Астрономия

Оё пойгоҳи додаҳо вуҷуд дорад, ки нишон медиҳад, ки ситораҳои Галактикаи мо чанд вақт пеш ташаккул ёфтаанд?

Оё пойгоҳи додаҳо вуҷуд дорад, ки нишон медиҳад, ки ситораҳои Галактикаи мо чанд вақт пеш ташаккул ёфтаанд?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Якчанд роҳҳои муайян кардани синну соли ситора мавҷуданд: мавқеи он дар диаграммаи HR, мавҷудияти диски протопланетарӣ, ба кластер тааллуқ дорад ...

Кай ситораҳои Галактикаи мо шакл гирифтанд? Оё мо синну соли онҳоро медонем? Оё пойгоҳи додаҳои ситораҳо мавҷуд аст, ки мо синну солашро медонем ва аз рӯи он ин миқдорро ҳисоб кардан мумкин аст? Оё гистограмма вуҷуд дорад, ки ситораҳои Галактикаи мо чанд вақт пеш ташаккул ёфтаанд?


Миқдори ситораҳои ташаккулёфта ҳамчун функсияи замон, масалан, дар Снайт ва дигарон 2014 нишон дода шудааст, аммо ин бевосита ба гистограммаи синну соли ситораҳои ҳозира дар галактикаи мо табдил намеёбад, зеро ситораҳои азиме, ки барвақт ба вуҷуд омадаанд оид ба рафтанд.


Дарвоқеъ, тавре ки шумо дархост мекунед, пойгоҳи додаҳо вуҷуд надорад. Дарёфти асрҳои ситорагон душвор аст. Танҳо як ситора синну соли дақиқ маълум аст - Офтоб. Ин аз радиоизотопи санаи метеоритҳо сарчашма мегирад. Барои ситораҳои дигар мо бояд ба андозаи бештар ё камтар ба моделҳо такя кунем ва мо танҳо синну солро ҳисоб карда метавонем, агар ситора масса дошта бошад ё дар марҳилаи эволютсияи он бошад, ки он ҷо чизҳо ба таври кофӣ тағир меёбанд, то дар бораи он, ки чанд сол аст . Барои ситораҳои массаи Офтоб ё каме калонтар метавон эволютсияро дар диаграммаи Гертспрунг-Рассел истифода бурд. Вақте ки ситорагон тавассути сӯзонидани гидрогени аслии худ равшантар мешаванд ва ченакҳои дақиқ метавонанд тақрибан синну солро таъмин кунанд $ pm 1 $ Гир. Ин маълумотҳое мебошанд, ки Снайт ва дигарон. (2015) дар коғази худ истифода баранд.

Пас он чизе ки Снайт ва дигарон. оё онҳо кӯшиш мекунанд, ки таърихи пайдоиши ситораҳои Галактикаи моро (ё ҳадди аққал ситораҳои диски Галактикаи моро) бо роҳи сохтани модели Galactic Chemical Evolution таҳия кунанд, ки фаровонии кремний ва оҳан бо мурури замон тағир меёбад ва натиҷаҳои онҳоро муқоиса мекунад намуна бо фаровонии кремний ва оҳан дар ин маҷмӯи ситораҳои навъи офтобӣ бо синну солашон ба таври оқилона арзёбишуда. Оҳан ва кремний истифода мешаванд, зеро маҳдудиятҳои мухталифро фароҳам меоранд. Оҳан ҳангоми эволютсияи миқдори нисбатан кам тавлид мешавад ($ 1.5 - 4 M _ { odot} $) ситорахое, ки умри дароз (ишри) -и худ доранд (1-10 Гир), ба карликҳои сафед мубаддал мешаванд ва сипас баъзе аз карликҳои сафед ҳамчун навъи суперноваҳои нав Ia метарканд. Кремнийро ситораҳои азим бо умри кӯтоҳ истеҳсол мекунанд ($<0.1$ Gyr) ва фавран ба воситаи байниситоравӣ бо супер-коллефи навъи II суперноваҳои II паҳн шуд.

Қисми намояндагӣ аз коғази Снайт дар поён оварда шудааст. Суръати ташаккулёбии ситораҳо дар қитъаи (а) нишон дода шудааст ва мувофиқати модел бо маълумоти мушоҳида (онҳо кӯшиш мекунанд нуқтаҳои сабзро дар ин ҷо мувофиқат кунанд) дар бораи фаровонии кимиёвӣ дар қитъаҳои дигар нишон дода шудааст.

Онҳо як қатор моделҳо ва фарзияҳои мухталифро месанҷанд, аммо ба назар чунин мерасад, ки натиҷаи қавӣ аст (дар дигар таҳқиқот низ пайдо шудааст), ки таркиши ситораҳои 10-12 миллиард сол қабл ба вуқӯъ пайвастааст, дар танаффуси 8-9 миллиард сол пеш ва он гоҳ суръати нисбатан доимӣ ва пасттар дар 7 миллиард соли охир. Сатҳи хеле пасти модели онҳо дар 2 миллиард соли охир аз эҳтимол дур нест ва шояд осори номуайянии синну сол дар нуқтаҳои маълумоти онҳо бошад (масалан, ситораҳои синну солашон $ 1 pm 1 $ миллиардҳо сол) ва мо албатта имрӯз дар диски Галактика фаровонии ситораҳоро мебинем.

Баръакси он чизе, ки шумо дар саволи худ мегӯед ин мекунад (тақрибан) тақсимоти синну соли ситораҳоро дар Галактика нишон медиҳанд. Ин аз он сабаб аст, ки аксарияти ситорагон (90 +%) массаи офтобӣ ва ё камтар доранд. Чунин ситорагон давраҳои асосии пайдарпаии 11+ миллиард солро доранд, ба тавре ки қариб ҳар яки онҳо таваллудшуда ҳоло ҳам ситораи асосии пайдарпаӣ мебошанд.

Шумораи ситораҳои қадимтарин каме кам мешавад, зеро як қисми ками онҳо ($<10$%) зиндагӣ мекард ва мемурд ва инчунин аз он сабаб, ки як қисми хурди ситораҳои қадимтарин метавонанд аз Галактика комилан гурехта бошанд (бинобар равандҳои гуногуни кинематикӣ, ки суръати мадори онҳоро тағир медиҳанд). Инчунин он таъсироте мавҷуд аст, ки агар шумо ҳаҷми ба Офтоб наздикро гиред, ситораҳои қадимтарин кам нишон дода мешаванд, зеро онҳо бо ҳамин сабаб дар атрофи мобайнаи диск васеъ паҳн шудаанд.

Аммо аз ҷиҳати калон, қитъаи болоии чап дар тасвир тақрибан он чизест, ки мо тақсимоти синну соли ситораҳоро дар диски Галактикӣ интизорем.

Як шумораи ками ситораҳои хеле қадим вуҷуд доранд ($12+$ солҳо биллион), шояд 1%, ки дар галоти галактикӣ васеътар паҳн карда мешаванд.


Ман умуман дар бораи ситораҳо намедонам, аммо барои ситораҳои азим, гистограммаи зерин тақсимоти синну солашон дар Галактикаи моро дар асоси ҷойгиршавӣ дар Галактика нишон медиҳад.

Ин маънои онро дорад, ки аксари ситорагон аз 7 то 8 миллиард сол доранд.


Дар робита ба савол дар сарлавҳа, каталогҳои гуногун мавҷуданд, ки синну соли ситораро дар бар мегиранд, агар шумо дар VizieR категорияи "Асрҳо" -ро ҷустуҷӯ кунед (дар менюи "Astronomy" дар тарафи рост), шумо шумораи зиёдеро пайдо мекунед чунин каталогҳо, аммо шумо бояд дар хотир дошта бошед, ки онҳо ба маҷмӯи муайяни ашё диққат медиҳанд, на ба ситораҳо дар маҷмӯъ.

Яке аз мисолҳо Тадқиқоти Женева-Копенгаген дар ҳамсоягии офтобӣ мебошад (ки он F-ва G-dwarfs -ро дар бар мегирад), ки он ҳамчун каталоги XHIP (Compilation Hipparcos) ҳамчун манбаъи асрҳои ситора истифода шудааст.

Намунаи дигар Лахуме ва дигарон мебошанд. (1999) муайянкунии синну сол барои ситораҳои пайдарпаии асосӣ дар диапазони навъи спектралии B9-K9.

Ҳисоб кардани тақсимоти синну соли ситорагон дар галактика аз ин феҳристҳо ислоҳи хатоҳои гуногуни интихобиро талаб мекунад, ин кори ночиз нест.


Дар галактикаҳо ситораҳои нав дар куҷо пайдо мешаванд?

Тасвири оптикии галактикаи спиралии NGC 300 бо абрҳои молекулавӣ бо ранги кабуд нишон дода шудааст. Таҳлили ташаккули ситораҳо дар ин абрҳо нишон медиҳад, ки ситораҳои аввалине, ки ба вуҷуд меоянд, зуд абрро пароканда мекунанд ва ташаккули минбаъдаи ситораҳоро бозмедоранд. (Тасвири хушмуомилагии Diederik Kruijssen & Nature)

Галактикаҳои спиралӣ ба монанди Роҳи Каҳкашони мо бо абрҳои хунуки гази гидрогенӣ ва чанг монанданд, ба монанди микросхемаҳои шоколад дар кукиҳои пурборшудаи Toll House.

Астрономҳо дер боз ба ин абрҳои ба истилоҳ молекулавӣ тамаркуз мекарданд ва гумон мекарданд, ки онҳо нуқтаҳои гарм барои пайдоиши ситораҳо ҳастанд. Аммо онҳо ҳастанд?

Пас аз таҳлили ҳамаҷонибаи абрҳои молекулавӣ дар галактикаи спиралии наздик, як гурӯҳи байналмилалии астрономҳо муайян карданд, ки дар ҳоле ки пайдоиши ситораҳо дар ин абрҳо зуд оғоз меёбад, ситораҳои навтаъсис абрро ба зудӣ пароканда мекунанд - дар камтар аз чанд миллион сол - боздоштани пайдоиши минбаъдаи ситора. Пас, дар ҳоле ки пайдоиши ситора дар абрҳои хунуки молекулавӣ зуд аст, он хеле бесамар аст.

Бозёфтҳои ҳамкорӣ бо роҳбарии Диедерик Круйссен аз Донишгоҳи Ҳайделберг ба ситорашиносон кӯмак мекунад, ки дар галактикаҳо дар куҷо ва кай ситораҳо пайдо мешаванд ва ин дар навбати худ муайян мекунад, ки галактикаҳо дар тӯли умри худ чӣ гуна тағир меёбанд.

"Робитаи пайдоиши ситораҳо ва эволютсияи галактикаҳо яке аз масъалаҳои асосии ҳалталаб дар астрономия мебошад" гуфт ҳамкори муаллифи мақолае, ки ҳафтае дар Душанбе нашр шуд Бернли постдоктор Анна Маклеод Табиат тавсифи таҳлил. «Чӣ гуна ситораҳо дар доираи галактикӣ пайдо мешаванд? Нақши онҳо дар ташаккули эволютсияи галактикаи ташкилкардаи онҳо дар чист? Ва ин ҳама дар кадом миқёсҳои вақт рух медиҳад? "

Натиҷаҳо аз истифодаи усули нави оморӣ ба даст омадаанд, ки гурӯҳ ба маълумот аз галактикаи спиралии наздики NGC 300, ки тақрибан 6 миллион соли нур аз Замин дар самти бурҷи Ҳайкалтар аст, татбиқ карда мешавад. Таҳлилҳо нишон доданд, ки радиатсияи шадид ва бодҳои ситоравӣ, ки аз ҷониби ситораҳои ҷавони азим дар ин абрҳо ба вуҷуд меоянд, ташаккули наслҳои нави ситораҳоро пахш мекунад.

"Шуоъҳои шадиди ситораҳои ҷавон абри молекулавии волидайнашонро тавассути гарм кардан ва пуфакҳои гарми гази байниситоравӣ пароканда мекунанд" гуфт ҳаммуаллиф Мелани Шеванс, инчунин аз Донишгоҳи Ҳайделберг. "Ҳамин тавр, танҳо ду-се фоизи массаи абрҳои молекулавӣ ба ситораҳо табдил меёбанд."

Тасвири чап нишон медиҳад, ки мавқеъи абрҳои молекулавӣ (кабуд) ва шуоъ аз ситораҳои ҷавон (гулобӣ) дар тарозуи хурди фазоӣ бо ҳам мувофиқат намекунанд. Ду шохаи тарафи рост ин ҷойивазкуниро миқдоран нишон медиҳанд, ки абрҳои молекулавӣ ва ситораҳои ҷавон танҳо ҳангоми ба ҳисоби миёна аз болои қисми калони галактика, ки ба тақрибан 3000 нурҳои равшанӣ мувофиқат мекунанд, бо ҳам робита доранд. (Тасвири хушмуомилагии Diederik Kruijssen & amp Nature)

"Абрҳои молекулавӣ дар NGC300 тақрибан 10 миллион сол зиндагӣ мекунанд ва нобуд кардани онҳо тақрибан 1,5 миллион солро талаб мекунад, хеле пеш аз он ки ситораҳои азимтарин ба охир расанд ва ҳамчун супернова таркиш кунанд" илова кард астрофизик Круиссен.

Дар натиҷа, ин абрҳои молекулавӣ иншоотҳои кӯтоҳмуддат буда, давраҳои тез доранд ва галактикаҳоро «дегҳои кайҳонӣ & # 8221 намуди зоҳирии худро доимо иваз мекунанд.

Таҳлили нав маълумоти мушоҳидаҳои бойгониро дар як дарозии ягонаи оптикӣ истифода мебарад. McLeod муфаттиши асосии лоиҳаи таҳлили маҷмӯи маълумоти нави калон ва мушоҳидаи NGC 300 мебошад, ки ба гурӯҳ имкон медиҳад, ки ин усули нави омориро ба дигар дарозии мавҷҳои оптикӣ истифода барад, то ситораҳои ситораҳоро дар марҳилаҳои гуногуни эволютсионӣ ба даст оранд.

"Мо ҳоло ба даврае ворид шуда истодаем, ки дар он мо метавонем бисёр галактикаҳои наздик ва дурро дар дарозии гуногуни мавҷ ҳамзамон тавассути ба истилоҳ спектроскопияи соҳавӣ харита гирем" гуфт Маклеод. "Пас аз он мо метавонем ин усули нави омориро ба ин маҷмӯаҳои воқеан бузург татбиқ намоем ва пайдоиши ситораҳоро дар боғи ҳайвоноти калони галактика, ки дар он ҷо ҷойгир аст, дарк кунем."


Барӯйхатгирии осмонии UCI нишон медиҳад, ки сӯрохиҳои сиёҳ оламро фаро гирифтаанд

Ирвайн, Калифорния, 7 августи 2017 - Пас аз гузаронидани инвентаризатсияи кайҳонии навъҳо барои ҳисоб кардан ва ба гурӯҳбандӣ кардани сӯрохиҳои боқимондаи ситора, астрономҳои Донишгоҳи Калифорния, Ирвайн ба хулосае омаданд, ки эҳтимолан даҳҳо миллион муаммо, торик ҳастанд иншоот дар Роҳи Каҳкашон - назар ба чашмдошт хеле зиёд аст.

"Мо фикр мекунем, ки мо нишон додем, ки дар галактикаи мо то 100 миллион сӯрохиҳои сиёҳ мавҷуданд" гуфт раиси UCI ва профессори физика ва астрономия Ҷеймс Буллок, ҳаммуаллифи як таҳқиқоти илмӣ дар ин мавзӯъ дар шумораи имрӯзаи Огоҳиномаҳои ҳармоҳаи ҷамъияти подшоҳии астрономӣ.

Барӯйхатгирии осмонии UCI беш аз якуним сол қабл, пас аз хабаре, ки Расадхонаи Лазерӣ Интерферометри Ҷозиба-Мавҷ ё ЛИГО мавҷуд буд, пайдоиши пай дар пайи бархӯрдҳои дурдасти ду сӯрохи сиёҳро, ки ҳар кадоме аз онҳо андозаи 30 офтоб.

"Аслан ошкор кардани мавҷҳои ҷозиба як созишномаи азим буд, зеро ин тасдиқи пешгӯиҳои асосии назарияи умумии нисбии Эйнштейн буд", гуфт Буллок. "Аммо пас аз он мо ба астрофизикаи натиҷаи воқеӣ, ҳамроҳшавии ду сӯрохи сиёҳи 30-массаи офтобӣ, наздиктар нигаристем. Ин танҳо ҳайратангез буд ва аз мо пурсидем, ки" сӯрохиҳои сиёҳ чунин андоза чӣ қадар маъмуланд ва чӣ қадар вақт муттаҳид шавед? '"

Вай гуфт, ки олимон аксар сӯрохиҳои боқимондаи ситораро тахмин мезананд, ки дар натиҷаи фурӯпошии ситораҳои азим дар охири умрашон ба амал меоянд - тақрибан ба массаи офтоб баробар хоҳанд буд. Барои дидани далелҳои ду сӯрохи сиёҳи чунин таносуби ҳамосавӣ дар ниҳоят дар бархӯрдҳои фалокатбор ба ҳам омада, баъзе ситорашиносон сарҳои худро мехарошиданд.

Кори UCI таҳқиқи назариявии "аҷоиботи кашфи LIGO" буд, гуфт Буллок. Тадқиқот, ки номзади докторӣ Оливер Элберт роҳбарӣ мекард, кӯшиши тафсир кардани мушаххасоти мавҷи ҷозиба тавассути линзаи чизи дар бораи ташаккули галактика маълум ва ташаккули чаҳорчӯбаи дарки падидаҳои оянда буд.

"Дар асоси он чизе, ки мо дар бораи пайдоиши ситора дар галактикаҳои намудҳои гуногун медонем, мо метавонем хулоса барорем, ки дар ҳар як галактика кай ва чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳ пайдо шудаанд", - гуфт Элберт. "Галактикаҳои калон хонаҳои ситораҳои калонсол ҳастанд ва онҳо сӯрохиҳои сиёҳи калонтарро низ ҷойгир мекунанд."

Мувофиқи ҳаммуаллиф Манож Каплингхат, профессори UCI дар соҳаи физика ва астрономия, шумораи сӯрохиҳои сиёҳи массаи додашуда дар як галактика аз андозаи галактика вобаста хоҳад буд.

Сабаб дар он аст, ки галактикаҳои калонтар ситораҳои бойи металлӣ доранд ва галактикаҳои хурдтарини ҷудогона ситораҳои калони металлии паст доранд. Ситораҳое, ки дорои бисёр унсурҳои вазнинтаранд, ба монанди офтоби мо, дар тӯли ҳаёти худ ин миқдорро мерезанд. Вақте ки вақти он расидааст, ки ҳама чизро дар як supernova хотима диҳем, он қадар миқдоре нест, ки худ ба худ фурӯ равад ва дар натиҷа сӯрохи сиёҳи камтар аз омма пайдо шавад. Ситораҳои калон, ки дорои миқдори ками металлӣ мебошанд, бо мурури замон миқдори зиёди массаи худро намерезанд, аз ин рӯ, вақте ки яке аз онҳо мемирад, қариб тамоми массаи он дар сӯрохи сиёҳ ҷаст.

"Мо дар бораи шумораи умумии ситорагон дар коинот ва тақсимоти оммавии онҳо ҳангоми таваллуд хеле хуб фаҳмидем, бинобар ин мо метавонем бигӯем, ки чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳ бо 100 массаи офтоб дар муқоиса бо 10 массаи офтобӣ ба вуҷуд меомаданд". "Мо тавонистем кор карда бароем, ки чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳи калон вуҷуд доранд ва он ба миллионҳо баробар шуд - назар ба оне ки ман чашмдор будам".

Ғайр аз ин, барои равшанӣ андохтан ба падидаҳои минбаъда, муҳаққиқони UCI саъй карданд, муайян кунанд, ки чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳ дар ҷуфтҳо рух медиҳанд, чӣ қадар зуд як мешаванд ва чӣ қадар вақтро мегирад. Онҳо дар ҳайрат буданд, ки оё сӯрохиҳои сиёҳи омехтаи 30-офтобӣ, ки ЛИГО муайян кардааст, миллиардҳо сол пеш таваллуд шудаанд ва барои ҳамгироӣ тӯл кашидаанд ё ба наздикӣ (дар давоми 100 миллион соли охир) ба вуҷуд омадаанд ва пас аз чанд вақт ба ҳам пайвастанд.

"Мо нишон медиҳем, ки танҳо аз 0,1 то 1 фоизи сӯрохиҳои сиёҳи ба ҳам омада бояд шарҳ диҳанд, ки ЛИГО чӣ чизҳоро дидааст" гуфт Каплингат. "Албатта, сӯрохиҳои сиёҳ бояд ба қадри кофӣ наздик шаванд, то дар вақти оқилона якҷоя шаванд, ки ин мушкилоти кушода аст."

Элберт гуфт, ки вай интизор аст, ки боз ҳам бештар кашфҳои мавҷҳои ҷозиба ҷараён гиранд, то ӯ ва дигар астрономҳо муайян кунанд, ки сӯрохиҳои сиёҳ аксаран дар галактикаҳои азим бархӯрд кунанд. Ин, гуфт ӯ, ба онҳо як чизи муҳимро дар бораи физика, ки онҳоро ба ҳамбастагӣ водор мекунад, нақл мекунад.

Тибқи гуфтаи Каплингхат, онҳо шояд дер интизор нашаванд, нисбатан сухан ронем. "Агар ғояҳои ҳозира дар бораи эволютсияи ситорагон дуруст бошанд, пас ҳисобҳои мо нишон медиҳанд, ки якҷояшавии ҳатто сӯрохиҳои сиёҳ бо масоҳати 50-офтобӣ пас аз чанд сол муайян карда мешавад", - гуфт ӯ.

Дар бораи Донишгоҳи Калифорния, Ирвайн: UCI соли 1965 таъсис ёфтааст, ҷавонтарин узви Ассотсиатсияи донишгоҳҳои Амрико мебошад. Дар шаҳраки донишҷӯён се нафар лауреатҳои Нобел ба воя расидаанд ва бо дастовардҳои илмӣ, тадқиқоти сарвазирӣ, навоварӣ ва maskot anteater маъруфанд. Таҳти роҳбарии канцлер Ховард Гиллман, UCI беш аз 30,000 донишҷӯ дорад ва барномаҳои 192 пешниҳод мекунад. Он дар яке аз ҷамоатҳои аз ҳама бехатар ва аз ҷиҳати иқтисодӣ пурқувваттарин ҷойгир аст ва дуввумин корфармои Оранҷи Каунти мебошад ва ҳамасола ба иқтисоди маҳаллӣ 5 миллиард доллар саҳм мегузорад. Барои маълумоти бештар дар бораи UCI, ба http: // www. uci. edu.

Дастрасии ВАО: Барномаҳои радио / пойгоҳҳо метавонанд бо пулакӣ хати дохили шаҳраки ISDN-ро барои мусоҳиба бо муаллимон ва коршиносони UCI истифода баранд, дар сурати мавҷудият ва тасдиқи донишгоҳ. Барои маълумоти бештар дар бораи UCI, ба news.uci.edu ташриф оред. Манбаъҳои иловагӣ барои рӯзноманигорон метавонанд дар communication.uci.edu/for-journalists пайдо карда шаванд.

Радди: AAAS ва EurekAlert! барои дурустии релизҳои ба EurekAlert фиристодашуда масъул нестанд! тавассути муассисаҳои саҳмгузор ё истифодаи ягон маълумот тавассути системаи EurekAlert.


Кластери ситора сурохии сиёҳи галактикаи одамхӯрро иҳота кардааст

СУРАТ: Ин галактикаи боҳашамати канорӣ, ки ESO 243-49 ном дорад, макони сӯрохи сиёҳи миқёсиест, ки мумкин аст аз галактикаи канори каннибалӣ канор карда шуда бошад. Сӯрохи сиёҳи оммавии 20,000-офтобӣ. дидани бештар

Қарз: NASA ESA ва С. Фаррелл, Институти астрономияи Сидней, Донишгоҳи Сидней

Астрономҳо бо истифода аз телескопи кайҳонии Ҳаббл НАСА далелҳоеро барои гурӯҳҳои ситораҳои ҷавони кабуд, ки яке аз аввалин сӯрохиҳои сиёҳи миёнаравро кашф кардаанд, ёфтанд. Астрономҳо боварӣ доранд, ки сурохии сиёҳ шояд замоне дар маркази галактикаи ҷудонашавандаи пароканда қарор гирифта бошад. Кашфи сӯрохи сиёҳ ва кластери эҳтимолии ситорагон барои фаҳмидани эволютсияи сӯрохиҳои сиёҳ ва галактикаҳои оқибатҳои муҳим аҳамияти муҳим дорад.

Астрономҳо медонанд, ки чӣ гуна ситораҳои азим ба ҳам омехта сӯрохиҳои сиёҳро ба вуҷуд меоранд, аммо маълум нест, ки чӣ гуна сӯрохиҳои супермассивӣ, ки метавонанд аз вазни офтобии мо миллиардҳо маротиба вазн дошта бошанд, дар заррҳои галактикаҳо ба вуҷуд меоянд. Як идея ин аст, ки сӯрохиҳои азимҷуссаи сиёҳ метавонанд тавассути якҷояшавии сӯрохиҳои хурди сиёҳ ба вуҷуд оянд.

Шон Фаррелл аз Пажӯҳишгоҳи астрономияи Сидней дар Австралия дар соли 2009 бо истифода аз телескопи рентгении XMM-Newton Агентии кайҳонии Аврупо сурохии сиёҳи миёнаро кашф кард. Сӯрохи сиёҳ бо номи HLX-1 (манбаи рентгении Hyper-Luminous 1) маъруф аст, ки вазни тақрибан 20,000 массаи офтобиро ташкил медиҳад. Он ба канори галактикаи ESO 243-49, 290 миллион соли нур аз Замин ҷойгир аст.

Пас Фаррелл HLX-1-ро ҳамзамон бо расадхонаи Свифти НАСА дар рентген ва Хаббл дар дарозии инфрасурх, оптикӣ ва ултрабунафш мушоҳида кард. Шиддат ва ранги рӯшноӣ метавонад мавҷудияти кластери ҷавони азими ситораҳои кабудро нишон диҳад, ки шояд дар тӯли солҳои 250-солаи сӯрохи сиёҳро иҳота кунанд. Хаббл ситораҳоро ба таври инфиродӣ ҳал карда наметавонад, зеро кластери гумонбар хеле дур аст. Равшанӣ ва ранг бо гурӯҳҳои дигари ситорагон, ки дар галактикаҳои дигар дида мешаванд, мувофиқат мекунад, аммо шояд як қисми нур аз диски газдор дар атрофи сурохи сиёҳ бошад.

"Пеш аз ин кашфи охирин, мо гумон доштем, ки сӯрохиҳои сиёҳи оммавӣ вуҷуд дошта метавонанд, аммо ҳоло мо фаҳмидем, ки онҳо аз куҷо пайдо шудаанд", - гуфт Фаррелл. "Далели он, ки гӯё як ситораи хеле ҷавони ситорагон ба назар мерасад, нишон медиҳад, ки сурохии сиёҳи миёнарав метавонад ҳамчун сӯрохи сиёҳи марказӣ дар галактикаи миқдори хеле пасти омма пайдо шуда бошад. Он гоҳ галактикаи карахтро ғарқшудаи галактикаи азимтар, ҳамон тавре ки дар Роҳи Каҳкашони мо рух медиҳад. "

Аз имзои нурҳои рентгенӣ, гурӯҳи Фаррелл медонист, ки аз ҳарорати баланди гази гарм дар диск дар гирди сурохи сиёҳ чарх мезанад. Онҳо натавонистанд чароғи сурхро, ки аз диск меоянд, ҳисоб кунанд. Онро бояд як гази хеле сардтар тавлид мекард ва онҳо ба хулоса омаданд, ки ин эҳтимолан аз ситорагон сарчашма мегирад. Қадами навбатӣ сохтани намунае буд, ки тобиши аҳолии ситораҳоро афзун намуд. Ин моделҳо мавҷудияти кластерҳои азими ситораҳоро иҳота мекунанд, аммо ин тафсир беназир нест, бинобар ин мушоҳидаҳои бештар лозиманд. Аз ҷумла, таҳқиқот бо роҳбарии Роберто Сориа аз Маркази байналмилалии тадқиқоти радио астрономия бо истифода аз маълумоти Хаббл ва телескопи заминии хеле калон, тағирёбии равшании нурро нишон медиҳад, ки кластери ситораҳо онро ба вуҷуд оварда наметавонад. Ин нишон медиҳад, ки радиатсияи худи диск метавонад сарчашмаи афзалиятноки нури намоён бошад, на кластери азими ситора.

"Он чизе, ки мо бо итминоноти Hubble бешубҳа гуфта метавонем, ин аст, ки мо ҳам аз партоби диски афзоиш талаб мекунем ва ҳам аз аҳолии ситора барои тавзеҳ додани рангҳои дидаам", - гуфт Фаррелл.

Чунин гурӯҳҳои ситораҳои ҷавон одатан дар дохили галактикаҳо, ба монанди галактикаи соҳиб, вале берун аз диски ҳамвор ситорашуда, тавре ки дар HLX-1 мавҷуданд, пайдо мешаванд. Як сенарияи имконпазир ин аст, ки сӯрохи сиёҳи HLX-1 сӯрохи сиёҳи марказии галактикаи карахт буд. Он гоҳ галактикаи мизбони калонтар метавонад думбаҳоро ба даст оварда бошад. Дар ин фарзия, аксари ситораҳои карахт тавассути бархӯрди галактикаҳо кашида гирифта мешуданд. Ҳамзамон, дар ин дидор ситораҳои нави ҷавон ба вуҷуд меомаданд. Он гоҳ ҳамкорие, ки газро дар атрофи сурохи сиёҳ фишурд, он гоҳ боиси пайдоиши ситора низ мешуд.

Фаррелл назарияҳоеро дар назар дорад, ки кластери имконпазири ситораҳо шояд камтар аз 200 миллион сол дошта бошад. Ин маънои онро дорад, ки қисми зиёди ситорагон дар пайи бархӯрд бо миқдор бо галактикаи калонтар ба вуҷуд омадаанд. Асри ситорагон ҳикоят мекунад, ки чанд вақт пеш ду галактика ба ҳам бархӯрданд.

Фаррелл имсол барои мушоҳидаҳои бештар пешниҳод кард. Бозёфтҳои нав дар шумораи 15 феврали Astrophysical Journal нашр шудаанд. Сория ва ҳамкорони ӯ хулосаҳои алтернативии худро дар шумораи 17-уми январи онлайнии Monthly Notices of Society Astronomical Royal нашр карданд.

Телескопи Ҳаббл як лоиҳаи ҳамкориҳои байналмилалии НАСА ва Агентии кайҳонии Аврупо мебошад. Маркази парвозҳои кайҳонии Годдарди НАСА дар Гринбелт, мулк, телескопро идора мекунад. Институти илмии телескопи кайҳонӣ (STScI) дар Балтимор, MD, амалиёти илмии Hubble мегузаронад. STScI аз ҷониби Ассотсиатсияи Донишгоҳҳои Тадқиқот дар Астрономия, Инк, дар Вашингтон, Колумбия фаъолият мекунад.

Барои гирифтани тасвирҳо ва маълумот дар бораи HLX-1, ба суроғаи зерин равед:

Радди: AAAS ва EurekAlert! барои дурустии релизҳои ба EurekAlert фиристодашуда масъул нестанд! тавассути муассисаҳои саҳмгузор ё истифодаи ягон маълумот тавассути системаи EurekAlert.


Барӯйхатгирии осмонии UCI нишон медиҳад, ки сӯрохиҳои сиёҳ оламро фаро гирифтаанд

Дар Роҳи Каҳкаш сӯрохиҳои сиёҳ нисбат ба оне, ки қаблан пешбинӣ шуда буданд, хеле зиёдтаранд, гуфта мешавад дар таҳқиқоти нави UCI аз ҷониби (аз чап) Ҷеймс Буллок, кафедра ва профессори физика ва астрономия Манож Каплингхат, профессори физика ва астрономия ва Оливер Элберт, физика ва. ва аспиранти астрономия. Қарз: Стивен Зилиус / UCI

Пас аз гузаронидани инвентаризатсияи кайҳонии навъҳо барои ҳисоб ва гурӯҳбандии сурохиҳои боқимондаи ситорагӣ, астрономҳои Донишгоҳи Калифорния, Ирвайн ба хулосае омаданд, ки шояд дар Роҳи Каҳкашон даҳҳо миллион ашёи муаммо ва торик мавҷуданд - аз оне ки интизор мерафт, зиёдтар аст.

"Мо фикр мекунем, ки мо нишон додем, ки дар галактикаи мо то 100 миллион сӯрохиҳои сиёҳ мавҷуданд" гуфт раиси UCI ва профессори физика ва астрономия Ҷеймс Буллок, ҳаммуаллифи як таҳқиқоти илмӣ дар ин мавзӯъ дар шумораи имрӯзаи Огоҳиномаҳои ҳармоҳаи ҷамъияти подшоҳии астрономӣ.

Барӯйхатгирии осмонии UCI беш аз якуним сол қабл, пас аз хабаре, ки Расадхонаи Лазерӣ Интерферометри Ҷозиба-Мавҷ ё ЛИГО мавҷуд буд, пайдоиши пай дар пайи бархӯрдҳои дурдасти ду сӯрохи сиёҳро, ки ҳар кадоме аз онҳо андозаи 30 офтоб.

"Аслан ошкор кардани мавҷҳои ҷозиба як созишномаи азим буд, зеро ин тасдиқи пешгӯиҳои асосии назарияи умумии нисбии Эйнштейн буд", гуфт Буллок. "Аммо пас аз он мо ба астрофизикаи натиҷаи воқеӣ, ҳамроҳшавии ду сӯрохи сиёҳи 30-массаи офтобӣ, наздиктар нигаристем. Ин танҳо ҳайратангез буд ва аз мо пурсидем, ки" сӯрохиҳои сиёҳ чунин андоза чӣ қадар маъмуланд ва чӣ қадар вақт муттаҳид шавед? '"

Вай гуфт, ки олимон аксар сӯрохиҳои боқимондаи ситораро тахмин мезананд, ки дар натиҷаи фурӯпошии ситораҳои азим дар охири умрашон ба амал меоянд - тақрибан ба массаи офтоб баробар хоҳанд буд. Барои дидани далелҳои ду сӯрохи сиёҳи чунин таносуби ҳамосавӣ дар ниҳоят дар бархӯрдҳои фалокатбор ба ҳам омада, баъзе ситорашиносон сарҳои худро мехарошиданд.

Кори UCI таҳқиқи назариявии "аҷоиботи кашфи LIGO" буд, гуфт Буллок. Тадқиқот, ки номзади докторӣ Оливер Элберт роҳбарӣ мекард, кӯшиши тафсир кардани мушаххасоти мавҷи ҷозиба тавассути линзаи чизи дар бораи ташаккули галактика маълум ва ташаккули чаҳорчӯбаи дарки падидаҳои оянда буд.

"Дар асоси он чизе, ки мо дар бораи пайдоиши ситора дар галактикаҳои намудҳои гуногун медонем, мо метавонем хулоса барорем, ки дар ҳар як галактика кай ва чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳ пайдо шудаанд", - гуфт Элберт. "Галактикаҳои калон хонаҳои ситораҳои калонсол ҳастанд ва онҳо сӯрохиҳои сиёҳи калонтарро низ ҷойгир мекунанд."

Мувофиқи ҳаммуаллиф Манож Каплингхат, профессори UCI оид ба физика ва астрономия, шумораи сӯрохиҳои сиёҳи массаи додашуда дар як галактика аз андозаи галактика вобаста хоҳад буд.

Сабаб дар он аст, ки галактикаҳои калонтар ситораҳои бойи металлӣ доранд ва галактикаҳои хурдтарини ҷудогона ситораҳои калони металлии паст доранд. Ситораҳое, ки дорои бисёр унсурҳои вазнинтаранд, ба монанди офтоби мо, дар тӯли ҳаёти худ ин миқдорро мерезанд. Вақте ки вақти он расидааст, ки ҳама чизро дар як supernova хотима диҳем, он қадар миқдоре нест, ки худ ба худ фурӯ равад ва дар натиҷа сӯрохи сиёҳи камтар аз омма пайдо шавад. Ситораҳои калон, ки дорои миқдори ками металлӣ мебошанд, бо мурури замон миқдори зиёди массаи худро намерезанд, аз ин рӯ, вақте ки яке аз онҳо мемирад, қариб тамоми массаи он дар сӯрохи сиёҳ ҷаст.

"Мо дар бораи шумораи умумии ситорагон дар коинот ва тақсимоти оммавии онҳо ҳангоми таваллуд хеле хуб фаҳмидем, бинобар ин мо метавонем бигӯем, ки чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳ бо 100 массаи офтоб дар муқоиса бо 10 массаи офтобӣ ба вуҷуд меомаданд". "Мо тавонистем кор карда бароем, ки чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳи калон вуҷуд доранд ва он ба миллионҳо баробар шуд - назар ба оне ки ман чашмдор будам".

Ғайр аз ин, барои равшанӣ андохтан ба падидаҳои минбаъда, муҳаққиқони UCI саъй карданд, муайян кунанд, ки чӣ қадар сӯрохиҳои сиёҳ дар ҷуфтҳо рух медиҳанд, чӣ қадар зуд як мешаванд ва чӣ қадар вақтро мегирад. Онҳо дар ҳайрат буданд, ки оё сӯрохиҳои сиёҳи омехтаи 30-офтобӣ, ки ЛИГО муайян кардааст, миллиардҳо сол пеш таваллуд шудаанд ва барои ҳамгироӣ тӯл кашидаанд ё ба наздикӣ (дар давоми 100 миллион соли охир) ба вуҷуд омадаанд ва пас аз чанд вақт ба ҳам пайвастанд.

"Мо нишон медиҳем, ки танҳо аз 0,1 то 1 фоизи сӯрохиҳои сиёҳи ба ҳам омада бояд шарҳ диҳанд, ки ЛИГО чӣ чизҳоро дидааст" гуфт Каплингат. "Албатта, сӯрохиҳои сиёҳ бояд ба қадри кофӣ наздик шаванд, то дар вақти оқилона якҷоя шаванд, ки ин мушкилоти кушода аст."

Элберт гуфт, ки вай интизор аст, ки боз ҳам бештар кашфҳои мавҷҳои ҷозиба ҷараён гиранд, то ӯ ва дигар астрономҳо муайян кунанд, ки сӯрохиҳои сиёҳ аксаран дар галактикаҳои азим бархӯрд кунанд. Ин, гуфт ӯ, ба онҳо як чизи муҳимро дар бораи физика, ки онҳоро ба ҳамбастагӣ водор мекунад, нақл мекунад.

Мувофиқи суханони Каплингхат, онҳо шояд дер интизор нашаванд, нисбатан сухан ронем. "Агар ғояҳои ҳозира дар бораи эволютсияи ситорагон дуруст бошанд, пас ҳисобҳои мо нишон медиҳанд, ки якҷояшавии ҳатто сӯрохиҳои сиёҳ бо масоҳати 50-офтобӣ пас аз чанд сол муайян карда мешавад", - гуфт ӯ.


Оё пойгоҳи додаҳо вуҷуд дорад, ки нишон медиҳад, ки ситораҳои Галактикаи мо чанд вақт пеш ташаккул ёфтаанд? - Астрономия

A галактика маҷмӯаи азими ҷисми ситоравӣ ва байниситоравӣ аст, ки дар фазо ҷудо карда шудаанд ва бо ҷозибаи худ ба ҳам пайвастанд. Азбаски мо дар дохили он зиндагӣ мекунем, Диски галактикӣ худамон Роҳи Каҳкашон Galaxy ҳамчун гурӯҳе васеи нур дар осмон пайдо мешавад, гурӯҳе бо номи Роҳи Каҳкашон. Дар наздикии марказ, диски Galactic ба Баландии галактикӣ. Диск бо тақрибан сферикӣ иҳота шудааст Гало галактикӣ ситораҳои кӯҳна ва кластерҳои ситора. Галактикаи мо, ба мисли дигар одамони дар осмон намоён, а галактикаи спиралӣ.

Ҳало бо истифода аз он омӯхта мешавад ситораҳои тағйирёбанда, ки тобиши он бо мурури замон тағир меёбад. Ситораҳои тағирёбанда бо равшани такрор ва пешгӯишаванда бо дурахшон фарқ мекунанд. Ду намуди ситораҳои тағирёбанда, ки барои астрономҳо аҳамияти калон доранд, мебошанд RR Lyrae тағирёбандаҳо ва Сефеид тағирёбандаҳо, ки каҷҳои нури хосашон онҳоро ба осонӣ шинохтанд. Ҳама ситораҳои RR Lyrae тақрибан як хел равшанӣ доранд. Астрономҳо метавонанд равшании Сефеидҳоро бо роҳи чен кардани давраи лаппиш ва истифодаи давраи & # 151 муносибати равшанӣ, таносуби оддии байни давра ва равшании мутлақ. Цефеидҳои дурахшонро дар масофаи миллионҳо парсек дидан мумкин аст, ки нардбони масофаи кайҳониро берун аз Галактикаи худамон дарозтар мекунад. Ситораҳои RR Lyrae заифтар, вале хеле зиёдтаранд ва онҳоро дар дохили Роҳи Каҳкашон хеле муфид мекунанд.

Дар аввали асри ХХ, Харлоу Шапли ситораҳои RR Lyrae-ро истифода бурда, масофаро ба бисёр кластерҳои кураи заминии Галактика муайян кард. Вай муайян кард, ки кластерҳо тақрибан тақсимоти курашакл дар фазо доранд, аммо маркази кура аз Офтоб дур ҷойгир аст. Ҳоло гурӯҳҳои ҷаҳонӣ маълуманд, ки андозаи воқеии қисми галактикаи Галактикаи Роҳи Каҳкашонро муайян мекунанд. Маркази тақсимоти онҳо ба Маркази галактикӣ, ки тақрибан 8 kpc аз Офтоб ҷойгир аст.

Ситораҳои диск ва гало бо тақсимоти фазоӣ, синну сол, рангҳо ва ҳаракати мадор фарқ мекунанд. Қисми тобони Galaxy -и мо диаметри тақрибан 30 kpc дорад. Ба гало газ ва хок намерасад, аз ин рӯ дар он ҷо ситораҳо ба вуҷуд намеоянд. Ҳама ситораҳои гало сола мебошанд. Диски дорои гази табиӣ ситораи ҳозира аст ва дорои ситораҳои зиёди ҷавон мебошад. Ситораҳо ва газ дар дохили диски Галактикӣ дар мадори тақрибан даврашакл дар атрофи маркази Галактика ҳаракат мекунанд. Ситораҳои гало ва барҷаста бо мадорҳои сеҳаҷаи тасодуфӣ ҳаракат мекунанд, ки такроран тавассути ҳавопаймои диск мегузаранд, аммо самти афзалият надоранд. Ситораҳои Ҳало барвақт, пеш аз шакл гирифтани диски Galactic пайдо шуданд, вақте ки то ҳол барои мадори онҳо ягон самти афзалиятнок набуд. Ҳангоме ки газ ва чанг диски даврзанандаро ба вуҷуд оварданд, ситораҳое, ки дар диск ба вуҷуд меоянд, чархи умумии онро мерос гирифтанд ва аз ин рӯ, дар мадорҳои даврашакл дар ҳамвории Галактикӣ ҳаракат мекарданд, чунон ки имрӯзҳо.

Дар наздикии Офтоб диски Galactic тақрибан 300 дона аст. Ситораҳои ҷавон, газ ва чанг маҳдудтаранд, ситораҳои калонсол тақсимоти васеътар доранд. Миёни миёнарав байни диски ҷавон ва галоҳои кӯҳна, ҳам дар синну сол ва ҳам дар тақсимоти фазоӣ, ситораҳои диски ғафс, ки ғафсии он тақрибан 2-3 kpc мебошад.

Кӯшишҳои аз рӯи мушоҳидаҳои оптикӣ муайян кардани диски Галактикӣ азхудкунии байни ситорагиҳо мағлуб мешаванд. Астрономҳо аз мушоҳидаҳои радио барои омӯхтани диски Галактика истифода мебаранд, зеро мавҷҳои радио асосан аз ғубори байни ситорагон бетаъсиранд. Минтақаҳое, ки қисми зиёди гидроген дар шакли атом мебошанд, метавонанд бо истифода аз радиатсияи 21 см омӯхта шаванд. Минтақаҳое, ки газашон асосан молекулавӣ аст, тавассути хатҳои эмиссияи радио молекулавӣ омӯхта мешаванд. Дар диски аз маркази Galactic то 50 kpc газ муайян карда шудааст. Минтақаҳое, ки газ аксаран молекулавӣ аст, одатан тавассути мушоҳида кардани хатҳои радиатсионӣ аз & quottracer & quot молекулаҳои омӯхта мешаванд, ба монанди оксиди карбон. Тақсимоти газ дар наздикии марказ ба болиши галактикӣ фарбеҳ мешавад. Дар диски аз маркази Galactic то 50 kpc гази радиоактивӣ кашф карда шуд.

Мушоҳидаҳои радио дараҷаи Галактикаи моро ба таври возеҳ нишон медиҳанд дастҳои спиралӣ. Дастони спиралӣ дар галактикаҳои спиралӣ минтақаҳои зичтарини гази байни ситораҳо мебошанд ва ҷойҳое ҳастанд, ки дар онҳо ситорашиносӣ сурат мегирад. Спиралҳоро ба маводи диск & квота кардан & quot; наметавонад, зеро гардиши дифференсиалии диск онҳоро кайҳо печонида буд. Ба ҷои ин, онҳо метавонанд мавҷҳои зичии спиралӣ ки тавассути диск ҳаракат карда, ҳангоми гузаштан пайдоиши ситораро ба вуҷуд меоранд. Ғайр аз ин, спиралҳо метавонанд аз пайдоиши ситораҳои худпаҳншаванда ба вуҷуд оянд, вақте ки мавҷҳои зарбае, ки дар натиҷаи ташаккул ва эволютсияи як насли ситорагон ба пайдоиши навбатӣ оварда мерасонанд.

Галактикӣ каҷи гардиш суръати мадори материяро дар диск ба масофа аз маркази Галактика кашидааст. Бо истифодаи қонунҳои ҳаракати Нютон, астрономҳо метавонанд массаи Галактикаро муайян кунанд. Онҳо мефаҳманд, ки массаи Галактикӣ аз доираи радиуси муайянкардаи кластерҳои глобулӣ ва сохтори спиралие, ки мо мушоҳида мекунем, афзоиш меёбад. Хатҳои гардиши галактикаҳои худи мо ва дигар галактикаҳо нишон медиҳанд, ки галактикаҳои бисёр, ҳатто на ҳама, ноаён доранд halo торик ки нисбат ба қисми намоёни галактикаҳо массаи хеле зиёдтар доранд. Дар моддаи торик сохтани ин галоҳои торик таркиби номаълум аст. Номзадҳои пешбар ситораҳои каммасса ва заррачаҳои экзотикии субатомикиро дар бар мегиранд. Кӯшишҳои охирини ошкор кардани моддаи торики ситораро аз он истифода бурданд, ки як ҷисми пешгӯи суст метавонад гоҳ-гоҳе аз пеши ситораи дуртар гузашта, нури ситораро тоб диҳад ва равшании зоҳирии онро муваққатан афзоиш диҳад. Ин каҷравӣ ном дорад линзаҳои ҷозиба.

Astronomers working at infrared and radio wavelengths have uncovered evidence of energetic activity within a few parsecs of the Galactic center. The leading explanation is that a black hole 1ר million times more massive than the Sun resides at the heart of our Galaxy.

SELF-TEST: TRUE OR FALSE?

