Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

поля обзора, чтобы изучать большие выборки далеких галактик, используя тот факт, что свету требуется значительное время для путешествия через Вселенную к нашим телескопам и детекторам. Это буквально позволяет нам заглянуть в прошлое. Терпеливо наблюдая за Вселенной, мы создали всеобъемлющую, хотя и не полную картину того, как галактики формировались и развивались в течение почти 14 млрд лет космической истории. Мы многому научились, но великие открытия все еще впереди

Эта коллекция пикселей представляет собой свет одной из самых отдаленных и, следовательно, самых ранних из известных галактик. По мере того как мы смотрим дальше, астрономия становится все труднее, ведь сигнал, идущий от далеких галактик, буквально затемнен астрономическими расстояниями между Землей и этими обширными космическими источниками. Открывая их, мы заглядываем в прошлое, поскольку свет, который сейчас улавливают наши детекторы, покинул свои галактики миллиарды лет назад

Помимо крупных проектов, продвигающих нас вперед, конечно, будет продолжаться и разработка новых приборов для уже существующих телескопов, например производство новых камер и спектрографов с еще более высокой чувствительностью, а также новых методов наблюдения. По мере развития технологий наблюдения будет расти и мощность компьютеров, а стоимость оборудования будет снижаться, что позволит проводить более сложные моделирования с более высоким разрешением и большими размерами, исследовать и тестировать наши модели, а также сравнивать и помогать интерпретировать эмпирические данные, скорость появления которых от стадии реки уже перешла к бурному потоку.

Благодаря этим усилиям наша модель мира будет постоянно совершенствоваться. Если в начале XX века модель Вселенной представляла собой деформированный комок мрамора, то к середине XXI века мы сотворим «Давида» Микеланджело. Быть внегалактическим астрономом никогда еще не было так увлекательно, как сейчас. Ожидая новые открытия, мы продолжаем приключение, которое благодаря постоянному труду науки раскрывает тайны Вселенной. Статуя всегда скрывается в недрах камня.

Шкала расстояний

1 миллипарсек (мпк) = 0,001 пк

1 килопарсек (кпк) = 1000 пк

1 мегапарсек (Мпк) = 1 000 000 пк

1 гигапарсек (Гпк) = 1 000 000 000 000 пк

Значения в скобках соответствуют шкале, где расстояние от Земли до Солнца составляет 1 мм

Расстояние от Земли до Луны – 0,00001 мпк (0,003 мм)

Расстояние от Земли до Солнца – 0,005 мпк (1 мм)

Диаметр Солнечной системы (до гелиопаузы)[6] – 1 мпк (20 см)

Расстояние от Солнца до Проксимы Центавра – 1,3 пк (270 м)

Расстояние от Солнца до туманности Ориона – 410 пк (85 км)

Диаметр Бетельгейзе – 0,05 мпк (1 см)

Диаметр туманности Ориона – 6 пк (1,2 км)

Расстояние от Солнца до скопления 47 Тукана – 5,1 кпк (1050 км)

Диаметр скопления 47 Тукан – 37 пк (7,6 км)

Расстояние от Солнца до центра Млечного Пути – 8 кпк (1650 км)

Толщина звездного диска Млечного Пути – 300 пк (60 км)

Диаметр диска Млечного Пути – 30 кпк (6200 км)

Радиус балджа Млечного Пути – 5 кпк (1000 км)

Расстояние от Солнца до Магеллановых Облаков – 50 кпк (10 300 км)

Расстояние от Млечного Пути до галактики Андромеды – 780 кпк (160 000 км)

Приблизительный диаметр Местной группы галактик – 3 Мпк (620 000 км)

Расстояние от Млечного Пути до скопления Девы – 16,5 Мпк (3,4 млн км)

Диаметр скопления Девы – 2 Мпк (400 000 км)

Расстояние от Млечного Пути до кластера Кома – 100 Мпк (21 млн км)

Диаметр кластера Кома – 6 Мпк (1,2 млн км)

Сопутствующее расстояние[7]до самой отдаленной галактики – 10 Гпк (2 млрд км)

Время прохождения света от самой далекой галактики – 13,3 млрд лет

Глоссарий

Адаптивная оптика – метод компенсации искажающего воздействия атмосферы Земли, ограничивающей разрешение изображений, которые могут быть получены с поверхности планеты.

Активное ядро галактики – ядро галактики, содержащей активно аккрецирующую сверхмассивную черную дыру. Этот процесс приводит к испусканию большого количества энергии, по мере того как материя нагревается во время прохождения вблизи черной дыры или падения внутрь нее.

Атомарный газ – газ, состоящий не из молекул, а из отдельных атомов, например водорода.

Барионы – класс материала, который характеризует «нормальную» материю, в том числе атомы. По массе барионы составляют только 5 % Вселенной.

Белый карлик – компактные останки звезды, образовавшиеся в конце ее жизни (часто находится в центре расширенной туманности, которая представляет собой удаленные внешние слои звезды).

Ближний инфракрасный свет – часть электромагнитного спектра с длинами волн (частот) длиннее (ниже) оптического/видимого света. Космические источники – наиболее старые, легкие и холодные звезды.

Внутрикластерная среда – пространство между галактиками внутри их скопления.

Главная последовательность – узкий локус на графике зависимости светимости от цвета (диаграмма Герцшпрунга – Рассела) для звезд разных масс, представляющий фазу горения водорода в эволюции звезд.

Гравитационное линзирование – эффект искажения и увеличения фона источника, наблюдаемого вдоль линии видимости массивной структуры, например скопления галактик. Эффект возникает из-за гравитационной деформации пространства-времени. Линзирование позволяет нам не только подробно изучать очень далекие галактики, но и измерять общую массу объекта, включая темную материю, действуя как линза.

Дальний инфракрасный / субмиллиметровый свет – часть электромагнитного спектра за пределами среднего инфракрасного света с длиной волны от 100 микрон до 1 мм. Космический источник – холодная пыль (несколько десятков градусов).

Ионизация – процесс, в результате которого электрон в атоме может быть удален, когда атомом поглощается фотон с достаточной энергией.

Карликовая галактика – галактика с малой массой, часто являющаяся спутником более крупной галактики. Карликовые галактики обычно иррегулярны, то есть отличаются неправильной формой; в них могут быстро образовываться звезды.

Квазар, или квазизвездный объект, – класс галактик, в которых преобладает излучение энергии в результате активности сверхмассивной черной дыры. Квазары появляются на небе как точки света (или звезды) со следами родительских галактик. Поскольку они очень яркие, квазары можно увидеть на огромных космических расстояниях. Квазары представляют собой важный этап формирования массивных галактик.

Красный гигант – поздняя стадия эволюции звезды после сжигания водорода, когда ее внешняя атмосфера становится сильно растянутой.

Красное смещение – термин, обозначающий наблюдаемое увеличение длины волны (или эквивалентное уменьшение частоты) в свете, излучаемом телом, которое удаляется от нашего места наблюдения. Космологическое красное смещение возникает потому, что Вселенная расширяется: испущенный далекими галактиками свет возник, когда Вселенная занимала лишь часть своего нынешнего размера. За прошедшее время Вселенная расширилась, поэтому галактики кажутся удаляющимися.

Линия излучения (эмиссии) – всплеск наблюдаемого спектра газового облака, звезды или всей галактики, соответствующий конкретному переходу электронов между различными энергетическими состояниями в атом. Энергия перехода определяет длину волны или частоту линии. Области HII