Чем заполнено пространство между звездами и галактиками

Межзвездная среда

Пространство между звездами не является пустым, оно заполнено веществом, поглощающим свет, которое имеет клочковатую структуру и концентрируется к Млечному Пути. Сильнее всего поглощаются синие лучи.

Основным компонентом межзвездной среды является газ, состоящий из атомов и молекул. Он перемешан с пылью и пронизывается космическими лучами и электромагнитным излучением, которые также можно считать составляющими межзвездной среды. Кроме того, межзвездная среда оказалась слегка намагниченной. Ее магнитное поле примерно в 100 тыс. раз слабее магнитного поля Земли и вытянуто вдоль спиральных рукавов. По массе межзвездного газа почти в сто раз больше, чем пыли. Его химический состав близок к составу Солнца. Около 70% массы приходится на водород, около 28% — на гелий, а остальные 2% — на более тяжелые элементы.

В области горячей и теплой межзвездной среды погружены более холодные межзвездные облака, состоящие в основном из атомарного водорода. Они занимают лишь около 1% объема Галактики, но при этом на их долю приходится гигантская масса межзвездного газа — несколько миллиардов солнечных масс. Сравнимое количество газа находится и в холодных гигантских облаках молекулярного газа. В одном молекулярном облаке может содержаться масса вещества, достигающая сотен тысяч и даже миллионов масс Солнца.

Межзвездный газ очень неоднороден по плотности и температуре. Почти половину объема галактического диска занимает корональный газ, названный так по аналогии с разогретым газом солнечной короны. Он отличается очень низкой плотностью (примерно 1 атом на 1 дм 3 пространства) и высокой температурой (около миллиона градусов). Главный компонент коронального газа — ионизованный водород. Значительную долю объема диска занимают несколько более холодные области — так называемая теплая межзвездная среда с плотностью примерно 1 частица на 1 см 3 и температурой около 8000 К. В этой среде водород ионизован уже лишь частично.

Вокруг горячих звезд образуются светящиеся области ионизованного газа, которые «перерабатывают» невидимое ультрафиолетовое излучение звезды в видимое излучение, спектр которого содержит линии различных химических элементов. Такие газовые туманности могут иметь различные оттенки — зеленоватые, розоватые и другие — в зависимости от температуры, плотности и химического состава газа. Их структура крайне разнообразна. Одни имеют форму кольца, в центре которого иногда видна тусклая звездочка, — это планетарные туманности. Другие имеют неправильную форму. Некоторые из них при наблюдении через светофильтр, пропускающий свет той или иной спектральной линии, распадаются на отдельные волокна. Такова Крабовидная туманность — известный пример остатка взорвавшейся звезды (сверхновой).

Плотность пыли в космосе ничтожно мала даже по сравнению с разреженным межзвездным газом. В окрестностях Солнца в 1 см 3 пространства содержится в среднем один атом газа и на каждые сто миллиардов атомов приходится всего одна пылинка. Масса пыли в Галактике составляет приблизительно одну сотую от массы газа и одну десятитысячную от полной массы всех звезд Галактики. Однако этого количества пыли достаточно, чтобы значительно ослаблять свет. В некоторых плотных областях доля поглощенного света превышает 90%, а в молекулярных облаках, где образуются молодые звезды, достигает практически 100%.

Пыль не только поглощает свет, но и сама излучает в инфракрасном диапазоне, поскольку, поглощая свет звезд, пылинки нагреваются до нескольких десятков градусов выше абсолютного нуля. Свойства пыли во Вселенной мало чем отличаются от свойств пылинок Млечного Пути. В спиральных галактиках пыль, как и у нас, концентрируется вблизи плоскости симметрии этих звездных систем, перечеркивая яркие изображения галактик узкими темными полосами.

Межзвездные пылинки

Графитовые и силикатные частицы межзвездной пыли образуются, по-видимому, во внешних слоях атмосфер старых звезд. «Новорожденные» пылинки однородны по химическому составу и строению. Низкая температура и высокая плотность обеспечивают необходимые условия для образования на поверхности графитовой или силикатной пылинки мантии из более легкоплавких веществ, например воды, аммиака, формальдегида. Смесь этих соединений часто обозначают одним словом «лед». В очень плотных молекулярных облаках, куда (из-за той же пыли) не проникает излучение звезд, пылинки могут иметь трехслойную структуру: тугоплавкое ядро, оболочка из органических соединений и ледяная мантия.

Предполагается, что из таких пылинок, слипшихся в большие комья, состоят ядра комет — реликты, сохранившиеся от тех времен, когда наша Солнечная система сама еще была плотным непрозрачным облаком. Только на поверхности пылинок протекает ключевая реакция, в конечном счете определяющая весь молекулярный состав межзвездных облаков, — образование молекул водорода из отдельных атомов. Таким образом, пылинки играют роль катализатора всей межзвездной химии. Без участия межзвездной пыли процесс формирования молекулярных облаков и звезд шел бы иначе.

