического дейтерия — величины, несущей ценную информацию о первых минутах эволюции Вселенной.

  • shortstoryf
  • On 12.08.2014

Гало галактики Центавр А. В двух врезках показаны увеличенные области, продемонстрированные на снимках ниже. Источник: ESA/Hubble, NASA, Digitized Sky Survey, MPG/ESO

Астрономы с помощью космического телескопа Хаббл исследовали чрезвычайно экстремальные условия внешних рубежей эллиптической галактики Центавр А (CentaurusA). Галактическое гало, состоящее из звезд, как выяснили исследователи, простирается намного дальше от центра, чем это ожидалось ранее, а звезды в пределах этого ореола, кажется, удивительно богаты тяжелыми элементами. На сегодняшней день эта зона – самая отдаленная изученная часть эллиптической галактики из всех, которые когда-либо исследовались.

Область гало галактики Центавр А. Источник: ESA/Hubble, NASA

И действительно, если присмотреться к снимку получше, станет видно, что здесь присутствует больше, чем у других эллиптических галактик. Наравне с широкими и длинными спиральными рукавами, простирающимися далеко от центра галактики, здесь присутствует тусклый ореол звезд, сильно вытянутый в космическое пространство. Эти расширяющиеся гало являются важными компонентами галактик. Так, например, гало нашей собственной галактики, Млечного пути, сохраняет в себе следы своего формирования и развития. И все же мы знаем очень мало об ореолах галактик вне нашего местного скопления, поскольку их слабый рассеянный свет делает проведение исследований более трудным. Астрономам до сих пор удавалось обнаружить очень мало галактик со звездными ореолами вокруг них.

С развитием техники и новых методов изучения космического пространства, у ученых появилась прекрасная возможность попытаться изучить эти таинственные звездные гало. Так, благодаря уникальному космическому расположению телескопа Хаббл и его чувствительной камере AdvancedCameraforSurveys, астрономы смогли исследовать гало, окружающее яркую и заметную эллиптическую галактику Центавр А, так же известную как NGC 5128. Они выяснили, что гало галактики распространяется намного дальше в космическое пространство, чем ожидалось, да и форма его выглядит довольно неожиданной.

“При детальном рассмотрении гало Центавр А мы выяснили, что большое количество звезд рассеяно в одном направлении, чем в другом, придавая гало искривленную форму, которую мы никак не ожидали увидеть. Изучение этого феномена позволит нам заглянуть глубже в процессы формирования галактик и развития их структур”, – Марина Рейкуба из Европейской южной обсерватории в Гархинге, Германия.

Область гало галактики Центавр А. Источник: ESA/Hubble, NASA

В проведенном исследовании была составлена обширная карта галактики и прилегающих окрестностей. Оказалось, что она в 25 раз больше радиуса галактики и охватывает приблизительно 450000 световых лет. В ширину карта в 16 раз больше эффективного радиуса галактики, что примерно составляет 295000 световых лет. Эффективным радиусом галактики ученые называют такое расстояние от его ядра, на котором яркость галактики падает ровно в два раза, относительно ее ядра. Понятие эффективного радиуса введено в связи с тем, что на больших удалениях от центра вещество становится очень тусклыми и таким образом очень трудно оценить реальный радиус галактики. Фактически, диаметр гало, исследованный командой ученых, занимает область в 4 градуса на небосводе, что приблизительно эквивалентно восьми лунным дискам.

Однако неравномерное распределение звезд в пределах гало является не единственной особенностью этой галактики. Другая заключается в пропорциях распределения элементов, тяжелее водорода и гелия, которые были найдены в веществе звезд. В то время как звезды в пределах гало Млечного пути и других соседних спиральных галактик в принципе имеют очень низкие концентрации тяжелых элементов, звезды в пределах гало Центавр А, скорее всего, богаты тяжелыми элементами, даже в наиболее удаленных областях.

“И даже на таких чрезвычайных расстояниях мы все еще не достигли края ореола Центавр А, и при этом мы еще не обнаружили самые старые поколения звезд”, – Лаура Греджио.

Небольшое количество тяжелых элементах в звездных гало больших спиральных галактик, таких как Млечный путь, скорее всего проистекает из способа, которым галактики формировались и развивались. Эти гиганты медленно захватывали и поглощали многочисленные малые галактики-спутники, а соответственно и звезды в них. Для галактики Центавр А присутствие звезд, богатых тяжелыми элементами на таком большом удалении от ядра, говорит о единственном в прошлом слиянии с другой большой спиральной галактикой. В этом случае звезды были изгнаны из одной из галактик, и остались как часть внешнего гало.

По информации Европейского космического агентства.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Метки

Centaurus A Hubble Галактики

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: