№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
И з д а т е л ь с т в о2007 Представляет |
2 |
 |
|
3 |
 |
Астрономические структурыОсобенности эволюции объектов во Вселенной являются предметом изучения космологии (от греческого ?????????? — изучение мира). Космология – теоретическая астрофизика мегамасштабов, изучающая строение и эволюцию Вселенной как целого. Охарактеризуем сначала особенности распределения в пространстве астрономических объектов. В таблице 1 приведены средние размеры неоднородностей пространственного распределения объектов - основных астрономических структур – в порядке возрастания их размера. 1 млн 100 млн 15 млрд 100 000 10 100 1 Астроно-мическая структура Ближай-шие звезды Наблюда-емая Вселенная Плане-тная система Сверх-скопления галактик Звездное скопление Галактика Скопление галактик Средний размер (св. лет) |
4 |
 |
Планетная системаВернуться назад |
5 |
 |
Пространственное расположение звездближайших к солнцу. 1. Звезда Лейтена; 2. Процион; 3. G51—15; 4. Росса 128; 5. Лаланд 21185; 6. Вольф 359; 7. Солнце; 8. Струве 2398; 9. Лебедя 61; 10. Звезда Барнарда; 11. Росса 248; 12. Грумбридж 34; 13. Проксима (? Центавра) 14. Росса 154; 15. L789-6; 16. Лакайль 9352; 17. ? Индейца ; 18. L725-32; 19. L726-8; 20. ? Кита ; 21. ? Эридан; 22. Сириус; 23. L372-58 Вернуться назад |
6 |
 |
ЗвездыРАСПОЛОЖЕННЫЕ НЕ ДАЛЕE 250 св. лет ОТ СОЛНЦА. 1. ? Гидры; 2. ? Ворона; 3. ? Льва; 4. ? Близнецов; 5. ? Большой Медведицы; 6. ? Рыси; 7. ?,?,?,?,?,?,? Большой Медведицы; 8. ? Волопаса; 9. ? Малой Медведицы; 10. ? Дракона; 11. ? Возничего; 12. Солнце; 13 Акртур; 14. Капелла; 15. ? Кассиопеи; 16. ? Пегаса; 17. ? Пегаса; 18. ? Андромеды; 19. Скопление Гиады; 20 Вега; 21 Альдебаран; 22. ? Стрельца; 23. ? Ориона: 24. ? Центавра; 25. ? Киля; 26. N Паруса; 27. ? Кормы; 28. ? Треугольника; 29. ? Зайца; 30. ? Жертвенника; 31. ? Эридана; 32. Ахернар; 33. ? Южной Гидры; 34. ? Павлина; 35. ? Тукана; 36. ? Феникса; 37. ? Журавля; 38. ? Журавля; 39. ? Стрельца; 40. ? Стрельца; 41. ? Кита Вернуться назад |
7 |
 |
Млечный путь Наша галактика - млечный путь. 1. Ветвь Наугольника; 2. Щит — Южный Крест; 3. М68; 4. Рукав Стрельца; 5. Рукав Ориона; 6. М5; 7. Солнце; 8. М13; 9. Рукав Персея; 10. Рукав Лебедя; 11. М15; 12. М2; 13. М30; 14. Карликовая галактика Стрельца; 15. М75; 16. Шаровое скопление |
8 |
 |
Солнечная система Наша галактика - млечный путь. Солнечная система, находясь в рукаве Ориона на расстоянии r = 28 000 св. лет от центра нашей Галактики — Млечный путь, совершает один оборот вокруг него за период Т = 230 млн лет. По этим данным можно оценить массу Галактики Второй закон Ньютона для Солнца массой Мo = 2•10 кг имеет вид: Следовательно, Тогда примерное число N звезд в Галактике оказывается порядка 30 Вернуться назад |
9 |
 |
Местная группа галактик1. NGC 3109; 2. Насос (карликовая); 3. Секстант А; 4. Секстант В; 5. А Льва; 6. I Льва; 7. II Льва; 8. Млечный Путь; 9. NGC 185; 10. NGC 147; 11. NGC 205; 12. IC 10; 13. Галактика Андромеды; 14. Галактика Треугольника; 15. I, II и III Андромеды; 16. Пегас (карликовая); 17. LGS 3; 18. Водолей (карликовая); 19. Стрелец (карликовая неправильная); 20. WLM; 21. Кит (карликовая); 22. Феникс (карликовая); 23. Тукан (карликовая) Вернуться назад |
10 |
 |
Сверскопления галактик в созвездиях1. Козерога; 2. Скульптора; 3. Павлина—Индуса; 4. Центавра; 5. Геркулеса; 6. Шепли; 7. Северной Короны; 8. Волопаса; 9. Большой Медведицы; 10. Волосы; 11. Льва; 12. Секстанта; 13. Девы; 14. Гидры; 15. Персея—Рыб; 16. Голубя; 17. Часов; 18. Рыб—Кита Вернуться назад |
11 |
 |
Видимая вселенная |
12 |
 |
Разбегание галактикБ) А) Разбегание галактик, или расширение Вселенной, наблюдается не только с Земли, но и из любой другой точки Вселенной. относительно соседней галактики А относительно Земли |
13 |
 |
Закон Хаббла"Скорость разбегания галактик прямо пропорциональна их расстоянию от наблюдателя" Скорость галактик может быть измерена по эффекту Доплера. Известная спектральная линия излучения неподвижного атома длиной волны сравнивается с длиной волны , принимаемой приемником от удаляющегося со скоростью v источника. Если скорость удаления источника от приемника много меньше скорости света, то Таким образом длина волны , воспринимаемая наблюдателем оказывается больше длины волны , излучаемой источником, на величину «Красное смещение» спектральных линий возрастает при увеличении скорости движения источника излучения. Таким образом скорость галактики находится из формулы: где Hо = 70 км/с/Мпк — постоянная Хаббла. (В астрономии расстояние часто измеряют в парсеках (пк), 1 пк = 3,26 св. г. = 3,09•10 м) Постоянная Хаббла показывает, что галактика, находящаяся от Земли на расстоянии 1 Мпк, удаляется от Земли со скоростью 70 км/с. |
14 |
 |
Закон Хаббла как следствие однородности и изотропности вселеннойВ) неоднородное, анизотропное А) однородное, изотропное Б) однородное, анизотропное а) с Земли б) из гала- ктики А Двумерное пространство Наблюдение расширения Вселенной |
15 |
 |
Возраст вселеннойЗакон Хаббла позволяет оценить время разлета самых отдаленных Галактик, или время расширения Вселенной: Это время примерно характеризует возраст Вселенной. |
16 |
 |
Расширяющаяся вселеннаяМодель Фридмана Энергия внешней оболочки массой mo, расширяющейся с начальной скоростью v в поле внутреннего шара массой М и радиусом r, может быть представлена в виде где E — полная механическая энергия оболочки (нуль отсчета потенциальной энергии принят на бесконечности). Характер ее расширения зависит от величины и знака Е. . Вселенная как совокупность расширяющихся сферических оболочек. |
17 |
 |
Критическая плотность вселеннойИзменение радиуса Вселенной со временем |
18 |
 |
Гравитация и искривление пространстваОбъект массой mo (например, сферическая оболочка Вселенной), обладающий скоростью v = vII, движется по параболической траектории. В случае v>vII, движение объекта происходит по гиперболе. Если скорость объекта v<vII, возникает замкнутое эллиптическое движение. Модель пространства, искривленного гравитацией, можно представить в виде плоского листа резины, на который помещается тяжелый шар. Под действием шара резина растягивается, образуется воронка, имитирующая искривление пространства. Чем больше масса шара, тем больше кривизна пространства. |
19 |
 |
Варианты эволюции вселеннойТри возможных варианта эволюции Вселенной в зависимости от ее реальной плотности. |
20 |
 |
Большой взрывРазлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. Образование вещества в плазменном состоянии Образование вещества в плазменном состоянии Возникновение астрономических структур Возникновение астрономических структур Образо- вание атомов Образо- вание атомов |
21 |
 |
Разлет галактик Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. Образование вещества в плазменном состоянии Образование вещества в плазменном состоянии Возникновение астрономических структур Возникновение астрономических структур Образо- вание атомов Образо- вание атомов |
22 |
 |
Ранняя Вселенная Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
23 |
 |
Планковская эпохаФизические характеристики Вселенной в начале Большого взрыва. Метод размерностей. Физический вакуум Сначала существовал только физический вакуум. В отличие от пустого пространства, как мы его себе представляем, в физическом вакууме постоянно присутствуют квантовые флуктуации поля. В этот период все взаимодействия . неразличимы. Из фундаментальных констант, характеризующих квантовые и гравитационные свойства материи, G, ?, c, можно найти единственную алгебраическую комбинацию, имеющую размерность длины. Временной масштаб, или характерное время распространения взаимодействия Масса частицы, квантовой черной дыры, имеющей размер, сопоставимый с размером Вселенной в этот момент времени (в планковскую эпоху): Плотность вещества в этот момент времени (на 94 порядка превышающая плотность воды) Энергия покоя Eр частицы массой Mр Такой энергии соответствует температура |
24 |
 |
Расширение Вселенной Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
25 |
 |
Эпоха великого объединенияразделение взаимодействий. В период времени от с до с нарушается симметрия четырех взаимодействий. Возникает своего рода фазовый переход: гравитационное взаимодействие становится независимым от остальных в диапазоне температур от К до К. Три остальных взаимодействия — сильное, слабое и электромагнитное — при этих температурах рассматриваются теорией Великого объединения как единое (сильное и электрослабое) взаимодействие. |
