Определение расстояний до галактик. Закон Хаббла. Красное смещение в спектрах галактик
Существует несколько способов определения расстояний до галактик. Легче всегоэто можно сделать, если в галактике наблюдаются хорошо изученные объекты, светимость которых мы знаем. Так, например, светимость цефеид известна по соотношению период - светимость. У новых звезд абсолютная звездная величина в максимуме около -8m,5, а у шаровых скоплений в среднем -8m. В этих случаях для определения расстояний достаточно найти видимую звездную величину такого объекта и вычислить модуль расстояния, не забывая при этом учитывать влияние межзвездного поглощения света. О расстояниях до удаленных галактик, в которых перечисленные объекты не видны, судят по их видимым угловым размерам или по видимой звездной величине. Для этого необходимо, очевидно, знать размеры или светимости галактик данного типа. Наконец, еще один способ основан на определении величины красного смещения. Это явление заключается в том, что все спектральные линии в спектрах далеких галактик оказываются смещенными к красному концу.
конецформыначалоформыЗакон Хаббла (закон всеобщего разбегания галактик) — эмпирический закон, связывающий красное смещение галактик и расстояние до них линейным образом:cz = DH0
Где z — красное смещение галактики, D — расстояние до неё, H0 -коэффициент пропорциональности, называемый постоянная Хаббла. Закон Хаббла установлен экспериментально Э. Хабблом в 1929 для галактик с помощью 100" телескопа, который разрешает ближайшие галактики на звезды. Среди них были цефеиды, используя зависимость «период-светимость» которых, Хаббл измерил расстояние до них, а также красное смещение.
Полученный Хабблом коэффициент пропорциональности составлял около 500 км/с на мегапарсек. Современное значение составляет 74,2 ± 3,6 км/с на мегапарсек. Столь существенную разницу обеспечивают два фактора: отсутствие поправки нуль-пункта зависимости «период-светимость» на поглощение (которое тогда ещё не было открыто) и существенный вклад собственных скоростей в общую скорость для местной группы галактик.
конецформыначалоформыКрасное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, свидетельствующее о динамическом удалении этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, т.е. о нестационарности Метагалактики. Красное смещение для галактик было обнаруженоамериканским астрономом В. Слайфером в 1912-14; в 1929 Э. Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально.
70.Квазары.
Квазары - самые отдаленные от нас астрономические объекты.
Известно, что Вселенная переживает сейчас глобальную эволюцию. Много миллиардов лет назад галактики относительно друг друга располагались в более близком соседстве. Но в результате космологического расширения Вселенной они стали со все более возрастающей скоростью разбегаться. Со временем далекие от нас астрономические объекты становятся еще отдаленнее. О расширении Вселенной, когда, можно сказать, расширяется само пространство, свидетельствуют многие факты и наблюдения, в том числе и так называемое явление красного смещения в спектрах излучения наблюдаемого объекта. Под красным смещением астрономы подразумевают уменьшение частоты (или длины волны) излучения, наблюдаемое при увеличении расстояния источника волн относительно их приемника (эффект Доплера). В результате этого эффекта спектральные линии излучения далекого объекта оказываются смещенными в сторону красной части спектра по сравнению с эталонными спектрами. Следовательно, чем больше расстояние от нас до астрономического объекта, тем больше величина красного смещения. Наибольшее красное смещение отмечается в спектрах излучения квазаров, природа которых еще полностью не выяснена. Обычно эта величина для далеких квазаров лежит в пределах 2т3,5..
В 1982 году австралийскими астрономами был открыт новый квазар, получивший название PKS 200-330, у которого обнаружилось рекордное для того времени красное смещение Z==3,78. Это означает, что спектральные линии отдаляющегося от нас астрономического объекта в результате эффекта Доплера имеют длину волны, в 3,78 раза превышающую значение неподвижного источника светоизлучения. Расстояние до этого квазара, видимого в оптический телескоп как звезда девятнадцатой величины, составляет 12,8 млрд световых лет..
Во второй половине 80-х годов было зафиксировано еще несколько наиболее отдаленных квазаров, величина красного смещения которых уже превышает 4,0. Таким образом, радиосигналы, посланные этими квазарами тогда, когда еще не была сформирована наша Галактика, в том числе Солнечная система, можно только сегодня зарегистрировать на земле. А преодолевают эти лучи огромное расстояние-более 13 млрд световых лет.
71. Пространственное распределение галактик. конецформыначалоформыОбычно галактики встречаются небольшими группами, содержащими по десятку членов, часто объединяющимися в обширные скопления сотен и тысяч галактик. Наша Галактика входит в состав так называемой Местной группы, включающей в себя три гигантские спиральные галактики (наша Галактика, туманность Андромеды и туманность в созвездии Треугольника), а также более 15 карликовых эллиптических и неправильных галактик, крупнейшими из которых являются Магеллановы Облака. В среднем размеры скоплений галактик составляют около 3 Мпс. В отдельных случаях диаметр их может превышать 10-20 Мпс. Они делятся на рассеянные (неправильные) и сферические (правильные) скопления. Рассеянные скопления не обладают правильной формой и имеют нерезкие очертания. Галактики в них весьма слабо концентрируются к центру. Примером гигантского рассеянного скопления может служить ближайшее к нам скопление галактик в созвездии Девы . На небе оно занимает примерно 120 кв. градусов и содержит несколько тысяч преимущественно спиральных галактик. Расстояние до центра этого скопления составляет около 11 Мпс. Сферические скопления галактик более компактны, чем рассеянные, и обладают сферической симметрией. Их члены заметно концентрируются к центру. Примером сферического скопления является скопление галактик в созвездии Волос Вероники, содержащее очень много эллиптических и линзообразных галактик . Его диаметр составляет почти 12 градусов. В нем содержатся около 30 000 галактик ярче 19 фотографической звездной величины. Расстояние до центраскопления составляет около 70 Мпс.