На границах и в пределах нашей галактики, Млечного Пути, могут скрываться сотни небольших черных дыр

Давным-давно, в те времена, когда наша собственная галактика только начала формироваться, в ее центре зародилась черная дыра. Сейчас же эта черная дыра, известная, как Sagittarius A* или Sgr A*, является сверхмассивной гигантской черной дырой, размеры которой вполне соответствуют размерам нашей галактики. Но, прежде чем у Млечного Пути появились спиральные рукава, простирающиеся в пространство на 60 тысяч световых лет, и галактика обрела ее нынешнюю форму, она была совершенно иным местом, чем то, что мы наблюдаем сейчас.

В настоящее время никто из ученых точно не знает, как на самом деле происходило формирование Млечного Пути. Но в соответствии с одной из ведущих теорий наша галактика получилась в результате слияния множества мелких галактик, так называемых прото-галактик. Каждый раз, когда происходило столкновение двух или большего числа прото-галактик, объект больших размеров и массы поглощал меньшие объекты. Черные дыры меньших галактик, оставшиеся "не у дел", изгонялись из места катаклизма достаточно далеко, чтобы выйти из вновь сформировавшейся галактики, но недостаточно далеко, чтобы покинуть навсегда эту область пространства.

Ави Леб (Avi Loeb), ученый из Гарвардского университета, и группа его коллег написали теоретическую работу, которая постулирует тот факт, что для создания галактики таких размеров, как Млечный путь, должны были слиться сотни небольших прото-галактик наподобие Магеллановых Облаков.

По мере роста размеров Млечного Пути, галактика постепенно занимала пространство, в котором могут находиться черные дыры, изгнанные в моменты предыдущих катаклизмов и которым удалось избежать слияния с черной дырой Sgr A*. С точки зрения теории Ави Леба, в пределах нашей галактики могут сейчас "скрываться" сотни небольших черных дыр, масса которых составляет от одной до ста тысяч масс Солнца. И эти черные дыры создают вокруг Млечного Пути своего рода "темный ореол", окружающий внешние границы галактики.

Эти черные дыры достаточно малы и они находятся в области пространства, достаточно бедной материей. Именно поэтому они не излучают в пространство потоки гамма-излучения, не окружены облаками "кипящей" материи, излучающей свет и радиоволны, что делает крайне затруднительным их обнаружение и это объясняет тот факт, что до сих пор никто не смог найти ни одну из таких черных дыр. Но черная дыра, обладающая достаточно большой массой, при своем движении производит гравитационные волны, которые заставляют колебаться молекулы крайне разреженного космического газа. И если создать новые научные инструменты, которые способны "услышать" звучание космоса, вызванное перемещение черных дыр, то их можно будет обнаружить, что предоставит ученым драгоценную информацию, проливающую свет на тайны формирования нашей галактики.

http://www.dvice.com/2014-3-13/hundreds-rogue-black-holes-could-be-lurking-across-milky-way

Оригинал взят у

kiri2ll в Полет сквозь вселенную

Точные размеры Вселенной никому не известны. Та же часть, что доступна наблюдениям с Земли, имеет диаметр в 93 миллиарда световых лет. По некоторым оценкам, в этой видимой части находится порядка 350 миллиардов крупных и 7 триллионов карликовых галактик, в которых содержится до 300 секстилионов (3 на 10²³) звезд. Впрочем, по тем же оценкам это число может быть занижено на 90%.

В большем разрешении

На представленном ролике показано путешествие через галактики из каталога GAMA (Galaxy And Mass Assembly Survey). Масштаб расстояний соблюден, но видимые размеры галактик увеличены для удобства представления.

Watch on Vimeo

К настоящему моменту, GAMA является самой подробной 3D картой Вселенной - в нем содержатся данные о 300 000 галактиках. Да, учитывая приведенные выше цифры, 300 000 это меньше чем капля в море. И все же, эта анимация позволяет в какой-то степени оценить о каких мастштабах идет речь.

Скорость полёта на этой визуализации - фантастическая, приблизительно в 20 триллионов раз быстрее скорости света.

В «пустынях» Вселенной обнаружены неизвестные галактические структуры

Между скоплениями галактик не сплошная пустота со случайно «заплутавшими» галактиками-одиночками, а короткие «нити» из галактик, среди которых много довольно тусклых.

Специалисты из Университета Западной Австралии во главе с Мехметом Алпасланом (Mehmet Alpaslan) выяснили, что галактики, изредка встречающиеся в огромных пустых регионах нашей Вселенной, которые лежат между основными галактическими скоплениями, не разбросаны по этой «пустыне» бессистемно, а, напротив, выстроены в сравнительно короткие струны.

Согласно современным взглядам, Вселенная полна крупных скоплений галактик, которые встраиваются в запутанную сеть ещё бóльших скоплений и узлов, соединённых тонкими галактическими «нитями». Такую структуру иногда называют космической паутиной, между ячейками которой, как принято считать, в основном лежит пустота.

