Wie verteilen sich Galaxien im Universum? Einführung in die Theorie

Wie verteilen sich Galaxien im Weltraum?

Es stellte sich heraus, dass diese Verteilung äußerst ungleichmäßig ist. Die meisten von ihnen sind Teil von Clustern. Galaxienhaufen sind in ihren Eigenschaften ebenso vielfältig wie die Galaxien selbst. Um ihre Beschreibung zumindest einigermaßen zu ordnen, haben Astronomen mehrere Klassifizierungen für sie entwickelt. Wie immer in solchen Fällen kann keine Klassifizierung als vollständig angesehen werden. Für unsere Zwecke reicht es zu sagen, dass Cluster in zwei Typen unterteilt werden können – regelmäßig und unregelmäßig.

Regelmäßige Cluster haben oft eine enorme Masse. Sie haben eine kugelförmige Form und enthalten Zehntausende Galaxien. In der Regel sind alle diese Galaxien elliptisch oder linsenförmig. Im Zentrum befinden sich eine oder zwei riesige elliptische Galaxien. Der uns am nächsten gelegene regelmäßige Sternhaufen befindet sich in Richtung des Sternbildes Coma Berenices in einer Entfernung von etwa dreihundert Millionen Lichtjahren und hat einen Durchmesser von mehr als zehn Millionen Lichtjahren. Die Galaxien in diesem Haufen bewegen sich relativ zueinander mit einer Geschwindigkeit von etwa tausend Kilometern pro Sekunde.

Unregelmäßige Cluster haben eine viel geringere Masse. Die Anzahl der darin enthaltenen Galaxien ist zehnmal geringer als in regulären Clustern, und es handelt sich dabei um Galaxien aller Art. Ihre Form ist unregelmäßig; innerhalb des Clusters gibt es separate Galaxienhaufen.

Unregelmäßige Cluster können sehr klein sein, bis hin zu kleinen Gruppen, die aus mehreren Galaxien bestehen.

Kürzlich haben Studien der estnischen Astrophysiker J. Einasto, A. Saar, M. Jõevaer und anderer amerikanischer Spezialisten P. Peebles, O. Gregory und L. Thompson gezeigt, dass die größten Inhomogenitäten in der Galaxienverteilung „zellulär“ sind Natur. In den „Zellwänden“ gibt es viele Galaxien und ihre Cluster, aber im Inneren herrscht Leere. Die Abmessungen der Zellen betragen etwa 300 Millionen Lichtjahre, die Dicke der Wände beträgt 10 Millionen Lichtjahre. An den Knotenpunkten dieser Zellstruktur befinden sich große Galaxienhaufen. Einzelne Zellfragmente

Strukturen, die ich Supercluster nenne. Superhaufen haben oft eine sehr längliche Form, ähnlich wie Fäden oder Nudeln. Und noch weiter?

Hier stehen wir vor einem neuen Umstand. Bisher sind wir auf immer komplexere Systeme gestoßen: Kleine Systeme bilden ein großes System, diese großen Systeme schließen sich wiederum zu einem noch größeren zusammen und so weiter. Das heißt, das Universum ähnelte einer russischen Nistpuppe. Eine kleine Nistpuppe befindet sich in einer großen Puppe, die wiederum in einer noch größeren Puppe steckt. Es stellte sich heraus, dass es die größte Nistpuppe im Universum gibt! Die großräumige Struktur in Form von „Nudeln“ und „Zellen“ ist nicht mehr zu größeren Systemen zusammengesetzt, sondern füllt im Durchschnitt gleichmäßig den Raum des Universums aus. Das Universum erweist sich im größten Maßstab (mehr als dreihundert Millionen Lichtjahre) in seinen Eigenschaften als identisch – homogen. Dies ist eine sehr wichtige Eigenschaft und eines der Geheimnisse des Universums. Aus irgendeinem Grund gibt es auf relativ kleinen Maßstäben riesige Materieklumpen – Himmelskörper, ihre Systeme werden immer komplexer, bis hin zu Superhaufen von Galaxien, aber auf sehr großen Maßstäben verschwindet die Struktur. Wie Sand am Strand. Wenn wir aus der Nähe schauen, sehen wir einzelne Sandkörner; wenn wir aus großer Entfernung schauen und mit unserem Blick eine große Fläche abdecken, sehen wir eine homogene Sandmasse.

Was Das Universum ist homogen, gelang es, die Entfernungen nachzuvollziehen zehn Milliarden Lichtjahre!

Wir werden später auf die Lösung des Rätsels der Homogenität zurückkommen, aber wenden wir uns zunächst der Frage zu, die sich wahrscheinlich im Kopf des Lesers gestellt hat. Wie ist es möglich, solch enorme Entfernungen zu Galaxien und ihren Systemen zu messen und zuverlässig über ihre Massen und die Geschwindigkeiten der Galaxienbewegungen zu sprechen?

Novikov I.D.

Typischerweise treten Galaxien in kleinen Gruppen mit einem Dutzend Mitgliedern auf, die sich oft zu riesigen Ansammlungen von Hunderten und Tausenden von Galaxien zusammenschließen. Unsere Galaxie ist Teil der sogenannten Lokalen Gruppe, zu der drei riesige Spiralgalaxien (unsere Galaxie, der Andromeda-Nebel und der Triangulum-Nebel) sowie mehr als 15 elliptische und unregelmäßige Zwerggalaxien gehören, von denen die Magellansche Galaxie die größte ist Wolken. Im Durchschnitt beträgt die Größe von Galaxienhaufen etwa 3 Mpc. In einigen Fällen kann ihr Durchmesser 10–20 Mpc überschreiten. Sie werden in offene (unregelmäßige) und kugelförmige (regelmäßige) Cluster unterteilt. Offene Cluster haben keine regelmäßige Form und verschwommene Umrisse. Die Galaxien in ihnen sind sehr schwach zum Zentrum hin konzentriert. Ein Beispiel für einen riesigen offenen Sternhaufen ist der uns am nächsten gelegene Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau (241). Am Himmel nimmt es etwa 120 Quadratmeter ein. Grad und enthält mehrere Tausend, meist Spiralgalaxien. Der Abstand zum Zentrum dieses Clusters beträgt etwa 11 Mpc. Kugelförmige Galaxienhaufen sind kompakter als offene Galaxienhaufen und weisen eine sphärische Symmetrie auf. Ihre Mitglieder sind merklich zur Mitte hin konzentriert. Ein Beispiel für einen Kugelhaufen ist der Galaxienhaufen im Sternbild Coma Berenices, der viele elliptische und linsenförmige Galaxien enthält (242). Sein Durchmesser beträgt fast 12 Grad. Es enthält etwa 30.000 Galaxien, die heller als die fotografische Helligkeit von 19 sind. Die Entfernung zum Clusterzentrum beträgt etwa 70 Mpc. Viele reiche Galaxienhaufen sind mit starken, ausgedehnten Röntgenstrahlungsquellen verbunden, deren Natur höchstwahrscheinlich mit der Anwesenheit von heißem intergalaktischem Gas zusammenhängt, ähnlich den Koronen einzelner Galaxien. Es gibt Grund zu der Annahme, dass Galaxienhaufen wiederum ungleichmäßig verteilt sind. Einigen Studien zufolge bilden die uns umgebenden Galaxienhaufen und -gruppen ein grandioses System – eine Supergalaxie. In diesem Fall konzentrieren sich einzelne Galaxien offenbar auf eine bestimmte Ebene, die man als Äquatorialebene der Supergalaxie bezeichnen kann. Der gerade besprochene Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau befindet sich im Zentrum eines solchen Riesensystems. Die Masse unserer Supergalaxie sollte etwa 1015 Sonnenmassen betragen und ihr Durchmesser sollte etwa 50 Mpc betragen. Allerdings bleibt die Realität der Existenz solcher Galaxienhaufen zweiter Ordnung derzeit umstritten. Wenn sie existieren, dann nur als schwach ausgeprägte Inhomogenität in der Verteilung der Galaxien im Universum, da die Abstände zwischen ihnen ihre Größe geringfügig überschreiten können.

