Скорость вращения
галактик
Скорость вращения
галактик
Под скоростью вращения галактики подразумевается скорость вращения различных
компонентов галактики вокруг её центра. Данная скорость — это суммарная
скорость, приобретённая в ходе различных процессов. Скорость вращения галактики
следует отличать от круговой скорости Vc, которая обусловлена только
силой гравитации и равна, по определению, необходимой скорости тела,
движущегося по кругу под действием силы притяжения к центру. Скорость же
вращения в общем случае обусловлена также радиальным градиентом давления P
межзвёздного газа.
Здесь Φ — гравитационный потенциал, а ρg — плотность
газа.
Для разных компонентов галактики скорость вращения оценивается
по-разному. Для газа — по доплеровскому смещению эмиссионных линий. Для звёзд —
по доплеровскому смещению абсорбционных линий звёзд. Схема получения скорости
вращения следующая.
Непосредственно получаемая из наблюдений скорость — это сумма скорости
движения галактики как целого и скорости внутреннего движения. Обычно скорость
галактики в целом (V0) отождествляется со скоростью движения
центральной области. Для далёких галактик эта скорость обусловлена хаббловским
расширением Вселенной, собственная скорость пренебрежимо мала.
Скорость, получившаяся после учёта скорости движения галактики как
целого, — скорость по лучу зрения (Vr), и чтобы вычислить скорость
вращения галактики на данном расстоянии, необходимо учесть эффекты проекции.
Для этого необходимо знать угол наклона оси галактики к лучу зрения i, а также
угол φ между большой осью галактики и прямой, проходящей через центр
галактики и наблюдаемую точку. Таким образом, чтобы перейти от Vr к
Vφ, необходимо знать пять параметров: скорость движения
галактики V0, углы i и φ, две координаты центра галактики
(относительно любой точки изображения).
Если галактика выглядит асимметричной, то задача упрощается, так как углы
ориентации и положения центра можно вычислить по распределению яркости диска. И
если щель спектрографа расположить вдоль её большой оси, можно получить:
где l — расстояние от центра галактики вдоль щели.
Однако наиболее полную информацию о движении в галактике даёт анализ поля
скоростей — совокупности измерений лучевых скоростей для большого числа точек
по диску галактики. Для получения поля скоростей применяют двумерную спектроскопию.
Обычно применяется либо многоканальный приёмник, либо интерферометр Фабри —
Перо. Радионаблюдения газа в линиях H I также позволяют получить двумерную
картину распределения скоростей в галактике.
Движение газа и
звёзд
Так как звёзды расположены далеко друг от друга и вероятность их
столкновения мала, звёзды, как в галактиках, так и в скоплениях, представляют
собой бесстолкновительную среду. Это легко показать. Будем называть
столкновением двух звёзд случай, когда две звезды при сближении под действием
силы гравитации изменят направление движения, сохранив при этом полную энергию.
Тогда рассмотрим это сближение относительно центра масс звёзд. Для упрощения
расчётов будем считать, что массы звёзд равны, и их скорости на начало
сближения (формально на бесконечно большом расстоянии) тоже. Для первой оценки
это вполне допустимое приближение. Запишем закон сохранения механической
энергии:
,
где V — текущая скорость звёзд (скорости должны быть одинаковы из-за
соображений симметрии), r — расстояние между звёздами, V0 — скорость
на бесконечности до взаимодействия, а G — гравитационная постоянная. Будем
считать, что звёзды испытали столкновение, если в момент их сближения кинетическая
энергия удвоилась.
Тогда, подставив значение прицельного параметра d в уравнение, написанное
выше, получим:
.
Тогда диаметр сечения столкновения тел и, соответственно, площадь сечения
взаимодействия равны:
,
.
Оценим характерное время столкновения для звёзд окрестностей Солнца (n =
3×10−56 см−3, а относительная скорость
движения 20 км/с). Получим:
.
Полученное время больше времени жизни Вселенной на три порядка. И даже в
звёздных скоплениях, где концентрация звёзд на три порядка больше, ситуация не
улучшается. Заметим, что можно было бы провести более точный расчёт, с учётом закона
сохранения импульса и т. д., но результаты получились бы схожими. Из
бесстолкновительности среды напрашивается вывод о неравновесности системы и
распределении случайных скоростей звёзд не максвелловским образом. Характерное
время его установления должно быть много большим времени свободного пробега
звезды. Однако в действительности всё оказалось гораздо сложнее.
Измерения показали, что звёзды, за исключением самых молодых,
представляют собой частично «прорелаксировавшую» систему: распределение
случайных скоростей звёзд максвелловское, но с различными дисперсиями по
различным осям. Более того, в одном и том же объёме пространства наблюдается
систематический, хотя и замедляющийся, рост случайных скоростей для старых
звёзд. Таким образом, можно утверждать, что звёздный диск со временем
нагревается
Данная проблема не решена окончательно, по-видимому, решающую роль играют
всё же столкновения, но не со звёздами, а с массивными газовыми облаками.
Другие работы по теме:
Моделирование асинхронного двигателя
Угловая скорость вращения магнитного поля. Математическая модель асинхронного двигателя в форме Коши, а также блок-схема его прямого пуска с использованием Power System Blockset. Зависимость угловой скорости ротора от величины электромагнитного момента.
Шпоры по физике
Определить абсолютное ускорение точки, записать выражение абсолютного ускорения точки в развернутой форме , выбрать систему координат и спроецировать это ур-ние га оси координат.
