Галактика и Вселенная: в чём разница
Галактика — огромная система из звёзд, газа, пыли и тёмной материи, которую держит вместе собственная гравитация. Вселенная — всё, что существует: все галактики, пространство между ними, излучение и само время. Поэтому на вопрос «что больше» ответ один: Вселенная, а галактики входят в неё как части.
Мы живём в галактике Млечный Путь. В ней сотни миллиардов звёзд, а Солнечная система расположена ближе к окраине, примерно в 26 тысячах световых лет от центра. Планеты, звёзды и экзопланеты находятся внутри галактики, а не рядом с ней.
Поперечник Млечного Пути около 100 тысяч световых лет. Ближайшая к нам большая галактика, Андромеда, находится примерно в 2,5 миллиона световых лет. Разница между вселенной и галактикой в масштабе огромная: во Вселенной галактик очень много.
Как устроена Вселенная: от галактик до нитей
Галактики бывают разных типов:
- спиральные: Млечный Путь, Андромеда;
- эллиптические: гладкие, без рукавов, со старыми звёздами;
- неправильные: например, Большое Магелланово Облако;
- карликовые: маленькие и тусклые, их больше всего. К ним относится WLM.
Галактики собираются в группы. Наша Местная группа включает Млечный Путь, Андромеду, галактику Треугольника и десятки карликовых галактик. Большие группы называют скоплениями, они содержат от сотен до тысяч галактик. Скопления объединяются в сверхскопления.
На самых больших масштабах структура Вселенной похожа на паутину: галактики вытягиваются в нити и стены, а между ними лежат почти пустые области, войды.
На вопрос, сколько вселенных и галактик, наука отвечает так. Вселенная, которую мы изучаем, одна. Галактик в её наблюдаемой части сотни миллиардов и, скорее всего, больше: оценки зависят от того, как учитывать самые слабые карликовые. Гипотезы о других вселенных существуют, но наблюдениями они не подтверждены.
Как читать диаграмму «абсолютная величина — радиус половинной светимости»
Такую диаграмму часто дают в заданиях. Каждый объект на ней — точка. По одной оси отложена абсолютная звёздная величина M_V: чем она меньше (чем отрицательнее), тем объект ярче. По другой оси отложен радиус R_h в парсеках. Это радиус эллипса, внутри которого излучается половина всего света объекта.
По положению точки можно понять тип объекта:
- шаровые скопления компактные, их R_h порядка нескольких парсеков;
- карликовые галактики заметно крупнее, их R_h десятки и сотни парсеков;
- очень слабые и при этом протяжённые объекты — ультраслабые карлики.
Направление осей проверяй на своём рисунке: величины иногда откладывают так, что яркие объекты оказываются слева.
От положения на диаграмме зависит и то, насколько легко объект найти. Слабый и протяжённый объект имеет низкую поверхностную яркость: его свет «размазан» по большой площади и теряется на фоне неба. Яркий и компактный легче заметить в астрономических обзорах. Поэтому при выборе из двух объектов смотри на светимость и на размер вместе, а не на что-то одно.
Разбор: как найти массу объекта по абсолютной величине
Типичное задание: самый яркий объект на диаграмме имеет M_V = −10. Считая, что вся светящаяся масса заключена в звёздах солнечного типа, найди его массу в массах Солнца. Абсолютная величина Солнца в полосе V примерно 4,8.
Шаг 1. Найди разность величин: 4,8 − (−10) = 14,8.
Шаг 2. Переведи её в отношение светимостей по формуле L / L☉ = 10^(0,4 × Δm). Получается 10^(0,4 × 14,8) = 10^5,92 ≈ 8,3 × 10^5.
Шаг 3. Если все звёзды как Солнце, масса пропорциональна светимости. Значит, объект содержит около 8,3 × 10^5 масс Солнца.
Ответ: мантисса 8,3, показатель степени 5.
В задании про «наиболее тяжёлый» объект сначала найди на диаграмме самую яркую точку, то есть с наименьшей M_V. Остальные вычисления такие же.
Где ошибаются чаще всего
- Путают знак шкалы величин. Чем меньше число M_V, тем ярче объект. Объект с M_V = −14 ярче объекта с M_V = −6, а не слабее.
- Считают R_h радиусом всего объекта. Это радиус, внутри которого излучается половина света. Весь объект больше.
- Берут 2,5 вместо 0,4 в показателе. Для светимостей L₁ / L₂ = 10^(0,4 × (m₂ − m₁)). Множитель 2,5 стоит в обратной формуле, где величина выражается через логарифм светимостей.
- Называют Млечный Путь Вселенной. Млечный Путь — одна галактика, а Вселенная содержит их огромное число.
Задания по теме на этой странице
Ученики чаще всего присылают задания по одному рисунку: диаграмма параметров галактик и скоплений. По ней определяют типы объектов, сравнивают WLM и Boötes 3 по заметности в обзорах, считают массу самого тяжёлого объекта и поверхностную яркость WLM. Есть и задание про видимость карликовой галактики Tucana 2 из Подмосковья.
Найди в списке выше задание, похожее на твоё, и посмотри ход решения. Если подходящего нет, сфотографируй своё условие и получи решение по шагам. Другие темы курса собраны на странице всех тем астрономии.