26 |
 |
Георгий Гамов Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
27 |
 |
Инфляционная фазаОтделение сильного взаимодействия Космологические уравнения позволяют оценить зависимость температуры Т (в К) Вселенной от времени t (в с): В период от с до с температура Вселенной упала с К до К. В результате спонтанного нарушения симметрии пространства—времени в этом диапазоне температур сильное взаимодействие отделяется от электрослабого (электромагнитного и слабого). Энергия, выделяющаяся при этом, приводит к резкому экспоненциальному инфляционному росту масштаба Вселенной. |
28 |
 |
Скорость расширения Инфляционная фаза скорость расширения. А) Б) Каждые с размер Вселенной возрастал в е = 2,718 раза. Учитывая, что сто таких интервалов содержится в с, в период инфляции размер должен возрасти в раз, или в раз. Таким образом, за с размер Вселенной вырос до м, превысив диаметр Солнечной системы. Инфляционная фаза расширения Вселенной: а) начальное состояние; б) конечное состояние. Координаты точек прежние, но радиус резко возрос, так же как и расстояние между точками |
29 |
 |
Изменение кривизны пространства Инфляционная фаза изменение кривизны пространства. Благодаря инфляции истинный размер Вселенной оказывается в миллион раз больше, чем ее видимый размер порядка 15 млрд св. лет. Гигантское инфляционное расширение уменьшает начальную кривизну пространства?времени, приближая окончательный вариант пространства к евклидовому. Это частично подтверждает предположение о том, что плотность Вселенной близка к критической. Приближение реального пространства к евклидовому в результате инфляции |
30 |
 |
Плотность Вселенной Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
31 |
 |
Электрослабая эпохаВ момент времени t = с инфляция заканчивается, но расширение и охлаждение Вселенной продолжаются. Новый фазовый переход - разделение электромагнитного и слабого взаимодействия — возникает при температуре и заканчивается к моменту времени с. |
32 |
 |
Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
33 |
 |
Эра кварковСмесь кварков — антикварков, лептонов и антилептонов, частиц — переносчиков взаимодействий заполняет Вселенную в течение последних двух эпох: инфляционной и электрослабой (от c до с). Такой же состав Вселенной остается и от с до с, т. е. в интервале температур от К до К. При этом все четыре фундаментальных взаимодействия разделились. |
34 |
 |
Расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
35 |
 |
Адронная эраКаждый свободный кварк в диапазоне температур К — К либо объединяются с антикварком (в мезон или антимезон) либо находят себе место в барионе (или антибарионе). Ввиду того, что Вселенная, расширяясь, продолжает охлаждаться, адроны (барионы и мезоны) не могут распасться на кварки в результате обратного процесса. А этот период в состав Вселенной входят сотни разновидностей андронов (отсюда название фазы развития Вселенной), их античастиц, лептоны и антилептоны, а также переносчики всех видов взаимодействий. Частицы и античастицы постоянно аннигилируют друг с другом, а выделяющаяся при этом энергия вновь рождает частицы. В состоянии равновесия эти процессы уравновешивают друг друга. |
36 |
 |
Плотность Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
37 |
 |
Лептонная эраРеакция аннигиляции Рождение пары Реакция рождения пары частица — античастица имеет пороговый характер, т. е. происходит тогда, когда энергия кванта электромагнитного излучения оказывается больше, чем энергия покоя рожденных частиц: . Для Вселенной, имеющей температуру T, энергия кванта теплового излучения примерно равна kT. Это означает, что реакция рождения пары происходит лишь при Ta – пороговая температура рождения пары частица—античастица. |
38 |
 |
Расширение Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
39 |
 |
Нуклеосинтез в ранней вселенной(1-100) c Спустя чуть более 1 с с момента Большого взрыва антивещество во Вселенной полностью аннигилировало. Таким образом, в составе Вселенной не осталось антивещества. Вещество было представлено протонами, нейтронами, электронами, а излучение - фотонами и нейтрино. |
40 |
 |
Образование водородно-гелиевой плазмыСостав плазмы А) в начале нуклеосинтеза Б) в конце нуклеосинтеза (100 c – 15 мин) Через 15 мин с момента Большого Взрыва вещество во Вселенной (помимо электронов) состояло на 75% по массе из ядер атома водорода и на 25% из ядер гелия. Изотопы с массовыми числами от 5 до 8 нестабильны и быстро распадались. Свободных нейтронов для синтеза тяжелых изотопов не осталось. Кроме того синтез более тяжелых изотопов требовал существенно больших температур. Он станет возможным при образовании звезд миллиарды лет спустя. |
41 |
 |
Американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
42 |
 |
Фотонная, атомная эраВозникновение реликтового излучения (15 мин. — 350000 — 1 млрд лет) При последующем расширении вещества Вселенной, существующего в виде водородно-гелиевой плазмы через 350 000 лет ее температура оказывается порядка: При этой температуре доминирование процесса рекомбинации заряженных частиц над процессами ионизации приводит к переходу вещества в газообразное состояние: наступает эра атомов. При T > 3000 К Вселенная выглядела непрозрачной (подобно туманной атмосфере), так как излучение, взаимодействуя с заряженными частицами (электронами, ионами) отклонялось и поглощалось ими. При T < 3000 К свободные электроны исчезают в результате рекомбинации с ионами водорода H+, а энергия кванта излучения оказывается недостаточной для возбуждения атомов. Излучение перестает взаимодействовать с веществом, свободно (изотропно) распространяясь во всех направлениях. Вселенная становится прозрачной для теплового излучения, которое сохранилось с тех времен до . настоящего времени в течение 14,5 млрд лет. |
43 |
 |
Анизотропия реликтового излученияАстрономические cтруктуры могут возникнуть лишь в результате уплотнения первичного газа. Космический аппарат СОВЕ (Cosmic Background Explorer (англ.) — исследователь космического фона), запущенный в 1989 году измерил спектр реликтового излучения с точностью, на два порядка превышающей предыдущие измерения. Его анализ показал анизотропию реликтового излучения, т. е. разницу его температуры в различных направлениях от наблюдения. Области с большей температурой (большей энергией фотонов) соответствуют повышенной плотности вещества в ранней Вселенной. Меньшие температуры фотонов определяют менее плотное космическое пространство. Пространственные масштабы флуктуаций на рисунке оказываются порядка размера сверхскоплений галактик, т.е. около 100 млн лет. |
44 |
 |
Настоящее время Большой взрыв. Разлет галактик означает, что в прошлом они были ближе друг к другу, а плотность Вселенной была больше. Расширение приводит к охлаждению и уменьшению плотности вещества. Ранняя Вселенная была более плотной, и более горячей, чем в настоящее время. В конце 40-х гг. XX в. американский физик российского происхождения Георгий Гамов предположил, что расширение Вселенной возникло в результате Большого взрыва. |
45 |
 |
Образование сверскоплений галактикГравитационное сжатие первоначального облака происходит асимметрично. Наибольшее притяжение возникает между наиболее близкими частями облака в направлении минимального размера. В результате крупномасштабные структуры возникают прежде всего в определенных плоскостях. Со временем такая среда неизбежно разбивается на отдельные фрагменты, размеры которых определяются равенством сил давления и гравитации. Процесс гравитационного сжатия облака, начинается только, если его масса m оказывается больше некоторой минимальной массы , называемой массой Джинса в честь английского астрофизика Джеймса Джинса. = = = Подобная масса характерна для небольших галактик. |
46 |
 |
Образование галактикГалактика образуется из огромного газового облака, размеры которого лишь незначительно превышают размер будущей галактики. При сжатии облака образуются первые звезды. Эволюция галактики зависит от начальных условий образования: начальной скорости вращения газового облака и его массы |
«Происхождение галактик и звезд» |
http://900igr.net/prezentatsii/astronomija/Proiskhozhdenie-galaktik-i-zvezd/Proiskhozhdenie-galaktik-i-zvezd.html