Статья : Скорость вращения галактик 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Статья >> Авиация и космонавтика


Скорость вращения галактик




Скорость вращения галактик

Скорость вращения галактик

Под скоростью вращения галактики подразумевается скорость вращения различных компонентов галактики вокруг её центра. Данная скорость — это суммарная скорость, приобретённая в ходе различных процессов. Скорость вращения галактики следует отличать от круговой скорости Vc, которая обусловлена только силой гравитации и равна, по определению, необходимой скорости тела, движущегося по кругу под действием силы притяжения к центру. Скорость же вращения в общем случае обусловлена также радиальным градиентом давления P межзвёздного газа.

Здесь Φ — гравитационный потенциал, а ρg — плотность газа.

Для разных компонентов галактики скорость вращения оценивается по-разному. Для газа — по доплеровскому смещению эмиссионных линий. Для звёзд — по доплеровскому смещению абсорбционных линий звёзд. Схема получения скорости вращения следующая.

Непосредственно получаемая из наблюдений скорость — это сумма скорости движения галактики как целого и скорости внутреннего движения. Обычно скорость галактики в целом (V0) отождествляется со скоростью движения центральной области. Для далёких галактик эта скорость обусловлена хаббловским расширением Вселенной, собственная скорость пренебрежимо мала.

Скорость, получившаяся после учёта скорости движения галактики как целого, — скорость по лучу зрения (Vr), и чтобы вычислить скорость вращения галактики на данном расстоянии, необходимо учесть эффекты проекции. Для этого необходимо знать угол наклона оси галактики к лучу зрения i, а также угол φ между большой осью галактики и прямой, проходящей через центр галактики и наблюдаемую точку. Таким образом, чтобы перейти от Vr к Vφ, необходимо знать пять параметров: скорость движения галактики V0, углы i и φ, две координаты центра галактики (относительно любой точки изображения).

Если галактика выглядит асимметричной, то задача упрощается, так как углы ориентации и положения центра можно вычислить по распределению яркости диска. И если щель спектрографа расположить вдоль её большой оси, можно получить:

где l — расстояние от центра галактики вдоль щели.

Однако наиболее полную информацию о движении в галактике даёт анализ поля скоростей — совокупности измерений лучевых скоростей для большого числа точек по диску галактики. Для получения поля скоростей применяют двумерную спектроскопию. Обычно применяется либо многоканальный приёмник, либо интерферометр Фабри — Перо. Радионаблюдения газа в линиях H I также позволяют получить двумерную картину распределения скоростей в галактике.

Движение газа и звёзд

Так как звёзды расположены далеко друг от друга и вероятность их столкновения мала, звёзды, как в галактиках, так и в скоплениях, представляют собой бесстолкновительную среду. Это легко показать. Будем называть столкновением двух звёзд случай, когда две звезды при сближении под действием силы гравитации изменят направление движения, сохранив при этом полную энергию. Тогда рассмотрим это сближение относительно центра масс звёзд. Для упрощения расчётов будем считать, что массы звёзд равны, и их скорости на начало сближения (формально на бесконечно большом расстоянии) тоже. Для первой оценки это вполне допустимое приближение. Запишем закон сохранения механической энергии:

,

где V — текущая скорость звёзд (скорости должны быть одинаковы из-за соображений симметрии), r — расстояние между звёздами, V0 — скорость на бесконечности до взаимодействия, а G — гравитационная постоянная. Будем считать, что звёзды испытали столкновение, если в момент их сближения кинетическая энергия удвоилась.

Тогда, подставив значение прицельного параметра d в уравнение, написанное выше, получим:

.

Тогда диаметр сечения столкновения тел и, соответственно, площадь сечения взаимодействия равны:

,

.

Оценим характерное время столкновения для звёзд окрестностей Солнца (n = 3×10−56 см−3, а относительная скорость движения 20 км/с). Получим:

.