1. Cepheids can be used to determine the distances to the nearest galaxies. (Hint)

2. RR Lyrae stars are a type of cataclysmic variable. (Hint)

3. The Galactic halo contains about as much gas and dust as the Galactic disk. (Hint)

4. The Galactic disk contains only old stars. (Hint)

5. Population I objects are found only in the Galactic halo. (Hint)

6. Up until the 1930s, the main error made in determining the size of the Galaxy was due to an incorrectly calibrated method of determining stellar distances. (Hint)

7. Astronomers use 21-cm radiation to study Galactic molecular clouds. (Hint)

8. Radio techniques are capable of mapping the entire Galaxy. (Hint)

9. In the neighborhood of the Sun, the Galaxy's spiral density wave rotates more slowly than the overall Galactic rotation. (Hint)

10. The mass of the Galaxy is determined by counting stars. (Hint)

11. Dark matter is now known to be due to large numbers of black holes. (Hint)

12. A million—solar mass black hole could account for the unusual properties of the Galactic center. (Hint)

13. Cosmic rays are very energetic photons. (Hint)

14. Most of the mass of our Galaxy exists in the form of dark matter. (Hint)

15. The Galactic center has been extensively studied at visible and ultraviolet wavelengths. (Hint)

SELF-TEST: FILL IN THE BLANK

1. One difficulty in studying our own galaxy in its entirety is that we live _____. (Hint)

2. Herschel's attempt to map the Milky Way by counting stars led to an inaccurate estimate of the Galaxy's size because he was unaware of _____. (Hint)

3. The highly flattened, circular part of the Galaxy is called the Galactic _____. (Hint)

4. The roughly spherical region of faint old stars and globular clusters in which the rest of the Galaxy is embedded is the Galactic _____. (Hint)

5. Cepheids and RR Lyrae stars are observed to vary in _____ with periods of days to months. (Hint)

6. Cepheid pulsational periods range from _____ to _____. (Hint)

7. Cepheids and RR Lyrae variables lie in a region of the H—R diagram called the _____. (Hint)

8. According to the period—luminosity relation, the longer the pulsation period of a Cepheid, the _____ its luminosity. (Hint)

9. Harlow Shapley determined the distances to the globular clusters using observations of _____. (Hint)

10. The Sun lies roughly _____ pc from the Galactic center. (Hint)

11. The orbital speed of the Sun around the Galactic center is _____. (Hint)

12. The orbits of halo objects are _____ in direction. (Hint)

13. The original cloud of gas from which the Galaxy formed probably had a size and shape similar to the present Galactic _____. (Hint)

14. Rotational velocities in the outer part of the Galaxy are _____ than would be expected on the basis of observed stars and gas, indicating the presence of _____. (Hint)

15. Observations of the _____ of infrared spectral lines indicate that gas near the Galactic center is orbiting at extremely high speeds. (Hint)

REVIEW AND DISCUSSION

1. What are spiral nebulae? How did they get that name? (Hint)

2. How are Cepheid variables used in determining distances? (Hint)

3. Roughly how far out into space can we use Cepheids to measure distance? (Hint)

4. What important discoveries were made early in this century using RR Lyrae variables? (Hint)

5. Why are the central regions of our Galaxy best studied using radio telescopes? (Hint)

6. Of what use is radio astronomy in the study of Galactic structure? (Hint)

7. Contrast the motions of disk and halo stars. (Hint)

8. Explain why Galactic spiral arms are believed to be regions of recent and ongoing star formation. (Hint)

9. Describe what happens to interstellar gas as it passes through a spiral density wave. (Hint)

10. What is self-propagating star formation? (Hint)

11. What do the red stars in the Galactic halo tell us about the history of the Milky Way? (Hint)

12. What does the rotation curve of our Galaxy tell us about its total mass? (Hint)

13. What evidence is there for that dark matter in the Galaxy? (Hint)

14. What are some possible explanations for dark matter? (Hint)

15. Why do astronomers believe that a supermassive black hole lies at the center of the Milky Way? (Hint)

PROBLEMS

1. Calculate the angular diameter of a prestellar nebula, of radius 100 A.U., lying 100 pc from Earth. Compare this with the roughly 6 ° diameter of the Andromeda galaxy (Figure 23.2a). (Hint)

2. What is the greatest distance at which an RR Lyrae star of absolute magnitude 0 could be seen by a telescope capable of detecting objects as faint as 20th magnitude? (Hint)

3. A typical Cepheid variable is 100 times brighter than a typical RR Lyrae star. How much farther away than RR Lyrae stars can Cepheids be used as distance-measuring tools? (Hint)

4. Дар Hubble Space Telescope can see a star like the Sun at a distance of 100,000 pc. The brightest Cepheids have luminosities 30,000 times greater than that of the Sun. How far away can HST see these Cepheids? (Hint)

5. Calculate the proper motion (in arc seconds/year) of a globular cluster with a transverse velocity (relative to the Sun) of 200 km/s and a distance of 3 kpc. Do you think that this motion is measurable? (Hint)

6. Calculate the total mass of the Galaxy lying within 20 kpc of the Galactic center if the rotation speed at that radius is 240 km/s. (Hint)

7. Using the data presented in Figure 23.16, calculate how long it takes the Sun to "lap" stars orbiting 15 kpc from the Galactic center. How long does it take matter at 5 kpc to lap us? (Hint)

8. A density wave made up of two spiral arms is moving through the Galactic disk. At the 8-kpc radius of the Sun's orbit around the Galactic center, the wave's speed is 120 km/s, and the Galactic rotation speed is 220 km/s. Calculate how many times the Sun has passed through a spiral arm since the Sun formed 4.6 billion years ago. (Hint)

9. Given the data in the previous question and the fact that O stars live at most 10 million years before exploding as supernovae, calculate the maximum distance at which an O star (orbiting at the Sun's distance from the Galactic center) can be found from the density wave in which it formed. (Hint)

10. Material at an angular distance of 0.1" from the Galactic center is observed to have an orbital speed of 1100 km/s. If the Sun's distance to the Galactic center is 8 kpc, and the material's orbit is circular and is seen edge-on, calculate the mass of the object around which the material is orbiting. (Hint)

PROJECT

1. If you are far from city lights, look for a hazy band of light arching across the sky. This is our edgewise view of the Milky Way Galaxy. The Galactic center is located in the direction of the constellation Sagittarius, highest in the sky during the summer, but visible from spring through fall. Look at the band making up the Milky Way and notice dark regions these are relatively nearby dust clouds. Sketch what you see. Look for faint fuzzy spots in the Milky Way and note their positions in your sketch. Draw in the major constellations for reference. Compare your sketch with a map of the Milky Way in a star atlas. Did you discover most of the dust clouds? Can you identify the faint fuzzy spots?


Star cluster surrounds wayward black hole in cannibal galaxy

Astronomers using NASA's Hubble Space Telescope may have found evidence for a cluster of young, blue stars encircling one of the first intermediate-mass black holes ever discovered. Astronomers believe the black hole may once have been at the core of a now-disintegrated unseen dwarf galaxy. The discovery of the black hole and the possible star cluster has important implications for understanding the evolution of supermassive black holes and galaxies.

Astronomers know how massive stars collapse to form black holes but it is not clear how supermassive black holes, which can weigh billions of times the mass of our sun, form in the cores of galaxies. One idea is that supermassive black holes may build up through the merger of smaller black holes.

Sean Farrell of the Sydney Institute for Astronomy in Australia discovered a middleweight black hole in 2009 using the European Space Agency's XMM-Newton X-ray space telescope. Known as HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1), the black hole has an estimated weight of about 20,000 solar masses. It lies towards the edge of the galaxy ESO 243-49, 290 million light-years from Earth.

Farrell then observed HLX-1 simultaneously with NASA's Swift observatory in X-ray and Hubble in near infrared, optical and ultraviolet wavelengths. The intensity and the color of the light may indicate the presence of a young, massive cluster of blue stars, perhaps 250-light-years across, encircling the black hole. Hubble can't resolve the stars individually because the suspected cluster is too far away. The brightness and color is consistent with other clusters of stars seen in other galaxies, but some of the light may be coming from the gaseous disk around the black hole.

"Before this latest discovery, we suspected that intermediate-mass black holes could exist, but now we understand where they may have come from," Farrell said. "The fact that there seems to be a very young cluster of stars indicates that the intermediate-mass black hole may have originated as the central black hole in a very-low-mass dwarf galaxy. The dwarf galaxy might then have been swallowed by the more massive galaxy, just as happens in our Milky Way."

From the signature of the X-rays, Farrell's team knew there would be some blue light emitted from the high temperature of the hot gas in the disk swirling around the black hole. They couldn't account for the red light coming from the disk. It would have to be produced by a much cooler gas, and they concluded this would most likely come from stars. The next step was to build a model that added the glow from a population of stars. These models favor the presence of a young massive cluster of stars encircling the black hole, but this interpretation is not unique, so more observations are needed. In particular, the studies led by Roberto Soria of the Australian International Centre for Radio Astronomy Research, using data from Hubble and the ground-based Very Large Telescope, show variations in the brightness of the light that a star cluster couldn't cause. This indicates that irradiation of the disk itself might be the dominant source of visible light, rather than a massive star cluster.

"What we can definitely say with our Hubble data is that we require both emission from an accretion disk and emission from a stellar population to explain the colors we see," said Farrell.

Such young clusters of stars are commonly found inside galaxies like the host galaxy, but not outside the flattened starry disk, as found with HLX-1. One possible scenario is that the HLX-1 black hole was the central black hole in a dwarf galaxy. The larger host galaxy may then have captured the dwarf. In this conjecture, most of the dwarf's stars would have been stripped away through the collision between the galaxies. At the same time, new, young stars would have formed in the encounter. The interaction that compressed the gas around the black hole would then have also triggered star formation.

Farrell theorizes that the possible star cluster may be less than 200 million years old. This means that the bulk of the stars formed following the dwarf's collision with the larger galaxy. The age of the stars tells how long ago the two galaxies crashed into each other.

Farrell proposed for more observations this year. The new findings are published in the February 15 issue of the Astrophysical Journal. Soria and his colleagues have published their alternative conclusions in the January 17 online issue of the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Black holes pervade the universe, celestial census indicates

After conducting a cosmic inventory of sorts to calculate and categorize stellar-remnant black holes, astronomers from the University of California, Irvine have concluded that there are probably tens of millions of the enigmatic, dark objects in the Milky Way -- far more than expected.

"We think we've shown that there are as many as 100 million black holes in our galaxy," said UCI chair and professor of physics & astronomy James Bullock, co-author of a research paper on the subject in the current issue of Огоҳиномаҳои ҳармоҳаи ҷамъияти подшоҳии астрономӣ.

UCI's celestial census began more than a year and a half ago, shortly after the news that the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, or LIGO, had detected ripples in the space-time continuum created by the distant collision of two black holes, each the size of 30 suns.

"Fundamentally, the detection of gravitational waves was a huge deal, as it was a confirmation of a key prediction of Einstein's general theory of relativity," Bullock said. "But then we looked closer at the astrophysics of the actual result, a merger of two 30-solar-mass black holes. That was simply astounding and had us asking, 'How common are black holes of this size, and how often do they merge?'"

He said that scientists assume most stellar-remnant black holes -- which result from the collapse of massive stars at the end of their lives -- will be about the same mass as our sun. To see evidence of two black holes of such epic proportions finally coming together in a cataclysmic collision had some astronomers scratching their heads.

UCI's work was a theoretical investigation into the "weirdness of the LIGO discovery," Bullock said. The research, led by doctoral candidate Oliver Elbert, was an attempt to interpret the gravitational wave detections through the lens of what is known about galaxy formation and to form a framework for understanding future occurrences.

"Based on what we know about star formation in galaxies of different types, we can infer when and how many black holes formed in each galaxy," Elbert said. "Big galaxies are home to older stars, and they host older black holes too."

According to co-author Manoj Kaplinghat, UCI professor of physics & astronomy, the number of black holes of a given mass per galaxy will depend on the size of the galaxy.

The reason is that larger galaxies have many metal-rich stars, and smaller dwarf galaxies are dominated by big stars of low metallicity. Stars that contain a lot of heavier elements, like our sun, shed a lot of that mass over their lives. When it comes time for one to end it all in a supernova, there isn't as much matter left to collapse in on itself, resulting in a lower-mass black hole. Big stars with low metal content don't shed as much of their mass over time, so when one of them dies, almost all of its mass will wind up in the black hole.

"We have a pretty good understanding of the overall population of stars in the universe and their mass distribution as they're born, so we can tell how many black holes should have formed with 100 solar masses versus 10 solar masses," Bullock said. "We were able to work out how many big black holes should exist, and it ended up being in the millions -- way more than I anticipated."

In addition, to shed light on subsequent phenomena, the UCI researchers sought to determine how often black holes occur in pairs, how often they merge, and how long it takes. They wondered whether the 30-solar-mass black holes detected by LIGO were born billions of years ago and took a long time to merge or came into being more recently (within the past 100 million years) and merged soon after.

"We show that only 0.1 to 1 percent of the black holes formed have to merge to explain what LIGO saw," Kaplinghat said. "Of course, the black holes have to get close enough to merge in a reasonable time, which is an open problem."

Elbert said he expects many more gravitation wave detections so that he and other astronomers can determine if black holes collide mostly in giant galaxies. That, he said, would tell them something important about the physics that drive them to coalesce.

According to Kaplinghat, they may not have to wait too long, relatively speaking. "If the current ideas about stellar evolution are right, then our calculations indicate that mergers of even 50-solar-mass black holes will be detected in a few years," he said.


Astronomers See Stars Slinging Comets at Earth for the First Time

Stars and comets make unlikely dance partners. Their gravitational partnership is one that astronomers have long suspected but have never seen — until now. For the first time, a Polish group has identified two nearby stars that seem to have plucked up their icy partners, swinging them into orbits around our sun.

The astronomers found the stellar duo after studying the movements of over 600 stars that came within 13 light-years of the sun. The new findings validate a theory born more than a half-century ago, and in doing so have also shown just how rare these stellar dances can be.

Out on the far edge of the solar system, hanging like wallflowers around the planetary dance floor, is the Oort Cloud. This icy group of objects were left over after the formation of the solar system, creating a giant shell enveloping our home system that extends from 66 times the distance to Neptune to 9.23 trillion miles (14.9 trillion kilometers) away from the sun. Astronomers think the Oort Cloud is a reservoir for long-period comets — those that take more than 200 years to orbit the sun. Comet Hale-Bopp, which has a 2,500-year orbit, is one of the most famous of these long-period comets.

Since the cloud's existence was first proposed by Jan Oort in the 1950s, astronomers have suspected that every so often, a passing star might be able to pick up an object and send it swinging on a wild ride through our solar system that ride would bring some of those comets streaming through the night sky for us to marvel at. Astronomers have spent years trying to find proof of these stellar dances, but none had been conclusively shown until now.

A new paper, accepted for publication in the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society and published on the preprint database arXiv, describes how astronomers calculated the paths of nearly 650 stars, which they compared with the orbits of over 270 long-period comets. The study used a catalogue from the Gaia spacecraft, which has measurements for some 1.7 billion astronomical objects, along with surveys like Pan-STARRS, which looks for asteroids, comets and other small bodies in our solar system.

They created models for the star-comet pairs to rewind and replay their history. The astronomers then would "remove" a star from their model to see if that significantly changed the partner comet's orbit. If it did, the astronomers would know that the stars had tangoed with the comets.

"In our study, we discovered only two cases in which this actually happened, and yet, we observe dozens of comets every year," lead study author Rita Wysoczańska, an astronomer at the Institute Astronomical Observatory at Adam Mickiewicz University in Poland, told Live Science. "At this moment, we can say that the mechanism proposed by Oort is not sufficient enough to generate all comets we observe."

It's likely that the collective gravitational force of more distant stars can boost comets into long-period orbits. And once a comet enters the solar system, it can be further perturbed by the planets therein.

"I think, in general, it is hard to associate a particular comet with a particular star," said Coryn Bailer-Jones, an astronomer at the Max Planck Institute for Astronomy in Germany, who was not involved with the new study. "We must also consider the contribution of the galactic background potential, which is essentially the influence of all the other much more distant, but also much more numerous, stars in the galaxy."

Creating computer models to look at all of those influences, something called a multibody model, is a much more complex and computationally intensive task.

Additionally, information doesn't yet exist for every star. With current data, the astronomers had to rely on estimates for some of the stellar masses and movements. The astronomers hope that a future data release of the stellar survey they used can help shed more light on comet-star interactions.

Editor's note: This article was updated to indicate the astronomers looked at stars that came within 13 light-years of the sun, not 1.3 light-years as had been written.