Typischerweise treten Galaxien in kleinen Gruppen mit einem Dutzend Mitgliedern auf, die sich oft zu riesigen Ansammlungen von Hunderten und Tausenden von Galaxien zusammenschließen. Unsere Galaxie ist Teil der sogenannten Lokalen Gruppe, zu der drei riesige Spiralgalaxien (unsere Galaxie, der Andromeda-Nebel und der Triangulum-Nebel) sowie mehr als 15 elliptische und unregelmäßige Zwerggalaxien gehören, von denen die Magellansche Galaxie die größte ist Wolken. Im Durchschnitt beträgt die Größe von Galaxienhaufen etwa 3 Mpc. In einigen Fällen kann ihr Durchmesser 10–20 Mpc überschreiten. Sie werden in offene (unregelmäßige) und kugelförmige (regelmäßige) Cluster unterteilt.
Offene Cluster haben keine regelmäßige Form und verschwommene Umrisse. Die Galaxien in ihnen sind sehr schwach zum Zentrum hin konzentriert. Ein Beispiel für einen riesigen offenen Sternhaufen ist der uns am nächsten gelegene Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau (241). Am Himmel nimmt es etwa 120 Quadratmeter ein. Grad und enthält mehrere Tausend, meist Spiralgalaxien. Der Abstand zum Zentrum dieses Clusters beträgt etwa 11 Mpc.

Reis. 12.1. Räumliche Verteilung von Galaxien gemäß SDSS-Daten. Grüne Punkte zeigen alle Galaxien (in einem bestimmten Raumwinkel) an, deren Helligkeit einen bestimmten Wert überschreitet. Die roten Punkte zeigen die leuchtkräftigsten Galaxien entfernter Galaxienhaufen an, die eine ziemlich homogene Population bilden; Im entsprechenden Bezugssystem ist ihr Spektrum im Vergleich zu gewöhnlichen Galaxien rotverschoben. Die hellblauen und blauen Punkte zeigen die Standorte regulärer Quasare. Der h-Parameter beträgt ungefähr 0,7.

Kugelförmige Galaxienhaufen sind kompakter als offene Galaxienhaufen und weisen eine sphärische Symmetrie auf. Ihre Mitglieder sind merklich zur Mitte hin konzentriert. Ein Beispiel für einen Kugelhaufen ist der Galaxienhaufen im Sternbild Coma Berenices, der viele elliptische und linsenförmige Galaxien enthält (242). Sein Durchmesser beträgt fast 12 Grad. Es enthält etwa 30.000 Galaxien, die heller als die fotografische Helligkeit von 19 sind. Die Entfernung zum Clusterzentrum beträgt etwa 70 Mpc. Viele reiche Galaxienhaufen sind mit starken, ausgedehnten Röntgenstrahlungsquellen verbunden, deren Natur höchstwahrscheinlich mit der Anwesenheit von heißem intergalaktischem Gas zusammenhängt, ähnlich den Koronen einzelner Galaxien.
Es gibt Grund zu der Annahme, dass Galaxienhaufen wiederum ungleichmäßig verteilt sind. Einigen Studien zufolge bilden die uns umgebenden Galaxienhaufen und -gruppen ein grandioses System – eine Supergalaxie. In diesem Fall konzentrieren sich einzelne Galaxien offenbar auf eine bestimmte Ebene, die man als Äquatorialebene der Supergalaxie bezeichnen kann. Der gerade besprochene Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau befindet sich im Zentrum eines solchen Riesensystems. Die Masse unserer Supergalaxie sollte etwa 1015 Sonnenmassen betragen und ihr Durchmesser sollte etwa 50 Mpc betragen. Allerdings bleibt die Realität der Existenz solcher Galaxienhaufen zweiter Ordnung derzeit umstritten. Wenn sie existieren, dann nur als schwach ausgeprägte Inhomogenität in der Verteilung der Galaxien im Universum, da die Abstände zwischen ihnen ihre Größe geringfügig überschreiten können.

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Typischerweise treten Galaxien in kleinen Gruppen mit einem Dutzend Mitgliedern auf, die sich oft zu riesigen Ansammlungen von Hunderten und Tausenden von Galaxien zusammenschließen. Unsere Galaxie ist Teil der sogenannten Lokalen Gruppe, zu der drei riesige Spiralgalaxien (unsere Galaxie, der Andromeda-Nebel und der Triangulum-Nebel) sowie mehr als 15 elliptische und unregelmäßige Zwerggalaxien gehören, von denen die Magellansche Galaxie die größte ist Wolken. Im Durchschnitt beträgt die Größe von Galaxienhaufen etwa 3 Mpc. In einigen Fällen kann ihr Durchmesser 10–20 Mpc überschreiten. Sie werden in offene (unregelmäßige) und kugelförmige (regelmäßige) Cluster unterteilt. Offene Cluster haben keine regelmäßige Form und verschwommene Umrisse. Die Galaxien in ihnen sind sehr schwach zum Zentrum hin konzentriert. Ein Beispiel für einen riesigen offenen Sternhaufen ist der uns am nächsten gelegene Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau. Am Himmel nimmt es etwa 120 Quadratmeter ein. Grad und enthält mehrere Tausend, meist Spiralgalaxien. Der Abstand zum Zentrum dieses Clusters beträgt etwa 11 Mpc. Kugelförmige Galaxienhaufen sind kompakter als offene Galaxienhaufen und weisen eine sphärische Symmetrie auf. Ihre Mitglieder sind merklich zur Mitte hin konzentriert. Ein Beispiel für einen Kugelhaufen ist der Galaxienhaufen im Sternbild Coma Berenices, der viele elliptische und linsenförmige Galaxien enthält (Abb. 242). Sein Durchmesser beträgt fast 12 Grad. Es enthält etwa 30.000 Galaxien, die heller als die fotografische Helligkeit von 19 sind. Die Entfernung zum Clusterzentrum beträgt etwa 70 Mpc. Viele reiche Galaxienhaufen sind mit starken, ausgedehnten Röntgenstrahlungsquellen verbunden, deren Natur höchstwahrscheinlich mit der Anwesenheit von heißem intergalaktischem Gas zusammenhängt, ähnlich den Koronen einzelner Galaxien.

Es gibt Grund zu der Annahme, dass Galaxienhaufen wiederum ungleichmäßig verteilt sind. Einigen Studien zufolge bilden die uns umgebenden Galaxienhaufen und -gruppen ein grandioses System – eine Supergalaxie. In diesem Fall konzentrieren sich einzelne Galaxien offenbar auf eine bestimmte Ebene, die man als Äquatorialebene der Supergalaxie bezeichnen kann. Der gerade besprochene Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau befindet sich im Zentrum eines solchen Riesensystems. Die Masse unserer Supergalaxie sollte etwa 1015 Sonnenmassen betragen und ihr Durchmesser sollte etwa 50 Mpc betragen. Allerdings bleibt die Realität der Existenz solcher Galaxienhaufen zweiter Ordnung derzeit umstritten. Wenn sie existieren, dann nur als schwach ausgeprägte Inhomogenität in der Verteilung der Galaxien im Universum, da die Abstände zwischen ihnen ihre Größe geringfügig überschreiten können. Über die Entwicklung von Galaxien Das Verhältnis der Gesamtmenge an stellarer und interstellarer Materie in der Galaxie ändert sich im Laufe der Zeit, da Sterne aus interstellarer diffuser Materie entstehen und am Ende ihres Entwicklungsweges nur einen Teil der Materie in den interstellaren Raum zurückgeben ; ein Teil davon verbleibt in Weißen Zwergen. Daher sollte die Menge an interstellarer Materie in unserer Galaxie mit der Zeit abnehmen. Das Gleiche sollte auch in anderen Galaxien passieren. Bei der Verarbeitung im Sterneninneren verändert die Materie der Galaxie nach und nach ihre chemische Zusammensetzung und reichert sich mit Helium und schweren Elementen an. Es wird angenommen, dass die Galaxie aus einer Gaswolke entstanden ist, die hauptsächlich aus Wasserstoff bestand. Es ist sogar möglich, dass es außer Wasserstoff keine anderen Elemente enthielt. Helium und schwere Elemente entstanden in diesem Fall durch thermonukleare Reaktionen im Inneren von Sternen. Die Bildung schwerer Elemente beginnt mit der dreifachen Heliumreaktion 3He4 ® C 12, dann verbindet sich C12 mit a-Teilchen, Protonen und Neutronen, die Produkte dieser Reaktionen unterliegen weiteren Umwandlungen und so entstehen immer komplexere Kerne. Die Bildung der schwersten Kerne wie Uran und Thorium kann jedoch nicht durch einen allmählichen Aufbau erklärt werden. In diesem Fall müsste man zwangsläufig das Stadium instabiler radioaktiver Isotope durchlaufen, die schneller zerfallen würden, als sie das nächste Nukleon einfangen könnten. Daher geht man davon aus, dass bei Supernova-Explosionen die schwersten Elemente am Ende des Periodensystems entstehen. Eine Supernova-Explosion ist das Ergebnis des schnellen Zusammenbruchs eines Sterns. Gleichzeitig steigt die Temperatur katastrophal an, in der komprimierenden Atmosphäre kommt es zu thermonuklearen Kettenreaktionen und es entstehen starke Neutronenflüsse. Die Intensität der Neutronenflüsse kann so groß sein, dass instabile Zwischenkerne keine Zeit zum Kollaps haben. Bevor dies geschieht, fangen sie neue Neutronen ein und werden stabil. Wie bereits erwähnt, ist der Gehalt an schweren Elementen in Sternen der sphärischen Komponente viel geringer als in Sternen des flachen Subsystems. Dies erklärt sich offenbar aus der Tatsache, dass sich Sterne der sphärischen Komponente bereits im Anfangsstadium der Entwicklung der Galaxie bildeten, als das interstellare Gas noch arm an schweren Elementen war. Das interstellare Gas war damals eine nahezu kugelförmige Wolke, deren Konzentration zum Zentrum hin zunahm. Die gleiche Verteilung wurde von den Sternen der in dieser Epoche gebildeten sphärischen Komponente beibehalten. Infolge der Kollisionen interstellarer Gaswolken nahm ihre Geschwindigkeit allmählich ab, kinetische Energie wurde in Wärmeenergie umgewandelt und die Gesamtform und -größe der Gaswolke veränderte sich. Berechnungen zeigen, dass eine solche Wolke bei schneller Rotation die Form einer abgeflachten Scheibe hätte annehmen müssen, wie wir sie in unserer Galaxie beobachten. Später entstandene Sterne bilden daher ein flaches Subsystem. Bis sich das interstellare Gas zu einer flachen Scheibe formierte, wurde es im Sterninneren verarbeitet, der Gehalt an schweren Elementen nahm deutlich zu und die Sterne der flachen Komponente sind daher auch reich an schweren Elementen. Oft werden Sterne mit einer flachen Komponente als Sterne der zweiten Generation und Sterne mit einer sphärischen Komponente als Sterne der ersten Generation bezeichnet, um die Tatsache hervorzuheben, dass Sterne mit einer flachen Komponente aus Materie entstanden sind, die sich bereits im Inneren befand Sterne. Die Entwicklung anderer Spiralgalaxien verläuft wahrscheinlich ähnlich. Die Form der Spiralarme, in denen das interstellare Gas konzentriert ist, wird offenbar durch die Richtung der Feldlinien des allgemeinen galaktischen Magnetfelds bestimmt. Die Elastizität des Magnetfeldes, an dem das interstellare Gas „klebt“, begrenzt die Abflachung der Gasscheibe. Wenn nur die Schwerkraft auf das interstellare Gas einwirken würde, würde seine Kompression auf unbestimmte Zeit andauern. Darüber hinaus würde es aufgrund seiner hohen Dichte schnell zu Sternen kondensieren und praktisch verschwinden. Es gibt Grund zu der Annahme, dass die Geschwindigkeit der Sternentstehung ungefähr proportional zum Quadrat der Dichte des interstellaren Gases ist.

Rotiert die Galaxie langsam, dann sammelt sich interstellares Gas unter dem Einfluss der Schwerkraft im Zentrum. Offenbar ist das Magnetfeld in solchen Galaxien schwächer und beeinträchtigt die Kompression des interstellaren Gases weniger als in schnell rotierenden Galaxien. Die hohe Dichte des interstellaren Gases in der Zentralregion führt dazu, dass es schnell verbraucht wird und sich in Sterne verwandelt. Daher sollten langsam rotierende Galaxien eine annähernd kugelförmige Form haben, mit einem starken Anstieg der Sterndichte im Zentrum. Wir wissen, dass elliptische Galaxien genau diese Eigenschaften haben. Offensichtlich liegt der Grund für ihren Unterschied zu Spiralmodellen in ihrer langsameren Rotation. Aus dem oben Gesagten wird auch klar, warum elliptische Galaxien wenige Sterne früher Klassen und wenig interstellares Gas enthalten.

Somit kann die Entwicklung von Galaxien ausgehend vom Stadium einer Gaswolke von annähernd Kugelform verfolgt werden. Die Wolke besteht aus Wasserstoff und ist heterogen. Einzelne sich bewegende Gasklumpen kollidieren miteinander – der Verlust an kinetischer Energie führt zu einer Kompression der Wolke. Rotiert sie schnell, entsteht eine Spiralgalaxie, rotiert sie langsam, wird sie zu einer elliptischen Galaxie. Es liegt nahe, sich zu fragen, warum die Materie im Universum in einzelne Gaswolken zerfiel, die später zu Galaxien wurden, warum wir die Expansion dieser Galaxien beobachten und welche Form die Materie im Universum vor der Entstehung der Galaxien hatte.

Das auffälligste Merkmal der räumlichen Verteilung von Kugelsternhaufen in der Galaxie ist eine starke Konzentration in Richtung ihres Zentrums. In Abb. Abbildung 8-8 zeigt die Verteilung von Kugelsternhaufen in der gesamten Himmelssphäre. Hier befindet sich das Zentrum der Galaxie in der Mitte der Abbildung, der Nordpol der Galaxie befindet sich oben. Es gibt keine erkennbare Vermeidungszone entlang der galaktischen Ebene, sodass die interstellare Absorption in der Scheibe keine nennenswerte Anzahl von Sternhaufen vor uns verbirgt.

In Abb. Die Abbildungen 8-9 zeigen die Verteilung von Kugelsternhaufen entlang der Entfernung vom galaktischen Zentrum. Es gibt eine starke Konzentration zum Zentrum hin – die meisten Kugelsternhaufen befinden sich in einer Kugel mit einem Radius von ≈ 10 kpc. In diesem Radius befinden sich fast alle aus Materie gebildeten Kugelsternhaufen einzelne protogalaktische Wolke und bildeten Subsysteme der dicken Scheibe (Cluster mit > -1,0) und ihres eigenen Halos (weniger metallische Cluster mit extrem blauen horizontalen Zweigen). Metallarme Cluster mit horizontalen Zweigen, die aufgrund ihrer Metallizität ungewöhnlich rot sind, bilden ein kugelförmiges Subsystem akkretierter Halo Radius ≈ 20 kpc. Etwa eineinhalb Dutzend weiter entfernte Cluster gehören zum selben Subsystem (siehe Abb. 8-9), darunter mehrere Objekte mit ungewöhnlich hohen Metallgehalten.


Es wird angenommen, dass akkretierte Halohaufen durch das Gravitationsfeld der Galaxie aus Satellitengalaxien ausgewählt werden. In Abb. In Abb. 8-10 zeigt schematisch diese Struktur nach Borkova und Marsakov von der Southern Federal University. Hier bezeichnet der Buchstabe C das Zentrum der Galaxie, S ist die ungefähre Position der Sonne. In diesem Fall gehören Cluster mit einem hohen Metallgehalt zum abgeplatteten Subsystem. Auf eine detailliertere Begründung der Aufteilung von Kugelsternhaufen in Subsysteme werden wir in § 11.3 und § 14.3 eingehen.

Kugelsternhaufen kommen auch in anderen Galaxien häufig vor und ihre räumliche Verteilung in Spiralgalaxien ähnelt der in unserer Galaxie. Die Magellanschen Wolken unterscheiden sich deutlich von den Galaxienhaufen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass in den Magellanschen Wolken neben alten Objekten, genau wie in unserer Galaxie, auch junge Sternhaufen beobachtet werden – die sogenannten blauen Kugelsternhaufen. Es ist wahrscheinlich, dass in den Magellanschen Wolken die Ära der Kugelsternhaufenbildung entweder anhält oder erst vor relativ kurzer Zeit endete. In unserer Galaxie scheint es keine jungen Kugelsternhaufen zu geben, die den blauen Sternhaufen der Magellanschen Wolken ähneln, sodass die Ära der Entstehung von Kugelsternhaufen in unserer Galaxie schon vor langer Zeit zu Ende ist.

Kugelsternhaufen sind sich entwickelnde Objekte, die dabei nach und nach Sterne verlieren. dynamische Entwicklung . Somit zeigten alle Cluster, für die ein qualitativ hochwertiges optisches Bild erhalten werden konnte, Spuren von Gezeitenwechselwirkungen mit der Galaxie in Form ausgedehnter Deformationen (Gezeitenschweife). Derzeit werden solche verlorenen Sterne auch in Form einer Zunahme der Sterndichte entlang der galaktischen Umlaufbahnen von Sternhaufen beobachtet. Einige Sternhaufen, deren Umlaufbahnen in der Nähe des galaktischen Zentrums verlaufen, werden durch den Einfluss der Gezeiten zerstört. Gleichzeitig entwickeln sich aufgrund der dynamischen Reibung auch galaktische Umlaufbahnen von Haufen.

In Abb. 8-11 zeigt das Abhängigkeitsdiagramm Kugelsternhaufenmassen aus ihren galaktozentrischen Positionen. Die gestrichelten Linien markieren den Bereich der langsamen Entwicklung von Kugelsternhaufen. Die obere Linie entspricht dem kritischen Wert der Masse, die stabil ist dynamische Reibungseffekte , was zur Verlangsamung eines massereichen Sternhaufens und seinem Sturz in die Mitte der Galaxie führt, und in den unteren - für Dissipationseffekte unter Berücksichtigung der Gezeiteneffekte beim Durchgang von Sternhaufen durch die galaktische Ebene. Der Grund für die dynamische Reibung ist äußerer Natur: Ein massiver Kugelsternhaufen, der sich durch die Sterne des Feldes bewegt, zieht die Sterne, denen er auf seinem Weg begegnet, an und zwingt sie, auf einer hyperbolischen Flugbahn hinter ihm herzufliegen, weshalb sich dahinter eine erhöhte Sternendichte bildet es entsteht eine verlangsamende Beschleunigung. Dadurch wird der Sternhaufen langsamer und nähert sich dem galaktischen Zentrum entlang einer Spiralbahn, bis er in endlicher Zeit darauf fällt. Je größer die Masse des Clusters ist, desto kürzer ist diese Zeit. Die Dissipation (Verdunstung) von Kugelsternhaufen erfolgt aufgrund des internen Mechanismus der Stern-Stern-Relaxation, der ständig im Sternhaufen wirkt und Sterne entsprechend ihrer Geschwindigkeit gemäß dem Maxwellschen Gesetz verteilt. Infolgedessen verlassen die Sterne, die den größten Geschwindigkeitszuwachs erfahren haben, das System. Dieser Prozess wird durch den Durchgang eines Clusters in der Nähe des galaktischen Kerns und durch die galaktische Scheibe erheblich beschleunigt. Somit können wir mit hoher Wahrscheinlichkeit sagen, dass die Cluster, die auf dem Diagramm außerhalb des durch diese beiden Linien begrenzten Bereichs liegen, ihren Lebensweg bereits beenden.

I frage mich, was akkretierte Kugelsternhaufen Entdecken Sie die Abhängigkeit ihrer Massen von ihrer Position in der Galaxie. Die durchgezogenen Linien in der Abbildung stellen direkte Regressionen dar, die für genetisch assoziierte (schwarze Punkte) und akkretierte (offene Kreise) Kugelsternhaufen durchgeführt wurden. Man erkennt, dass genetisch verwandte Sternhaufen keine Veränderungen ihrer durchschnittlichen Masse mit zunehmender Entfernung vom galaktischen Zentrum zeigen. Aber für akkretierte Cluster gibt es eine klare Antikorrelation. Die Frage, die beantwortet werden muss, lautet also: Warum gibt es im äußeren Halo mit zunehmender galaktozentrischer Entfernung (der fast leeren oberen rechten Ecke des Diagramms) ein zunehmendes Defizit an massiven Kugelsternhaufen?




 

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