Изучение устройства карданной передачи
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ Цель работы: изучить назначение, устройство, кинематические зависимости карданных шарниров, изучить понятие критической часты вращения карданного вала. Карданные механизмы (карданы) представляют собой устройства, которые способны передавать вращающий момент или вращательное движение от одного вала к другому при фиксированных или переменных углах пересечения их осей.
Расчёт ленточной метательной машины
В соответствии с физико-механическими свойствами материала устанавливаем наибольший угол отрыва материала с криволинейной ленты: - угол естественного откоса материала в движении.
Привод галтовочного барабана
Этапы проектирования привода галтовочного барабана. Энерго-кинематический расчет привода. Описание электродвигателей, соответствующих данной мощности. Расчет фактического передаточного числа цепной передачи. Проверка частоты вращения ведущей звездочки.
Отчет 25 стр., 1 рис
Ключевые слова: космология, внегалактическая астрономия, звезды, межзвездная среда, активные ядра
Отчет 38 стр
Ключевые слова: космология, внегалактическая астрономия, звезды, межзвездная среда, активные ядра
Электрический дифференциал
В электротехнике известен так называемый биротативный двигатель: в одном статоре расположены два одинаковых ротора, связанных между собой не механически, а только общим электромагнитным полем.
Концепция вселенной
Вселенная – это область пространства, в котором на протяжении определенного времени происходит рождение вещества из первородной материальной субстанции затем по завершению названного процесса последующее превращение в первородную субстанцию.
Газотурбинные двигатели
Газотурбинная установка состоит из воздушного компрессора, камер сгорания и газовой турбины.
Закон всемирного тяготения
На поверхности Земли действует гравитационное поле, создаваемое силой притяжения массы Земли F и центробежной силой P, возникающей вследствие вращения Земли вокруг своей оси.
Метагалактика
Галактики являются гигантскими звездными системами, содержащими от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов звезд. Помимо звезд в состав галактик входят межзвездный газ, межзвездная пыль, космические лучи.
Внегалактическая астрономия
Внегалактическая астрономия — раздел астрономии, изучающий небесные тела и их системы, находящиеся за пределами нашей звёздной системы — Галактики.
Галактики: основные сведения
С давних времен до недавнего времени многие считали звезды на ночном небе лишь изящным украшением сферы. Многие годы астрономы и ученые мечтали достичь пределов космоса и узнать – где же все-таки находится граница Вселенной.
Астрономия
Астрономия — наука о Вселенной и населяющих ее объектах: планетах, звездах и гигантских звездных системах — галактиках. Название этой древней науки, изучающей небесные тела, образовано от греческих слов "астрон" — звезда и "номос" — закон.
Вселенная
Когда говорят о Вселенной, обычно понимают под этим понятием небесные тела, космическое пространство и все то, что его заполняет: газ, пыль, электромагнитное излучение и т. д.
Галактика
Понятие "галактика". Строение и состав галактик.
Созвездие Треугольник
В этом маленьком созвездии, насчитывающем всего 15 видимых невооруженным глазом звезд, видна одна из самых близких к нам и наиболее изученных галактик. Искать ее нужно правее альфа Треугольника в направлении к бета Андромеды.
Формирование космических тел
Причина, по которой из однородной среды образовались массивные тела (звезды, планеты, галактики и т.д.) кроется в силе гравитации.
Концепции современного естествознания
1. Какие научные открытия в биологии вывели ее на лидирующее место в современном естествознании? Поясните, в чем суть противоречия, связанного с сопоставлением второго начала термодинамики и теории естественного отбора, и как это противоречие снимается.
Годовое и суточное вращение Земли
Движение Земли вокруг Солнца происходит по орбите, имеющей приблизительно форму эллипса. Скорость движения Земли — около 30 км в секунду. Полный оборот Земля совершает за 365,26 суток.
Эдвин Пауэлл Хаббл
Американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл родился в Маршфилде в штате Миссури. Отец Хаббла служил в чикагской страховой фире, дети в семье воспитывались в условиях самой суровой дисциплины.
Дополнительная коробка МАЗ-64227
1.1. Назначение коробки. Назначение коробки передач - изменять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля. У автомобильных двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается.
Мир галактик 2
Многообразный мир галактик. Мир галактик необъятен, но еще большее удивление вызывает богатство его форм. Выдающаяся роль в исследовании подобных космических объектов принадлежит американскому астроному Эдвину Хабблу. Много лет он с помощью крупнейшего для своего времени телескопа изучал галактики.
Проблемные вопросы вселенной
РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ Звёздное небо над головой долгое время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в Новое время люди осознали, что “неподвижные” звёзды на самом деле движутся, причём с огромными скоростями. В XX в. человечество свыклось с ещё более странным фактом: расстояния между звёздными системами — галактиками, не связанными друг с другом силами тяготения, постоянно увеличиваются.
Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь
Доклад ученицы 11 "Б" ср. школы № 1257 Масоловой Елены. Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь. МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК етагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации.
Космология
Наука, которая изучает вселенную как единое целое, называется космологией. Большинство существующих космологических теорий опирается на теорию тяготения, физику элементарных частиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теории и, конечно, на астрономические наблюдения.
Строение Солнечной системы
Космогония - научная дисциплина, изучающая происхождение и развитие небесных объектов: галактик, звезд и планет. Гипотезы Лапласа, Шмидта и Джинса о возникновении Солнечной системы. Иоганн Кеплер и его законы о движении планет. Закон всемирного тяготения.