Полученное время больше времени жизни Вселенной на три порядка. И даже в звёздных скоплениях, где концентрация звёзд на три порядка больше, ситуация не улучшается. Заметим, что можно было бы провести более точный расчёт, с учётом закона сохранения импульса и т. д., но результаты получились бы схожими. Из бесстолкновительности среды напрашивается вывод о неравновесности системы и распределении случайных скоростей звёзд не максвелловским образом. Характерное время его установления должно быть много большим времени свободного пробега звезды. Однако в действительности всё оказалось гораздо сложнее.

Измерения показали, что звёзды, за исключением самых молодых, представляют собой частично «прорелаксировавшую» систему: распределение случайных скоростей звёзд максвелловское, но с различными дисперсиями по различным осям. Более того, в одном и том же объёме пространства наблюдается систематический, хотя и замедляющийся, рост случайных скоростей для старых звёзд. Таким образом, можно утверждать, что звёздный диск со временем нагревается

Данная проблема не решена окончательно, по-видимому, решающую роль играют всё же столкновения, но не со звёздами, а с массивными газовыми облаками.

Похожие работы:

  • Мир Галактик (Галактики и звездные системы)

    Реферат >> Астрономия
    ... Галактики. Гораздо лучшим методом определения массы галактики является метод, основанный на измерении скорости вращения галактики ... не удается. Как видно, угловая скорость вращения Галактики убывает по мере удаления её ...
  • Строение галактики

    Реферат >> Математика
    ... изменяется угловая скорость вращения системы по мере удаления от центра Галактики к её ... не удается. Как видно, угловая скорость вращения Галактики убывает по мере удаления её ... . Участвуя во вращении Галактики, наше Солнце мчится со скоростью более 220 км ...
  • Абсолютно все, что нас окружает, связано с вращением галактики и вселенной или основы строения мира

    Статья >> Наука и техника
    ... доказательством непрерывности их материй. Скорость вращения нашей галактики вокруг своей оси многократно меньше ... скоростью 220 – 230 км/сек, а это означает что центробежная сила вращения галактики велика. Вращение ...
  • Галактики

    Реферат >> Авиация и космонавтика
    ... растекается оттуда в плоскости Галактики со скоростью около 50 км/сек. ... частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое ... они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и являющейся плоскостью её симметрии (т. ...
  • Галактики

    Реферат >> Математика
    ... звезд при своем вращении вокруг центра галактики остается вблизи ... вращения галактики. Этот взрыв, по-видимому, породил и множество электронов со скоростями, близкими к скорости ... плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и составляющейся плоскостью ее ...
  • Происхождение галактик и звёзд. Строение нашей Галактики. Эволюция звёзд

    Доклад >> Математика
    ... . Прежде всего они участвуют во вращении Галактики вокруг оси, перпендикулярной её экваториальной ... изменяются и угловая (убывает), и линейные(возрастает) скорости вращения Галактики. Галактики бывают эллиптические (эллипсоиды с разной степенью ...
  • Скорости бывают разные

    Статья >> Культура и искусство
    ... же как не замечаем ни вращения Земли, ни ее движения вокруг ... ? Похоже, что вдоль оси своего вращения. Остается уточнить в какую именно сторону ... имеет начальную скорость в пространстве, равную скорости света, она же скорость нашей галактики – нашего маленького ...
  • Галактики

    Реферат >> Авиация и космонавтика
    ... полностью отсутствуют. Диск Галактики вращается, причем угловая скорость вращения разная на разных расстояниях ... , что в удаленных от центра галактик районах скорость вращения не уменьшается по мере увеличения ...
  • Мир галактик

    Реферат >> Авиация и космонавтика
    ... S-галактик, скорости вращения газа и звезд в них близки к круговым. В отличие от Е-галактик, низкая скорость вращения в Irr-галактиках – следствие ...
  • Эволюция центральных областей галактик

    Статья >> Математика
    ... скорости упорядоченного вращения) хаотическими скоростями облаков и геометрией тонкого диска. Образовавшиеся вновь в центре галактики ... Рис. 4 – Поле скоростей звезд в эллиптической галактике NGC 821, показывающее вращение центра галактики, с наложенными на ...