То есть, конечно, и в таких пустотах есть галактики, вот только их там, как полагают астрономы, одна или две, а не сотни, как в больших скоплениях — скажем, в нашем.

До сих пор считалось, что тёмные пустоты между показанной здесь «космической паутиной» не содержат никаких организованных структур и распределение редких тамошних галактик носит случайный характер. (Иллюстрация ICRAR.)

Используя данные «Англо-Австралийского телескопа», г-н Алпаслан вместе с коллегами попытался изучить эти малочисленные популяция «галактик в пустоте» и выяснил, что часть из них организована в структуры, ранее не попадавшие в поле зрения учёных.

«Мы нашли небольшие "нити" всего из нескольких галактик, проникающих в "пустые" области пространства, — говорит исследователь. — Эти совершенно новые структуры мы назвали "усиками"». В среднем в каждом из "усиков" по шесть галактик; в длину вся структура вытягивается лишь на считанные мегапарсеки.

Авторы открытия предполагают, что истинные размеры «пустых» регионов пространства (войдов) могут быть много меньше, чем считалось. А так называемые одиночные галактики в этих регионах на самом деле являются наиболее яркими членами "усиков", более тусклых собратьев которых не найти без тщательного изучения войдов.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Подготовлено по материалам Международного центра радиоастрономических исследований.

Александр Березин

Телескоп Hubble и обсерватория Chandra стали свидетелями космического "убийства"

Оказывается, не только на Земле могут происходить убийства. На этот раз сценой преступления является область космического пространства в районе созвездия Южного Треугольника (Triangulum Australe), в качестве невинного потерпевшего выступает спиралевидная галактика ESO 137-001, а роль жестокого преступника досталась скоплению галактик под названием Abell 3627. "Ничего не подозревающая" потерпевшая галактика ESO 137-001 медленно дрейфовала себе в космическом пространстве до тех пор, пока не попала в гравитационные силки скопления Abell 3627. В момент столкновения этих космических объектов скопление Abell 3627 превратилось в огромный "космический блендер" который покромсал и разбросал "кишки" галактики ESO 137-001 в межгалактическом космическом пространстве.

Это "преступление" было документировано во всех подробностях космическим телескопом Hubble и рентгеновской обсерваторией Chandra. Галактика ESO 137-001, войдя в плотную область скопления Abell 3627, которая заполнена межзвездным газом, нагретым до сверхвысокой температуры, начала испытывать воздействие сил, наподобие сил, которые действуют на движущийся в жидкой среде объект. Эти силы стали причиной полного разрушения галактики, превратившейся в потоки холодного газа, который излучает в ультрафиолетовом свете и рентгеновском диапазоне, четко обозначив траекторию движения обломком погибшей галактике. На приведенной здесь композитном изображении эти потоки видны как полосы синего и голубого цвета.

Но в отличие от трупов живых существ, "труп" галактики ESO 137-001 не является безжизненным образованием, в его облаках плотного космического газа уже начали идти интенсивные процессы зарождения и формирования звезд, которые могут привести к формированию новой галактики или нескольких разрозненных звездных скоплений.

Данный случай представляет для ученых-астрономов предмет повышенного интереса. Он позволяет воочию увидеть и приблизительно оценить величину воздействия давления межгалактического газа, которое играет огромную роль в процессах формирования и дальнейшего развития больших космических объектов уровня галактики или больше.

Следует добавить, что это космическое "преступление" произошло на удалении около 250 миллионов световых лет от Земли в самом сердце Великого Аттрактора (Great Attractor), гравитационной аномалии, масса которой превышает массу Млечного Пути в десятки тысяч раз. Великий Аттрактор состоит из множества галактик, суммарные гравитационные силы которых захватывают и притягивают к центру аномалии другие галактики и группы галактик, которым не посчастливилось оказаться в этой области пространства. И, стоит добавить, что локальная группа галактик, в которую входит наша галактика, уже попали под влияние и притягиваются в зону Великого Аттрактора.

Приведенное выше изображение и некоторые другие изображения, имеющие отношение к столкновению галактики ESO 137-001 со скоплением Abell 3627, в максимальном разрешении можно посмотреть на официальном сайте космического телескопа Hubble по этому адресу.

http://news.discovery.com/space/galaxies/r-rated-hubble-witnesses-gory-cosmic-bloodbath-140304.htm

Ученые открыли карликовую галактику Leo P - космическую капсулу времени

Астрофизики Университета Миннесоты Эван Скиллман (Evan Skillman) и Кристе МакКуинн (Kristen McQuinn) с помощью одного из самых мощных телескопов Земли обнаружили «на задворках» Млечного Пути бесценные останки Большого Взрыва - Leo P, крошечную галактику в Созвездии Льва. В этой галактике относительно небольшое количество звезд, однако при этом – большие облака водорода и гелия. Соотношение элементов в этих облаках представляет большой интерес для ученых, - они считают, что это – зеркальное отображение условий, которые были в первые мгновения после Большого Взрыва.

Наблюдая за Leo P с помощью телескопа LBT (Large Binocular Telescope /Большого бинокулярного телескопа), Скиллман и МакКуинн исследовали размер галактики и ее химический состав; результаты опубликованы в журнале Astronomical Journal.

Теория Большого Взрыва описывает, как в молодой Вселенной формировались первые атомы водорода, и в реакции слияния ядер образовывали атомы гелия. Однако охлаждение Вселенной очень быстро прервало эти процессы.

"Период, когда температура Вселенной была подходящей для того, чтобы ядра водорода сливались и образовывали гелий, был очень коротким. Если мы сможем измерить количество гелия после этого периода и оно совпадет с нашими расчетами, можно будет сделать вывод, что теория верна", - говорит МакКуинн.

Начальный «бассейн» водорода и гелия был загрязнен через миллионы лет после Большого Взрыва, когда появились звезды и начали сжигать водород и гелий, образуя более тяжелые элементы. Однако небольшие галактики, такие, как Leo P - малопродуктивны в плане образования новых звезд, и поэтому их можно считать минимально загрязненными более тяжелыми элементами. Они встречаются редко и являются идеальными моделями начального «бассейна» водорода/гелия.

МакКуинн, Скиллман и их коллеги обнаружили, что в Leo P на один атом гелия приходится около 12 атомов водорода. Это совпадает с расчетами.

Leo P – карликовая галактика, длина ее продольной оси всего 3900 световых лет – около 4 процентов от диаметра Млечного Пути. Если бы размер Млечного Пути был примерно с волейбольный мяч, Leo P в сравнении с ним была бы как горошина. Неудивительно, что ученые так долго не имели понятия о ее существовании, - ведь ее размер так мал, а количество звезд – ничтожно.

Согласно результатам исследования, расстояние до Leo P – 5,7 миллионов световых лет, - в три раза больше, чем расстояние до нашей ближайшей «соседки» - галактики Андромеда. Андромеда находится к югу от нашей галактики, а Leo P, и другие звезды в этом созвездии – с северной стороны Млечного Пути.

Вскоре будут доступны снимки галактики лучшего качества, так как сейчас Скиллман, МакКуинн и их коллеги изучают ее с помощью космического телескопа Hubble (Хаббл).

Ученые впервые определили скорость вращения галактики

Hubble

Американские астрономы, используя данные, полученные космическим телескопом «Хаббл», недавно смогли впервые в истории определить скорость вращения галактики. Объектом исследования стало Большое Магелланово Облако (БМО), карликовая галактика, обращающаяся вокруг нашей собственной галактики Млечный Путь.

Руководством данного исследования занимался астроном Роланд ван дер Марель, сотрудник Научного института космического телескопа (STScI) в Балтиморе (штат Мэриленд), а также астроном Нитья Кавалиелил, работающий с Университетом Виргинии в Шарлотсвилле.

Группа ученых сосредоточила свое внимание на движение звезд внутри соседней карликовой галактики, а точные данные космического телескопа «Хаббл» позволили исследователям соединить воедино и определить картину скорости вращения Большого Магелланова Облака. Подобное исследование впервые в истории оказалось успешным.

Путем анализа огромного числа звезд, находящихся в центральных частях карликовой галактики, ученые определили, что на полный оборот БМО уходит около 250 миллионов лет. С момента Массового пермского вымирания (одного из самых величайших вымираний всего живого в истории нашей планеты, когда погибло более 90 процентов всех морских видов и более 70 процентов наземных видов позвоночных) эта галактика провернулась всего один раз. Предыдущие исследования показали, что примерно такое же время требуется на один полный оборот Солнца и всей нашей Солнечной системы вокруг ядра Млечного Пути.

Для проведения данного исследования, ученые изучили и подсчитали среднюю скорость более сотни находящихся внутри БМО звезд. Эта задача оказалась относительно простой, так как БМО расположено всего в 170 тысячах световых лет от нас. Для сравнения: диаметр Млечного Пути составляет свыше 100 тысяч световых лет.

карта нашей галактики от NG. (кликабельно).

«Изучение соседней галактики путем слежения за движением ее звезд дает нам лучшее представление о внутреннем строении дисковидных галактик. В свою очередь знание о скорости вращения галактики позволяет не только лучше понять то, как галактика образовалась, но и провести подсчет ее массы», — объясняет Кавалиелил.

«БМО является очень важной в плане изучения, потому что она расположена очень близко к Млечному Пути. Изучение самой галактики Млечный Путь представляется весьма сложной задачей, потому что вы фактически изучаете ее изнутри. Все, что вы видите, ограничивается полем зрения на небе. Все интересующие объекты в ней находятся на разных расстояниях и при этом вы сидите практически в ее середине», — продолжает объяснять Ван Дер Марель.

«Изучать структуру и вращение становится гораздо проще, если предметом исследования является удаленная от вас галактика», — добавляет эксперт.

Полные детали исследования и открытий были недавно опубликованы в научном журнале Astrophysical Journal.

Потерянная масса галактик найдена

Ученые решили одну из загадок современной астрофизики: обнаружили «недостающую» массу галактик, которая породила множество экзотических физических теорий.

В настоящее время астрономы наблюдают во Вселенной множество скоплений галактик – групп из сотен или тысяч галактик, связанных вместе гравитацией. Эти гигантские скопления триллионов звезд сформировались в результате «ряби» в очень ранней Вселенной: вскоре после Большого взрыва в кипящем шаре горячей плазмы сформировались крошечные квантовые колебания. Миллиарды лет спустя, эти колебания плотности вещества превратились в скопления галактик.

Однако в этой модели эволюции Вселенной есть нестыковки. Впервые проблему обнаружили с помощью наблюдений космического телескопа ЕКА Planck, который измеряет колебания космического микроволнового фонового излучения, оставшегося от Большого Взрыва. Ученые сравнили картину колебаний и сравнили их с наблюдаемыми скоплениями галактик.

Согласно результатам наблюдений, опубликованным в прошлом году, во Вселенной «не хватает» 40% массы галактических скоплений. Проще говоря, количество колебаний на заре формирования Вселенной было больше, чем ныне наблюдаемых скоплений галактик. Это противоречие заставило физиков придумывать самые невероятные объяснения, большинство из которых находятся за пределами Стандартной модели.

Так, некоторые теоретики обратились к нейтрино – призрачным субатомным частицам почти нулевой массы. Например физик Уэйн Ху (Wayne Hu) из Университета Чикаго и его коллеги опубликовали теорию о связи несоответствия с тем, что три известных типа нейтрино на самом деле значительно тяжелее, чем считалось ранее, или же существует четвертый, еще не открытый, вид нейтрино. Дополнительная масса нейтрино могла бы оказать влияние на рост первичной ряби и снизить количество скоплений галактик.

Однако, возможно, объяснение «отсутствующей» массы скоплений галактик может быть гораздо более простым. Согласно исследованию, проведенному учеными из Стэнфордского университета в Калифорнии, скопления галактик на самом деле могут иметь большую массу, чем показывают наблюдения телескопа Planck. Таким образом нет особой необходимости в придумывании новой экзотической физики. Исследование использует гравитационное линзирование, технику, которая позволяет «взвесить» скопления галактик, измеряя силу искажения света их гравитационными полями.

Работая над проектом под названием Weighing the Giants («Взвешивание гигантов»), ученые изучили с помощью телескопа Subaru и Canada–France–Hawaii 22 скопления галактик, изученных ранее космическим телескопом Planck. Измерения показали массу на 43% выше, чем масса, которую рассчитали по наблюдениям аппарата Planck. В другом исследовании под названием Cluster Lensing and Supernova Survey («Линзирование скоплений и наблюдение сверхновых») использовали космический телескоп Хаббл для измерения 25 кластеров, ранее изученных телескопом Planck. Эти наблюдения также показали превышение массы наблюдаемых скоплений, над той, что измерил Planck, на этот раз на 30%.

Наблюдение галактик с помощью гравитационного линзирования связано с неопределенностью, которая возникает из-за взаимодействия реликтового излучения с горячим газом

Судя по всему, разница в измерениях связана с неопределенностью наблюдений телескопа Planck. Дело в том, что космический телескоп обнаруживает фотоны космического микроволнового фона, которые на пути к объективам телескопа проходят через скопления галактик. Внутри галактик эти фотоны сталкиваются с энергичными электронами из облаков горячего газа, в результате чего фотоны приобретают больше энергии. Именно это воздействие добавляет неопределенности в измерения массы скоплений галактик.

Многие астрофизики полагают, что оставшиеся расхождения в измерении массы скоплений галактик будут разрешены благодаря новому телескопу Dark Energy Survey стоимостью $50 млн. Этот телескоп 9 февраля уже завершил первую трехмесячную серию наблюдений, в ходе которых были изучены сотни скоплений галактик. Анализ этих данных займет время: первые результаты ожидаются в конце 2014 года.

http://mnras.oxfordjournals.org/content/early/2014/02/04/mnras.stt2129.abstract

Галактики начали группироваться очень рано

Международная группа астрономов, применив новый способ комбинации данных различных космических телескопов, открыла четыре древнейших из известных скоплений галактик.

Четыре скопления, существовавших уже через 3,7 млрд лет после Большого взрыва, каждое из которых может содержать тысячи галактик, было обнаружено учёными во главе с Дэвидом Клементсом (David Clements) из Имперского колледжа Лондона (Великобритания). Сами астрономы считают более важным делом методику, позволившую открытию осуществиться. Взяв её на вооружение, они надеются отыскать ещё тысячи подобных образований.

Телескоп «Гершель» в представлении художника (иллюстрация ESA / AOES Medialab / NASA / ESA / STScI).

Хотя древнейшие из вновь открытых галактик мы видим уже менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, с их скоплениями дело обстоит куда сложнее: их непросто обнаружить даже тогда, когда они уже достигли значительных размеров. Оттого до сих пор самые возрастные известные скопления датировались моментом, лишь на 9 млрд лет предшествовавшим нынешнему. Четыре «свежих» скопления на миллиард лет древнее, и самое главное — наконец-то нащупан метод, который позволит искать их в ещё более удалённых и старых регионах пространства.

Чтобы добиться этого, астрономы комбинировали данные космической обсерватории «Планк», наблюдавшей всё небо сразу, и космического же телескопа «Гершель», пристально вглядывавшегося в отдельные сектора небесной тверди. «Планк» позволяет выявить многообещающие в смысле дальнего ИК-излучения точки сразу во многих местах, и всего таких локаций оказалось 16, причём многие из них расположены ближе и являлись уже известными галактиками. А вот четыре из них при тщательном осмотре «Гершелем» показали принципиально иную природу: они состояли из множества слабых далёких источников, как это и характерно для удалённых галактических кластеров.

По оценкам учёных, отдельными частями этих скоплений являются растущие эллиптические галактики, исключительно быстро образующие звёзды — с темпами наработки новых светил, превышающими тысячу солнечных масс в год.

Три изображения (цвета искусственные), полученные «Гершелем». Голубые, зелёные и красные пятна представляют ИК-излучение на длинах волн в 250, 350 и 500 мкм соответственно. (Иллюстрация D. Clements / ESA / NASA.)

Особо подчёркивается, что в снимках «Планка» есть множество районов, из которых исходит усиленное дальнее ИК-излучение, и это позволяет надеяться на открытие ещё до 2 тыс. скоплений после их первичного отбора из данных «Планка» и последующей углублённой проверки «Гершелем».

Отчёт об исследовании вскоре будет опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества.
Александр Березин

Найдены «предки» ранних компактных эллиптических галактик

Астрономы, использовавшие наземные и космические телескопы, создали общую картину эволюции загадочных галактик-тяжеловесов ранней Вселенной — исключительно массивных эллиптических структур, сам факт существования которых долгое время приводил учёных в некоторое недоумение.

Хотя Вселенная образовалась 13,8 млрд лет назад, уже через три миллиарда лет в ней были компактные галактики эллиптической формы с огромным количеством звёзд и большой видимой массой.

«Всё это было загадкой на протяжении многих лет, потому что всего через три миллиарда лет после Большого взрыва мы могли видеть половину самых массивных галактик уже закончившими звездообразование», — говорит Суне Тофт (Sune Toft) из Института Нильса Бора (Дания), ведущий автор новой работы.

Слева — Млечный Путь, справа — компактная массивная «мёртвая» галактика, плотность звёзд в которой в десятки раз выше. Светил в той и другой примерно одинаково, но вот размеры у них разные, да и возраст различается на десяток миллиардов лет. (Иллюстрация NASA, ESA, S. Toft, A. Feild.)

Поясним: традиционный взгляд на эволюцию галактик предполагает, что после возникновения они должны были расти постепенно, как наш Млечный Путь, периодически сталкиваясь и набирая габариты и массу. Компактные эллиптические галактики, ставшие массивными уже в эпоху, когда Млечный Путь и прочие его спиральные коллеги только формировались, явно выбивались из этого ряда, и никто не знал, почему. Что ещё более странно, звёзды там были намного ближе друг к другу, чем в эллиптических галактиках сегодняшней Вселенной, то есть расположены в 10–100 раз плотнее. Такие цифры характерны для шаровых скоплений, а не для галактик.

Проведя наблюдения самых ранних из известных галактик, в течение 1–2 млрд лет «предшествовавших» древним компактным эллиптическим «тяжеловесам», г-н Тофт сравнил затем между собой характеристики этих двух групп.

Ранние галактики были богаты пылью и газом и очень быстро образовывали звёзды: по расчётам, вспышка звездообразования в них, исходя из наблюдаемых запасов газа, не могла продолжаться более 40 млн лет.

Между тем черты более поздних эллиптических галактик оказались удивительно схожи с этими ранними быстро развивающимися объектами — за вычетом того, что звездообразование в них уже не шло, но масса и размеры были много больше.

Что особенно важно, быстро развивающиеся галактики первых двух миллиардов лет после Большого взрыва имели толстую «оболочку» из пыли, которая позволяет наблюдать их в ИК-диапазоне и препятствует утеканию газа, разогреваемого звездообразованием. В результате плотность газа там резко растёт, и звёзды создаются очень быстро в очень небольших областях, в то время как в других галактиках, вроде нашей, газ «выталкивается» звездообразованием на периферию и в гало, где не может участвовать в рождении светил.

Однако затем, всего через несколько десятков миллионов лет, галактики с пылевым одеялом уже не способны к производству новых звёзд, так как газ в них истощился. И они не могут притянуть ранее выброшенные газовые облака из галактического гало — просто потому, что в своё время ничего туда не выбрасывали.

Эволюция эллиптических галактик от ранней Вселенной до наших дней.

По мнению авторов работы, столь разный ход галактической эволюции привёл к наблюдаемому сегодня, 10 млрд лет спустя, разнообразию галактик во Вселенной, где спиральные, всё ещё генерирующие новые звёзды структуры соседствуют с уже миллиарды лет «мёртвыми» эллиптическими галактиками, основным типом населения которых являются древние долгоживущие красные карлики.

Отчёт об исследовании опубликован в Astrophysical Journal, а его препринт доступен на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Института Нильса Бора.
Александр Березин

Перемычки приходят с возрастом

Перемычка, свойственная большинству спиральных галактик, — явление не преходящее, а приходящее, ранее отсутствовавшее почти во всех галактиках и лишь в последние пару миллиардов лет ставшее общей чертой двух третей «спиральников».

Том Мелвин (Tom Melvin) из Портсмутского университета (Великобритания) и его сотрудники на большом статистическом материале подтвердили, что перемычки появляются у спиральных галактик по мере роста их возраста и массы, то есть в грядущем они будут у всех галактик вроде нашей.

Спиральная галактика с перемычкой NGC 1300 в созвездии Эридан, отстоящая от нас на 61 млн световых лет (иллюстрация HST / NASA / ESA).

Спиральных галактик, как вы помните, довольно много, и примерно две трети из них, как и наш Млечный Путь, имеют перемычку — «полосу» ярких звёзд, выходящую из центра и пересекающую галактику посередине. Если в обычной спиральной галактике её ветви выходят непосредственно из ядра, то в «перемычечных» начинаются на концах перемычек.

По существующим гипотезам, перемычки являются очагами звездообразования, возникающими из-за орбитального резонанса, при пропускании сквозь себя газа из спиральных ветвей. При этом, по идее, они должны быть преходящи и со временем разрушаться, после чего исходная галактика превращается из спиральной с перемычкой обратно в обычную спиральную.

Используя данные волонтёрского интернет-проекта Galaxy Zoo, классифицирующего типы галактик по изображениям, которые получены в проекте Слоановского цифрового обзора неба, астрономы установили, что в целом история наблюдаемых спиральных галактик отклоняется от такого сценария.

Со взрослением галактик (z, красное смещение) частота появления у них
перемычек растёт. (Иллюстрация Tom Melvin et al.)

В самом деле, если для галактик, свет от которых шёл до наших телескопов 8 млрд лет, доля «перемычечных» среди спиральных была равна каким-то 11%, то уже 2,5 млрд лет тому назад она удвоилась, а за последующее до современности время выросла до 66%, то есть ещё утроилась. Чем вызвано столь активное появление перемычек со статистической точки зрения, понять довольно легко: чем массивнее наблюдавшаяся галактика, тем выше для неё вероятность обзавестись перемычкой. А поскольку с возрастом галактики часто сталкиваются, увеличивая свою массу, рост доли имеющих перемычку вроде бы не должен удивлять.
С другой стороны, появление перемычки оказалось для галактики не только признаком зрелости, но и до некоторой степени знаком снижения плодовитости: они «отключают» образование новых звёзд, отбирая для перемычки газ, из которого могли бы сформироваться новые звёзды в диске.

Всё это означает, что перемычка может быть не сколько переходным этапом в жизни зрелой спиральной галактики, сколько возрастным признаком, склонным к появлению во всё большем числе галактик этого типа.

Отчёт об исследовании вскоре появится в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а его препринт доступен на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества.

Александр Березин

Крупнейшая структура Вселенной - космическая загадка (+видео)

Астрономы нашли умопомрачительно большую структуру – настолько большую, что необходимо 10 млрд. световых лет, чтобы ее пересечь, – в отдаленной части Вселенной.

Недавно найденная структура более чем в 2 раза больше предыдущего рекордсмена, кластера из 73 квазаров, которые называют громадной группой квазаров (Huge-LQG) или большой группой квазаров (Large quasar group), диапазоном в 4 млрд. световых лет. Это в 6 раз больше, чем Великая стена Слоуна (Sloan Great Wall), длиной 1,4 млдр. световых лет.

Великая стена Слоуна (Sloan Great Wall)

Свет проходит примерно 671 млн. миль в час, около 6 трлн. миль в год.

Ученые обнаружили новую структуру путем сопоставления местоположения гамма-всплесков. Эти мимолетные, но высокоэнергичные вспышки, предполагается, вызваны взрывом массивных звезд.

После учета возможных погрешностей исследования, ученые обнаружили область примерно в 10 млрд. световых лет от Земли в направлении созвездий Геркулеса и Северной Короны, где было замечено непропорционально большое число гамма-всплесков.

Экстраполируя от мест всплесков, структура, из которой они пришли, охватывает в диаметре около 10 млрд. световых лет, по оценкам ученых.

«Это, вероятно, большая концентрация скоплений галактик и других нормальных материй», сообщил один из исследователей Иштван Хорват (Istvan Horvath).

Дополнительный мониторинг гамма-всплесков должен предоставить больше доказательств существования структуры.

В настоящее время, Хорват говорит, что не имеет «ни малейшего представления», как что-то настолько большое может эволюционировать.

______________________________________________________________________________________________
Ну и, чтобы попытаться осознать размеры, таких структур - видео эволюции 10.000.000.000. галактик.

Интернациональная команда астрофизиков возглавляемая учеными из института Макса Планка представляют самую большую симуляцию развития космических структур включая детальную модель формирования галактик и супер-массивных черных дыр.
Интересная компьютерная эмуляция, очень полезна для представления всего "размаха" нашей вселенной...
1 mpc/h = 1Megaparsec/0.72 ( h - Безразмерный параметр Хаббла в настоящее время равный 0,72 - )
1 Megaparsec (мегапарсек) = 1 000 000 parsec
1 Parsec (парсек) = 3.26163626 light years
1 Light Year (Световой год) = 9 460 800 000 000 kilometers
Скорость света 299792.5 km/s

Для тех, кто торопится смотреть с 3мин.50сек. )

Ученые нашли недостающий элемент, который помог создать модели эволюции галактик

Впервые астрономам удалось создать точную симуляцию эволюции галактик, начиная с момента Большого Взрыва, и заканчивая сегодняшним днем, включив в модели влияние, которое звезды оказывают на галактики, в которых находятся.

Несколько десятков лет астрономы пытались проследить и симулировать эволюцию галактик, смешивая в своих моделях основные физические ингредиенты: гравитацию, газовый состав и эволюцию Вселенной.

Многолетние симуляции показывали, что газ быстро охлаждается и падает в центр галактики. В конечном счете, весь этот газ идет на формирование звезд. Однако наблюдения показывают, что только «10 процентов газа во Вселенной на самом деле используется для формирования звезды. А в очень маленьких, или наоборот, очень больших галактиках эта цифра падает до 1 процента», - говорит астроном Калифорнийского Технологического Института, профессор Филип (Philip Hopkins).

В моделях галактик получалось слишком много звезд и в результате эти галактики весили больше, чем те, которые на самом деле существуют во Вселенной. Все просто: все теории упускали еще одну составляющую: обратная реакция звезд.

Для этого астрономы должны были увидеть, как звезды помогают формировать эволюцию галактик, в которых они находятся. И они обнаружили, что звезды существенно влияют на свое окружение.

Обратная реакция звезд и была тем самым критическим компонентом, который не учитывался или недостаточно учитывался при симулировании эволюции галактик: в моделях ученых галактики в результате всегда весили намного больше, чем в реальности. Вместо того, чтобы искать недостающий компонент, ученые пытались «подогнать» модели под определенные параметры. Они просто-напросто избавлялись от газа, пока их результаты не совпадали с желаемыми, добавляя, например, ветры.

В начале своего жизненного цикла температура звезд очень высока, и они выбрасывают в космическое пространство большое количество излучения. Это излучение нагревает и толкает близлежащий межзвездный газ. Позднее звездные ветры – частицы, которые потоками уходят с поверхности звезд, – так же отталкивают газ, предотвращая формирование звезд поблизости. В конце концов, взрывы сверхновых разгоняют газ до скорости звука, и он уходит, не участвуя в формировании новых звезд в галактике.

Новая суперкомпьютерная модель НАСА демонстрирует процессы формирования новой массивной галактики. (видео)

Суперкомпьютерная модель, созданная и рассчитанная специалистами Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL) демонстрирует процессы, происходящие в молодой массивной галактике, формирующейся в момент времени, когда возраст Вселенной составлял около двух миллиардов лет. Математическая модель демонстрирует как потоки холодного космического газа, являющегося материалом для рождения новых звезд и топливом для уже существующих, "стекает" по спиральным рукавам в область ядра галактики. Попав в область, приближенную к центру галактики, этот газ преобразуется в новые молодые звезды, которые постоянно увеличивают массу формирующейся галактики.

"Формирование галактик, действительно, является хаотичным процессом" - рассказывает Кайл Стюарт (Kyle Stewart), один из ведущих ученых, принимавший участие в разработке компьютерной модели. - "Из-за этого нам потребовалось несколько месяцев работы нескольких сотен компьютерных процессоров для того, чтобы рассчитать нашу компьютерную модель и узнать как происходит процесс формирования галактик".

В относительно молодой Вселенной галактики формировались из глыб материи, связанных нитями в единую гигантскую космическую "сеть". Попадая в гравитационную ловушку скопления материи облака холодного космического газа уплотнялись до того момента, когда их плотность становилась достаточной для возникновения процессов формирования молодых звезд. Именно таким образом сформировалась наша галактика Млечного Пути и миллиарды ее звезд.

Более ранняя модель процессов формирования галактик подразумевала то, что космический газ поступал из окружающего пространства к центру галактики равномерно со всех направлений. Эти газовые облака, постепенно разогреваясь, сталкивались друг с другом, производя ударные волны, разогревающие газ еще больше. Этот процесс чем-то похож на формирование ударной волны, возникающей в момент преодоления самолетом звукового барьера, только в случае галактик скорости и энергии этих процессов несоизмеримо выше. Согласно теории такой процесс является достаточно медленным и занимает порядка 8 миллиардов лет.

Последние исследования показали противоречивость имеющейся теории в отношении небольших галактик, где космический газ не может быть нагрет до высоких температур. Таким образом появилась теория "холодного способа" формирования галактик, которая определяет то, что газ направляется к центру галактики, "стекая" по ее спиральным рукавам.

Для подтверждения истинности новой теории потребовались бы миллиарды лет наблюдений за процессами роста молодых галактик. Поэтому исследовательская команда прибегла к компьютерному моделированию на суперкомпьютерах, имеющихся в распоряжении JPL, Исследовательского центра НАСА имени Эймса и Калифорнийского университета в Ирвине. Эти суперкомпьютера произвели расчеты четырех различных моделей процессов формирования галактик, подобных нашему Млечному Пути, начиная с времени в 57 миллионов лет с момента Большого Взрыва.

Каждое моделирование начиналось с одинаковых условий и одинакового набора "компонентов" будущей галактики - водорода, гелия и темной материи. Затем математическая модель позволяла вступать в действие законам физики, создавая "галактические шедевры". Когда расчет модели заканчивался ученые анализировали полученные результаты, находя новые подсказки касательно того, как зарождающаяся галактика получает "подпитку" в виде холодного космического газа. Эти модели показали, что на самом деле перемещение потоков газа происходит быстрее, чем считалось ранее, а весь процесс формирования новой галактики занимает порядка одного миллиарда лет.

"" (Watch on YouTube)

В своих математических моделях исследователи так же рассматривали влияние на процессы формирования новых галактик такого фактора, как наличие темной материи, невидимого вещества, на долю которого приходится около 85 процентов от всей материи во Вселенной. Моделирование показало, что темная материя принимает активное участие в процессе формирования галактики, вращаясь и быстро передвигаясь вдоль рукавов галактики и космических нитей, сходящихся в центре галактики.

donmigel_62

На границах и в пределах нашей галактики, могут скрываться сотни небольших черных дыр

На границах и в пределах нашей галактики, Млечного Пути, могут скрываться сотни небольших черных дыр

Полет сквозь вселенную

В «пустынях» Вселенной обнаружены неизвестные галактические структуры

В «пустынях» Вселенной обнаружены неизвестные галактические структуры

Жертва космического "убийства".

Телескоп Hubble и обсерватория Chandra стали свидетелями космического "убийства"

Ученые открыли карликовую галактику Leo P - космическую капсулу времени

Ученые открыли карликовую галактику Leo P - космическую капсулу времени

Ученые впервые определили скорость вращения галактики

Ученые впервые определили скорость вращения галактики

Потерянная масса галактик найдена

Потерянная масса галактик найдена

Галактики начали группироваться очень рано

Галактики начали группироваться очень рано

Найдены «предки» ранних компактных эллиптических галактик

Найдены «предки» ранних компактных эллиптических галактик

Перемычки приходят с возрастом

Перемычки приходят с возрастом

Астрономы нашли умопомрачительно большую структуру

Крупнейшая структура Вселенной - космическая загадка (+видео)

Ученые нашли недостающий элемент, который помог создать модели эволюции галактик

Ученые нашли недостающий элемент, который помог создать модели эволюции галактик

(no subject)

Новая суперкомпьютерная модель НАСА демонстрирует процессы формирования новой массивной галактики. (видео)

Profile

March 2014

Syndicate

Most Popular Tags

Page Summary

Style Credit

Expand Cut Tags