ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 169
Скачиваний: 1
М Л Е Ч Н Ы Й П У Т Ь |
29 |
стояний, на которых еще можно различить отдельные переменные звезды, т. е. до нескольких мегапарсек
Период, сутки
Рис. 8. Соотношение период — светимость для цефеид. Чем больше светимость цефеиды (здесь она дана в логарифмической шкале звездных величин), тем длинее ее период. Определив период, мы можем, таким образом, найти светимость. Расстояние можно тогда получить из видимого блеска звезды.
(1 |
Мпс = |
106 |
пс). |
Объекты, находящиеся на таких рас |
|||
стояниях, |
как |
мы |
увидим, |
лежат |
далеко за пределами |
||
Млечного |
Пути. |
начал в |
X V I I I |
|
|
||
|
Подсчеты звезд |
веке |
Вильям Гершель. |
||||
Он |
предложил |
дискообразную модель |
Млечного Пути |
30 |
Г Л А В А 2 |
(рис. 9). На рис. 10 показан более современный вариант этой модели, предложенный Шепли в 1918 г. Главное достижение Шепли — это перенос Солнца почти на край
• * |
? • |
Рис. 9. Модель Млечного Пути по Гершелю. |
|
|
Галактики из ее центра, куда его всегда |
помещали |
|
раньше. |
Шепли пришел к выводу о таком положении |
|
Солнца, |
изучая шаровые скопления. Эти |
скопления |
о
оо
Рис. 10. Модель Млечного Пути по Шепли. Кружками отмечены шаровые скопления. Утолщение в центре и диск содержат боль шую часть звезд Млечного Пути. Солнце, которое находится на расстоянии 2 /з радиуса диска от центра, отмечено крестиком.
имеют сферическую форму |
и содержат от |
10 000 до |
|
1 000 000 |
звезд. Определив по методу цефеид расстояние |
||
примерно |
до 100 шаровых |
скоплений, Шепли |
получил |
их пространственное распределение. Они образуют почти сферическую систему, центр которой находится в на правлении созвездия Стрельца (рис. 11) на расстоянии около 10 кпс от Солнца, как теперь принято считать.
32 Г Л А В А 2
О д н а ко большинство звезд образуют плоскую систему, напоминающую диск Гершеля.
По-настоящему структуру этой плоской системы на
чали |
понимать, когда в 1926—1927 гг. Линдбланд и |
Оорт, |
изучая собственные движения звезд, открыли вра |
щение Галактики. Такое вращение ранее постулирова лось философом Иммануилом Кантом для объяснения сплюснутости Млечного Пути. Кроме того, Оорт нашел, что, как и предполагал Кант, вращение Млечного Пути
похоже не на вращение жесткого колеса, а на |
обраще |
||||||
ние планет |
вокруг |
Солнца |
(рис.. |
12). Разница |
между |
||
этими двумя |
типами |
вращения заключается в |
том, что |
||||
у колеса |
все |
частицы вращаются |
с |
одним и тем ж е пе |
|||
|
|
* |
риодом, а в Солнечной системе, чем |
||||
(к |
J |
ближе планета к Солнцу, тем короче |
|||||
V |
4r d: |
период ее обращения. Это |
харак- |
||||
|
|
терное |
свойство |
кругового |
движе- |
||
л, |
|
|
ния вокруг |
центральной |
тяготею- |
лщей массы. В центральных обла-
Ф~~* стях Галактики действительно со-
средоточена значительная доля ее
|
|
^ |
массы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
|
V |
Н а м |
повезло, |
что звезды |
движут- |
|||||
/ |
I |
\ |
с я и |
м е н н о таким |
образом: ведь |
если |
|||||
|
\ |
|
бы |
все |
они |
имели |
одинаковый |
пе- |
|||
Рис. 13. |
Радиальные |
Р И 0 |
Д |
обращения |
то |
обнаружить |
|||||
движения |
соседних |
вращение |
было |
бы |
очень |
трудно, |
|||||
звезд |
относительно |
так |
как не было бы ни радналь - |
||||||||
Солнца. |
|
|
ных |
движений |
звезд |
относительно |
|||||
|
|
|
Солнца, ни тангенциального движе |
||||||||
ния. В |
настоящее |
время |
можно |
на пределе |
обнаружить |
тангенциальное движение звезд относительно других галактик, но в середине 20-х годов такие измерения были невыполнимы. Итак, именно дифференциальное вращение Галактики приводит к тому, что наблюдаются радиальные движения звезд с характерной картиной, показанной на рис. 13. Смысл этой диаграммы объяснил Оорт в 1927 г. Из ее ориентации, амплитуды и фазы ему удалось установить, что ось вращения действительно пересекает диск под прямым углом в точке, лежащей в направлении созвездия Стрельца, в согласии с результа-
34 |
Г Л А В А |
2 |
|
|
и |
ее расстоянию до Солнца мы определили |
массу |
||
Солнца. |
Масса |
Галактики получается порядка |
104 4 г, |
|
или |
около 10" |
М0. |
|
|
|
Здесь |
не стоит рассматривать более подробно рас |
пределение и движение звезд. Упомянем лишь одну важную деталь. Как мы далее увидим, большинство
галактик имеет характерный |
спиральный вид |
(рис. 14), |
в то время как другие лишены |
более или менее |
заметной |
структуры. В 1952 г. было установлено, что наша Галак тика т а к ж е относится к спиральным. Вдоль спиральных рукавов, в одном из которых находится наше Солнце, сосредоточено много ярких молодых звезд. Происхож дение спиральных рукавов полностью еще не понято, но вполне возможно, что они характеризуются повышенной
плотностью газа и пыли, и в связи |
с этим |
концентрация |
|||
звезд в них является следствием |
повышенной |
скорости |
|||
звездообразования . Газо-пылевая |
составляющая |
Галак |
|||
тики |
требует |
теперь нашего внимания. |
|
|
|
Г а з |
и пыль |
в Млечном Пути |
|
|
|
Около 10% массы Галактики находится в виде меж |
|||||
звездных газа |
и пыли. Первоначально эти |
составляющие |
были обнаружены по производимым ими рассеянию и поглощению света звезд, но в настоящее время лучшим методом наблюдения межзвездного газа является на блюдение его радиоизлучения на длине волны 21 см. На важность этой спектральной радиолинии (которая ис пускается атомами водорода) впервые указал в 1944 г. ван де Хюлст. По его расчетам, при помощи чувстви тельной радиоприемной аппаратуры можно обнаружить
излучение в линии 21 см |
от водородных облаков |
нашей |
|||||
Галактики . Это предсказание |
было подтверждено |
лишь |
|||||
в 1951 г. К настоящему времени составлены |
подробные |
||||||
карты |
нашей |
Галактики |
(а |
т а к ж е |
многих |
соседних |
|
галактик) в |
радиолинии |
21 см. Наиболее важный ре |
|||||
зультат |
этих исследований, как |
видно |
на рис. 15, состоит |
в том, что большая часть межзвездного атомарного во дорода сосредоточена в нашей Галактике в спиральных рукавах. Еще одним важным результатом является опре деление кривой вращения Галактики (рис. 16) по доп-
М Л Е Ч Н Ы Й П У Т Ь |
35 |
плеровскому смещению линии 21 см, которое дает нам лучевую скорость каждого облака водорода. Однако водород вблизи центра Галактики не участвует в круго-
Рис. 15. Распределение нейтрального водорода в диске Галактики, полученное по наблюдениям в линии 21 см.
вом движении. Видно, например, что деталь на расстоя нии 3 кпс от центра, напоминающая спиральную ветвь, приближается к нам со скоростью 50 км/с. Это наряду с другими радионаблюдениями наводит на мысль о том, что в галактическом центре происходят или произошли
2*
36 |
Г Л А В А 2 |
относительно недавно какие-то бурные явления. Иссле дование этой интересной проблемы несколько затруд нено потому, что центральные области Галактики совер шенно 'недоступны для оптических наблюдений из-за сильного поглощения в этом направлении.
280 г
%0 |
\5 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7.5 |
8,0 |
8,5 |
5,0 |
|
|
|
|
|
/?, |
нпс |
|
|
|
|
Рис. 16. |
Кривая |
вращения |
Галактики к северу (черные кружки) и |
|||||||
к югу (белые кружки) от |
прямой, соединяющей Солнце с центром |
|||||||||
Галактики, по наблюдениям в линии |
21 |
см. |
(R — расстояние от |
|||||||
центра |
Галактики.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
В последние годы были обнаружены другие меж звездные радиолинии: гидроксила ОН, аммиака, водя
ного пара, формальдегида, а |
т а к ж е |
рекомбинационные |
|||
линии *) |
ионизованного |
водорода, |
гелия и, возможно, |
||
у г л е р о д а * * ) . Д л я некоторых |
линий |
характерно |
удиви |
||
тельное |
с физической |
точки |
зрения |
поведение, |
что за- |
*) Рекомбииационными радиолиниями называются линии, об
разующиеся при переходах между очень высокими энергетическими уровнями. — Прим. ред.
**) К настоящему моменту известны межзвездные радиолинии примерно"двух десятков элементов и химических соединений, среди которых есть и сложные органические вещества. — Прим. перев.
М Л Е Ч Н Ы Й П У Т Ь |
37 |
ставляет предполагать во |
многих случаях |
существова |
ние космических мазеров. |
Изучение этих |
явлений еще |
только начинается. |
|
|
К о с м и ч е с к и е лучи |
|
|
Космические лучи являются важной составляющей Галактики не только потому, что, распространяясь в межзвездном пространстве, они с л у ж а т зондами, при по
мощи |
которых |
можно изучать его структуру и свойства, |
|||
но и |
потому, |
что они играют |
важную |
динамическую |
|
роль, |
оказывая |
заметное давление |
на межзвездный газ. |
||
Космические |
лучи, достигающие |
земной |
поверхности, |
||
впервые были зарегистрированы |
в |
1912 г., |
однако лишь |
недавно ученые оценили их значение для астрофизики. Поток космических лучей состоит главным образом из протонов высоких энергий, хотя, как мы увидим, в них
представлены т а к ж е и другие |
виды частиц. |
|
|
|
|||||||||
|
Большинство |
протонов |
являются |
релятивистскими, |
|||||||||
т. е. их скорость |
и близка |
к |
скорости |
света |
с; |
в этом |
|||||||
случае |
масса m дается формулой |
Эйнштейна |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
/ 1 |
- |
ѵ2/с2 |
\. |
|
|
|
|
|
где |
т 0 |
— масса |
покоящейся |
частицы. Общая |
энергия |
Е |
|||||||
дается |
сходной |
формулой; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
£ _ |
тйс2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
I - |
ѵ2/с2 |
' |
|
|
|
|
|
|
Когда |
V близко |
к с, масса |
m становится |
значительно |
||||||||
больше массы покоя т0, |
а |
энергия |
Е — значительно |
||||||||||
больше энергии покоя т0с2. |
Энергия |
покоя |
протона |
||||||||||
составляет |
около |
миллиарда |
электронвольт |
(1 |
БэВ |
= |
|||||||
= |
10- 3 |
эрг) . Оказывается, средняя |
энергия |
протонов кос |
|||||||||
мических лучей |
около 2 БэВ, т. е. |
до некоторой |
степени |
является релятивистской энергией. Однако энергия от
дельных |
частиц |
в |
космических |
лучах достигает |
фанта |
|||
стических |
значений |
~ 1 0 " БэВ . Д л я сравнения |
укажем, |
|||||
что |
самый |
мощный современный действующий ускори |
||||||
тель |
(под |
|
Серпуховом в С С С Р ) |
разгоняет |
частицы до |
|||
энергий 70 |
БэВ, |
а |
следующее |
поколение |
ускорителей |