Источник

Все за сегодня

Политика

Экономика

Наука

Война и ВПК

Общество

ИноБлоги

Подкасты

Мультимедиа

Наука

Space (США): что происходит в межгалактическом пространстве?

Огромные пространства между галактиками простираются на миллионы световых лет и могут казаться пустыми. Однако на самом деле они содержат больше материи, чем сами галактики.

«Если вы возьмите один кубический метр, то в нем будет менее одного атома, — сказал в беседе с корреспондентом веб-сайта „Лайв сайенс» (Live Science) Майкл Шалл (Michael Shull), астроном из Колорадского университета в Боулдере. — Но если добавить к этому все пространство, то тогда там уже будет от 50% до 80% от общего количества обычной материи».

Но откуда взялась вся эта материя? И что с ней может произойти?

Как правило, материя между галактиками, — часто ее называют межгалактической средой или сокращенно МГС (IGM), — представляет собой горячий и ионизированный водород (водород, утративший свои электроны) с некоторым количеством таких более тяжелых элементов, как углерод, кислород и кремний. Хотя все эти элементы, как правило, светятся не так ярко и остаются невидимыми, ученые знают о том, что они там находятся по результатам анализа того следа, который они оставляют в лучах проходящего света.

Контекст

Живое существо размером с галактику?

Air&Space: как взвесить галактику

Поскольку наиболее удаленные регионы межгалактической среды будут вечно изолированы от соседних галактик в процессе расширения вселенной, то более «пригородные» регионы играют важную роль в галактической жизни. Под воздействием галактического гравитационного притяжения межгалактическая среда медленно втягивается в галактику со скоростью одной солнечной массы (равняется массе одного солнца) в год, и это примерно соответствует скорости формирования звезд на диске Млечного Пути.

«Межгалактическая среда — это газ, который питает звездные формации в галактиках, — сказал Шалл. — Если газ, притягиваемый гравитацией, еще не полностью истек, то звездные формации будут медленно останавливаться до тех пор, пока этот газ (в галактике) не закончится».

Для изучения межгалактической среды астрономы также начали обращать внимание на частые всплески радиоизлучения, приходящие из удаленных галактик. Используя обе эти техники, а также результаты изучение квазаров, астрономы продолжают анализировать характеристики межгалактической среды для определения ее меняющейся температуры и плотности.

«С помощью измерения температуры газа мы можем получить ключ к разгадке его происхождения, — сказал Шалл. — Таким образом нам становится понятно, как он нагревался и как он туда попал».

Хотя газ широко распространен между галактиками, там есть и другие элементы, и астрономы обнаружили там звезды. Иногда их называют межгалактическими или дикими (rogue) звездами, и, судя по всему, они были оторваны от своих родных галактик черными дырами, или оторвались в результате столкновения с другими галактиками.

В действительности плавающие в пустотах звезды могут быть достаточно распространенным явлением. В 2012 году в исследовании, опубликованном в журнале «Астрофизикал джорнэл» (Astrophysical Journal), были перечислены более 650 таких звезд на краю Млечного Пути, а, по некоторым оценкам, там могут быть триллионы подобных звезд.

«Наши результаты, полученные в рамках Эксперимента с космическим инфракрасным фоном (Cosmic Infrared Background Experiment), показывают, что почти половина звездного света в качестве источника имеют звезды, расположенные за пределами галактик, — отметил в беседе с корреспондентом веб-сайта „Лайв сайенс» Майкл Земков (Michael Zemcov) из Рочестерского технологического института (Rochester Institute of Technology), который в 2014 году опубликовал результаты своих исследований в журнале „Сайенс» (Science). — Однако остается открытым вопрос о том, сколько там всего межгалактических звезд».

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Источник

Что находится за пределами Солнечной системы?

Космические зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили человечеству познакомиться с Солнечной системой. До запуска аппаратов в 1977 году мы практически ничего не знали о большинстве планет нашего галактического дома. Как пишет в своей книге «Голубая точка. Космическое будущее человечества» астроном и популяризатор науки Карл Саган, «эти аппараты поведали нам о чудесах других миров, об уникальности и хрупкости нашего, о рождениях и закатах. Они открыли нам отдаленные уголки Солнечной системы. Именно они исследовали тела, которые, возможно, станут родиной наших далеких потомков». Сегодня, 43 года спустя «Вояджеры» по-прежнему бороздят космические просторы и отправляют на Землю данные о том, что их окружает – таинственное, темное межзвездное пространство. Будучи первыми искусственными объектами, покинувшими нашу Солнечную систему, «Вояджеры» рискуют вторгнуться на неизведанную территорию, находящуюся в миллиардах километров от дома. Ни один другой космический корабль еще не заплывал так далеко в космический океан.

