GALAKTYKA I DROGA MLECZNA

1. GALAKTYKA IDROGA MLECZNA

2. Spis Treści 1. Galaktyka. 2. Masa i jasność galaktyki. 3. Przestrzeń międzygalaktyczna. 4. Typy galaktyki. 5. Zderzenie się galaktyk. 6. Historia badań. 7. Droga mleczna ( wiek i budowa) 8. Sąsiedztwo galaktyk.

3. Galaktyka • Galaktyka (z gr. γαλα – mleko) – duży, grawitacyjnie związany układ gwiazd, pyłu i gazu międzygwiazdowego oraz niewidocznej ciemnej materii. Typowa galaktyka zawiera od 107do 1012 gwiazd orbitujących wokół środka swojej masy. • Oprócz pojedynczych gwiazd, galaktyki zawierają dużą liczbę układów gwiazd oraz różnego rodzaju mgławice. Większość galaktyk ma rozmiary od kilku tysięcy do kilkuset tysięcy lat świetlnych. Odległości między galaktykami sięgają milionów lat świetlnych. Istnieje prawdopodobnie około 150 miliardów galaktyk w widzialnym Wszechświecie (choć niektóre badania mówią nawet o 500 miliardach galaktyk, zawierających łącznie około kwadryliona gwiazd). Galaktyka, wewnątrz której znajduje się Układ Słoneczny, to Droga Mleczna, natomiast najdalsza znana obecnie galaktyka to UDFj-39546284, o przesunięciu ku czerwieni 10,3. Odkryto także galaktykę UDFj-39546823 która po potwierdzeniu danych, może stać się nową najdalszą znaną galaktyką. • Zasadniczą część masy galaktyk stanowi ciemna materia, czyli cząstki lub obiekty emitujące zbyt mało promieniowania, by mogły być wykryte. Chociaż ciemna materia stanowi ponad 90% masy galaktyk, jej natura nie jest znana. Istnieją pewne dowody na to, iż w centrum wielu lub nawet wszystkich galaktyk mogą istnieć supermasywne czarne dziury.

4. Galaktyka

5. Masa i jasność galaktyki • Bezpośrednie wyznaczenie masy galaktyki jest możliwe w układach podwójnych galaktyk oraz z obserwacji ruchu gwiazd lub gromad kulistych, obiegających w dużych odległościach centrum galaktyki, o ile znana jest odległość do niej. Uproszczona analiza polega na założeniu, że cała masa galaktyki skoncentrowana jest w jej centrum. Wtedy przyspieszenie grawitacyjne w punkcie odległym od niego o R wynosi • gdzie v jest prędkością, z jaką obiekty na odległości R obiegają środek galaktyki, a G jest newtonowską stałą grawitacji. Po przekształceniach otrzymujemy, iż masa galaktyki wynosi w przybliżeniu

6. Przestrzeń międzygalaktyczna Przestrzeń międzygalaktyczna jest prawie absolutną próżnią o gęstości mniejszej niż jeden atom na metr sześcienny. Wypełnia ją ośrodek międzygalaktyczny, a także ciemna materia i ciemna energia.

7. Typy galaktyk • Galaktyki można podzielić na cztery główne typy: • spiralna • bez poprzeczki – typ S (od: spiral) • z poprzeczką – typ SB (od spiral barred) • soczewkowata – typ S0 • eliptyczna – typ E (od: elliptical) • nieregularna – typ Irr (od: Irregular) • Słowo Galaktyka – czyli pisane jako nazwa własna przez duże "G" – oznacza naszą galaktykę, czyli Drogę Mleczną. Nasza galaktyka jest dużą spiralną galaktyką o średnicy około 30 kpc (~100 000 lat świetlnych) i grubości 3000 lat świetlnych; z poprzeczką o średnicy około 29 000 lat świetlnych. Zawiera od 200 miliardów (2×1011) do 300 miliardów (3×1011) gwiazd, a jej masa jest rzędu 6×1011 mas Słońca.

8. KLASYFIKACJAGALAKTYK WEDŁUGHUBBLA

9. W galaktykach spiralnych jej ramiona mają kształt spirali logarytmicznej, kształt ten wynika z zaburzenia jednorodnie rotującej masy gwiazd. Podobnie jak gwiazdy, ramiona spiralne również rotują, ale obracają się ze stałą prędkością kątową. Oznacza to, że gwiazdy wchodzą i wychodzą z ramion spiralnych. Ramiona spiralne można rozumieć jako obszary o zwiększonej gęstości – fale gęstości. Gwiazdy wchodząc w ramiona spiralne zwalniają, tworząc obszar o zwiększonej gęstości. Jest to podobne do "fali" zwalniających samochodów wzdłuż autostrady. Ramiona są widoczne, ponieważ większa gęstość ułatwia proces formowania się gwiazd i powstawania młodych jasnych gwiazd. POWSTAWANIESPIRALGALAKTYK

10. W 1997 roku parę zderzających się galaktyk odkryto przy użyciu Teleskopu Hubble'a. Są to galaktyki NGC 4038 i NGC 4039 w gwiazdozbiorze Kruka, tak zwane Anteny. Nazwa pochodzi od charakterystycznego kształtu tej pary galaktyk: ich jądra znajdują się bardzo blisko, a zdeformowane ramiona spiralne tworzą długie, zakrzywione pasma gwiazd odchodzące od nich w dwie strony. Podobną spektakularną parą zderzających się galaktyk są tzw. Myszy (NGC 4676). • Zderzenie takie nie stanowi jednak totalnej katastrofy. Podczas kolizji galaktyk rzadko dochodzi do zderzeń gwiazd, ze względu na ogromne odległości, które je dzielą. Ponadto gdy galaktyki zachodzą na siebie, w wyniku łączenia się zawartych w nich obłoków gazu i pyłu powstają nowe gwiazdy. Zderzenia galaktyk nie są zdarzeniem nagłym – ich czas trwania to w przypadku dużych galaktyk miliony lat. • Prawdopodobnie duże galaktyki eliptyczne znajdujące się w centrach niektórych gromad powstały na skutek zderzeń kilku mniejszych galaktyk, zwykle spiralnych.

11. Symulacja komputerowa zderzeń Galaktyk

12. Historia badań • W 1610Galileusz użył teleskopu do obserwacji Drogi Mlecznej i odkrył, że składa się ona z ogromnej liczby słabych gwiazd. Immanuel Kant w traktacie z 1755 roku, opierając się na wcześniejszej pracy astronoma Thomasa Wrighta, właściwie przypuszczał, że galaktyka może być obracającym się ciałem zbudowanym z ogromnej ilości gwiazd związanych grawitacyjne. Powstały dysk gwiazd mógłby być widoczny na niebie jako pasmo gwiazd. Kant przypuszczał również, że obserwowalne mgławice mogą być oddzielnymi galaktykami. • Pod koniec XVIII wiekuCharles Messier zgromadził katalog zawierający 109 najjaśniejszych mgławic, później William Herschel wydał katalog gromadzący 5000 mgławic. W roku 1845Lord Rosse dzięki konstrukcji nowego teleskopu był zdolny rozróżnić mgławice eliptyczne od spiralnych. Aż do lat 20. XX wieku, do prac Edwina Hubble'a, mgławice te nie były powszechnie uważane za odległe galaktyki. Hubble zidentyfikował pojedyncze gwiazdy zmienne (cefeidy), co pozwoliło mu na pomiar odległości do najbliższych galaktyk. W roku 1936 Hubble zaproponował klasyfikację galaktyk używaną do tej pory.

13. Pierwszej próby oceny kształtu Drogi Mlecznej i położenia Słońca w naszej galaktyce dokonał William Herschel w roku 1785 poprzez dokładne zliczenie liczby gwiazd w różnych obszarach nieba. Używając ulepszonej metody Kapteyn w 1920 otrzymał obraz naszej galaktyki jako małej elipsoidalnej galaktyki (średnicy ~15 kiloparseków) ze Słońcem w centrum galaktyki. Inna metoda stosowana przez Shapleya doprowadziła do radykalnie innego obrazu: płaskiego dysku o średnicy ~70 kiloparseków ze Słońcem daleko od centrum. Obie analizy danych nie uwzględniały absorpcji światła przez pył międzygwiezdny. Obecny obraz naszej galaktyki ukształtował się w latach 30. XX wieku. • W roku 1944van de Hulst przewidział istnienie promieniowania mikrofalowego o długości 21 cm pochodzącego od międzygwiezdnego gazu wodorowego. Promieniowanie to zaobserwowano w 1951 roku. To promieniowanie poprawiło obraz naszej galaktyki, ponieważ nie było absorbowane przez pył, a obserwacja przesunięcia długości fali w oparciu o zjawisko Dopplera pozwolila ustalić prędkości gazu w Galaktyce. Te obserwacje potwierdziły rotację naszej galaktyki wokół jej centrum. Z chwilą udoskonalenia teleskopów radiowych obserwacje gazu wodorowego mogły być dokonane również dla innych galaktyk. W latach 70. XX wieku zdano sobie sprawę, że całkowita widoczna masa nie zgadza się z danymi z rotacji galaktyk, co doprowadziło do idei ciemnej materii.

14. Galaktyka Sombrero M104, NGC 4594 Galaktyka NGC 4414 Galaktyka M63

15. Droga mleczna ( wiek i budowa) • Droga Mleczna – galaktyka spiralna z poprzeczką, w której znajduje się m.in. nasz Układ Słoneczny. Droga Mleczna inaczej nazywana jest Galaktyką (dla odróżnienia od innych galaktyk pisaną wielką literą "G"). Zawiera od 100 (wg starszych szacunków) do 400 miliardów (wg nowszych szacunków) gwiazd. Ma średnicę około 100 000 lat świetlnych i grubość ok. 12 000 lat świetlnych. • Na niebie widziana jest jako jasna smuga przecinająca niebo. Wynika to z faktu, że oglądamy dysk Galaktyki z jej wnętrza, jako że Układ Słoneczny znajduje się w pobliżu płaszczyzny tego dysku. Droga Mleczna świeci najjaśniej w okolicy gwiazdozbioru Strzelca, w którym to kierunku znajduje się jej centrum. Pas Drogi Mlecznej sięga na północy do gwiazdozbioru Kasjopei, a na południu do gwiazdozbioru Krzyża Południa. Odzwierciedla to silne nachylenie płaszczyzny równika galaktycznego do płaszczyzny równika. Płaszczyzna Galaktyki jest także silnie nachylona do płaszczyzny ekliptyki, czyli orbity ziemskiej. • Według mitologii greckiej Droga Mleczna powstała z kropli rozlanego mleka, którym Hera karmiła Heraklesa.

16. Droga Mleczna widziana przez Kosmiczny Teleskop

17. Struktura Drogi Mlecznej

18. Wiek • W 2004 roku grupa astronomów (Luca Pasquini, Piercarlo Bonifacio, Sofia Randich, Daniele Galli i Raffaele G. Gratton) oszacowała wiek Galaktyki na podstawie pomiaru zawartości berylu w gwiazdach gromady kulistejNGC 6397 na 13,6 ± 0,8 miliarda lat.

19. Budowa • Droga Mleczna to duża galaktyka spiralna z poprzeczką o masie ok. 1012 mas Słońca. Dysk galaktyczny ma 100-120 tysięcy lat świetlnych średnicy (jednak najnowsze badania sugerują, że promień naszej galaktyki może wynosić nawet 78 000 lat świetlnych). Droga Mleczna widziana z boku przypomina dysk z soczewkowatym zgrubieniem w części środkowej. Centrum Drogi Mlecznej leży ok. 27 000 lat świetlnych od Słońca, a z Ziemi widoczne jest w gwiazdozbiorzeStrzelca. Ze względu na położenie Układu Słonecznego wewnątrz dysku Galaktyki, badanie struktury Galaktyki jest znacznie utrudnione. • Prędkość orbitalna Układu Słonecznego wynosi ok. 268 km/s. Prędkość orbitalna gwiazd w dysku poza zgrubieniem centralnym zależy słabo od odległości od jądra (tzw. płaska krzywa rotacji) i przeważnie wynosi ponad 200 km/s, co naturalnie oznacza, że okresy obiegu różnią się znacznie dla gwiazd znajdujących się w różnych odległościach od centrum Galaktyki. Galaktyka nie rotuje jak ciało sztywne, a jej widoczna struktura jest, tak jak u innych galaktyk spiralnych, efektem dynamicznym przypominającym nieco falę stojącą (fala gęstości). • Nasza Galaktyka jest najprawdopodobniej galaktyką spiralną z poprzeczką SBc lub SBb (zgodnie z klasyfikacją Hubble'a).

20. Droga Mleczna widziana z Ziemi

21. Przypuszczalny Wygląd Drogi Mlecznej w Widoku Prostopadłym do Płaszczyzny Równika Wyobrażenie Drogi Mlecznej

22. Sąsiedztwo galaktyk • Droga Mleczna, Galaktyka Andromedy oraz M33 są głównymi elementami Grupy Lokalnej Galaktyk. Jest to zbiór około 35 galaktyk położonych blisko siebie i związanych grawitacyjnie. Większość z nich to galaktyki karłowate lub nieregularne. Wiele spośród tych pierwszych, ze względu na ich małą jasność, pozostaje zapewne nadal nieodkrytych. • Przewiduje się, że za około 3 miliardy lat może dojść do zderzenia Galaktyki Andromedy z Drogą Mleczną. • Najbliższą galaktyką podobną do Drogi Mlecznej (spiralną) jest Galaktyka Andromedy (M31), widoczna w gwiazdozbiorzeAndromedy.

23. Martyna Rataj • WYKONAŁA: