Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Ноября 2009 в 13:40, Не определен
Реферат по курсу: Концепция современного естествознания
Наиболее загадочная область Галактики - центральный парсек. По космическим масштабам эта область невелика, но здесь наблюдаются аномалии, не имеющие пока удовлетворительного объяснения. К примеру, там находится "мини-спираль" - необычный источник радиоизлучения диаметром всего в 12 световых лет, а так же другой быстропеременный компактный радиоисточник с периодом порядка несколько минут. Этот источник расположен точно на оси вращения. В том же направлении находится совершенно необыкновенный объект, уникальный источник, излучающий узкую линию, соответствующую ассимиляции электронов и позитронов! Там же расположен точечный рентгеновский источник переменной интенсивности. Объяснить наличие всех этих источников в сравнительно маленькой области пространства можно с помощью черных дыр.
По модели Н. Кардашева, в центре Галактики должна находиться пара черных дыр. Наличие такой пары дает возможность объяснить природу и параметры компактного радиоисточника и загадочной ассимиляционной линии. Это объясняется наличием облака атомарного водорода. Такие облака были выброшены из области центрального парсека благодаря эффекту пращи. Остатки после взрыва сверхновой в массивной двойной системе (центральный парсек) так же могут служить источником позитронов, ассимиляция которых и дает наблюдаемую линию.
Перейдем теперь к проблемам, связанным с вращением Галактики. Наша Галактика вращается довольно сложным образом. Значительная часть материи Галактики вращается дифференциально. Поясним, что это такое. Хорошим примером дифференциального вращения служит вращение планет вокруг Солнца. Они движутся по своим орбитам согласно закону всемирного тяготения, и каждой планете"совершенно безразлично", как и по какой орбите двигается другая.
Есть и другой тип вращения - твердотельный. В Галактике твердотельно вращается лишь некоторый участок диска, в котором линейная скорость возрастает пропорционально радиусу.
Самым примечательным процессом в проблеме вращения является движение спиральных рукавов. В них содержится значительное количество газа и пыли, в них происходят интенсивные процессы звездообразования, молодые звезды здесь встречаются чаще, нежели в других областях Галактики. Но как и почему возникает спиральная структура?
Предположение, которое настоятельно возникает, состоит в том, что центры туманностей имеют характер сингулярных точек. В этих точках материя втекает в наш мир из некоторого иного и совершенно постороннего пространства. Тем самым обитателям нашего мира сингулярные точки представляются местами, где непрерывно рождается материя.
Сейчас мы знаем, что действительно в центрах галактик могут находиться сингулярные точки - черные дыры, что они могут по крайней мере перерабатывать материю.
В заключение хотелось бы вернуться к проблеме активности галактических ядер, поскольку эта проблема в ряде случаев тесно связана с самыми интересными и загадочными объектами Вселенной - квазарами.
В той или иной степени радиоизлучательная активность свойственна всем галактикам, и, главным образом, именно по активности в радиодиапазоне удается проследить энергетику процессов, происходящих в ядрах галактик.
До 1962 года считалось, что квазары (квазизвездные источники) расположены в пределах нашей Галактики. Эта точка зрения подкреплялась переменностью светового излучения радиоисточника 3С 48. Хорошо известно, что переменность излучения в оптике - вещь, характерная именно для звезд. Для объяснения свойств квазизвездных объектов было предложено несколько путей.
И. Циолковский предположил, что эти источники связаны с большим числом вспышек сверхновых. Ф. Хойл предложил, собрать миллионы звезд в одно сверхтело, но эта гипотеза в то время не могла перешагнуть через психологический барьер, из-за которого не допускалась в принципе возможность существования звезд с массой больше 50 масс Солнца. К тому же эти объекты должны были светить ярче целой галактики, что в то время казалось нелепостью. Но содержание идеи Хойла оказалось пророческим.
Тем временем астрономами предпринимались поистине героические попытки уточнения характеристик квазаров. Оказалось, что 3С 273 - двойной источник, причем положение компонентов было определено с точностью в 1’’. Одна из компонент оказалась обычной звездочкой 13 величины, но при внимательном анализе удалось выяснить, что из "звездочки" выходит струя длиной в 100 тысяч световых лет, которая сама является источником оптического и радиоизлучения. Анализ красного смещения линий источника 3С 273 позволил установить скорость его удаления от нас. Она оказалась огромной - 42 тысячи км/час.
Но тогда этот источник находится от нас на расстоянии около 600 мегапарсек.
Сразу же возник вопрос об интенсивности свечения этого источника в оптике. Ведь если он виден с расстояния около двух миллиардов световых лет, как звезда 13-й величины, то его светимость в сто раз превышает светимость нашей Галактики, содержащей сотни миллиардов звезд. Причем кванты квазар излучал в то время, когда Вселенная была совсем молодая.
Мы упоминали о нерешенности оптического излучения квазаров. В этом плане особенно интересен квазар 3С 279, который можно сейчас наблюдать как слабопеременную звездочку 18-й величины. Однако, на снимках, сделанных до второй мировой войны, он виден как объект почти 13 величины. Оценки показывают, что в то время 3С279 светил в десять тысяч раз сильнее нашей Галактики. Но размеры излучающей области очень малы - меньше светового года. К тому же оказалось, что и в рентгеновском диапазоне многие квазары светят в 1000 раз мощнее, чем, например, Млечный Путь.
По поводу квазаров можно сформулировать два наиболее интригующих вопроса:
Связаны ли квазары с ядрами галактик или это принципиально новый объект во Вселенной?
Какова природа чудовищного излучения квазаров?
Исследуя большие выборки квазаров, удалось установить в ряде случаев наличие у них дополнительной структуры вокруг наиболее яркого, причем иногда эта структура напоминает структуру галактик. Эти результаты убеждают нас, что квазары тем или иным образом соотносятся с ядрами галактик. Возможно, что галактики проходят через стадию квазаров, когда их ядра экстремально ярки. И тогда в ядрах других, менее ярких галактик могут находиться сейчас мертвые квазары.
Но что питает живой квазар? Каково его строение? Конечно же, при решении очередной загадки, поставленной перед нами природой, не обошлось без черной дыры.
Предполагается, что в центре квазара или в центре галактического ядра имеется компактный сверхмассивный объект - черная дыра с массой примерно в миллиард солнечных масс. Такие сверхмассивные черные дыры могут образовываться в процессе роста "обычной" черной дыры массой в несколько десятков солнечных. Впоследствии, эта дыра растет, поглощая звезды, межзвездную среду и, возможно, другие черные дыры, доводя свою массу до необходимых значений.
Затем, в результате падения газа на черную дыру, образуется аккреционный диск, вместе со всеми сопутствующими явлениями, которые могут объяснить экзотические особенности ядер галактик и квазаров.
Галактики сейчас привлекают большой интерес астрономов, чем звезды. Это можно объяснить тем, что, с одной стороны, в общих чертах свойства звезд уже понятны к сегодняшнему дню, а, с другой стороны, ввод в строй новой астрономической техники приносит все новую и часто загадочную информацию о галактиках. Физика галактик, как мы уже видели, тесно связана с космологическими проблемами, эволюцией и строением звезд, межзвездной среды. В этой области наблюдается чрезвычайно быстрый прогресс, однако, до построения общей стройной теории происхождения и эволюции галактик еще далеко.