За пределами сферы влияния нашей звезды скрывается холодное, таинственное межзвездное пространство

Если считать пределом Солнечной системы расстояние, на котором наша звезда больше не может удерживать на орбитах какие-либо тела, то «Вояджеры» проведут в ней еще десятки тысяч лет.

Астроном, астрофизик, популяризатор науки Карл Саган («Голубая точка. Космическое будущее человечества»).

Что такое межзвездное пространство?

Вдали от защитных объятий Солнца край Солнечной системы кажется холодным, пустым и безжизненным местом. Неудивительно, что зияющее пространство между нами и ближайшими звездами долгое время казалось пугающе огромным пространством небытия. До недавнего времени это было место, куда человечество могло заглянуть лишь издалека.

Астрономы уделяли межзвездному пространству лишь мимолетное внимание, предпочитая вместо этого сконцентрировать внимание телескопов на светящихся массах соседних звезд, галактик и туманностей. Между тем оба «Вояджера» до сих пор отправляют на Землю данные из этой странной области, которую мы называем межзвездным пространством.

На протяжении последнего столетия ученые строили картину того, из чего состоит межзвездная среда, в основном благодаря наблюдениям с помощью радио и рентгеновских телескопов. Они обнаружили, что межзвездное пространство состоит из чрезвычайно диффузных ионизированных атомов водорода, пыли и космических лучей, перемежающихся плотными молекулярными облаками газа, которые считаются местом рождения новых звезд.

Но его точная природа непосредственно за пределами нашей Солнечной системы была в значительной степени загадкой, главным образом потому, что Солнце, все планеты и пояс Койпера содержатся в гигантском защитном пузыре, образованном солнечным ветром, известным как гелиосфера.

Когда Солнце и окружающие его планеты проносятся через галактику, этот пузырь ударяется о межзвездную среду, как невидимый щит, удерживая большинство вредных космических лучей и других материалов.

Размер и форма гелиосферного пузыря изменяются по мере прохождения через различные области межзвездной среды. На изображении показао местоположение космических аппаратов «Вояджер-1″и «Вояджер-2».

Но его спасательные свойства также затрудняют изучение того, что лежит за пределами гелиосферы. Вот почему по мнению некоторых ученых единственный способ получить представление о межзвездном пространстве – это улететь далеко от Солнца, оглянуться назад и получить изображение из-за пределов гелиосферы. Но это не простая задача – по сравнению со всей галактикой Млечный Путь наша Солнечная система выглядит меньше, чем рисовое зернышко, плавающее посреди Тихого океана. И все же, «Вояджеры» находятся далеко от внешнего края гелиосферы.

Еще больше интересных статей о том, какие тайны Солнечной системы открыли роботизированные зонды «Вояджер», читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Гелиосфера и солнечный ветер

Гелиосфера, как выяснили ученые, неожиданно велика, что говорит о том, что межзвездная среда в этой части галактики менее плотна, чем считалось раньше. Солнце прорезает путь через межзвездное пространство, словно корабль, движущийся по воде, создавая «носовую волну» и протягивая за ней след, возможно, с хвостом (или хвостами) в форме, подобной форме комет. Оба Вояджера прошли через «нос» гелиосферы, и поэтому не предоставили никакой информации о хвосте.

«По оценкам «Вояджеров», гелиопауза имеет толщину около одной астрономической единицы (149 668 992 километров, что составляет среднее расстояние между Землей и Солнцем). На самом деле это не поверхность. Это регион со сложными процессами. И мы не знаем, что там происходит,» – рассказал BBC.com Джейми Рэнкин, исследователь из Принстонского университета.

Солнечным ветром исследователи называют поток ионизированных частиц, исходящих из солнечной коры (со скоростью 300—1200 км/с) в окружающее космическое пространство. Солнечный ветер – один из основных компонентов межпланетной среды.

Так, в представлении художника, выглядит солнечная буря, обрушившаяся на Марс.

И хотя всплески солнечного ветра могут предоставить ученым интересные данные о том, что происходит в межзвездном пространстве, они, по-видимому, оказывают удивительно небольшое влияние на общий размер и форму гелиосферы.

Оказывается, то, что происходит вне гелиосферы, имеет гораздо большее значение, чем то, что происходит внутри нее.

Солнечный ветер может нарастать или ослабевать с течением времени, не оказывая существенного влияния на пузырь. Но если этот пузырь переместится в область галактики с более плотным или менее плотным межзвездным ветром, то он начнет сжиматься или расти. Ну что же, надеемся, что «Вояджеры» еще долго будут отправлять на Землю данные о том, что их окружает, а мы с вами наконец подробнее узнаем о том, что именно происходит в этом таинственном межзвездном пространстве.

Источник

Межгалактическое пространство: что находится между галактиками?

Содержание:

Но разве это единственная галактика во Вселенной? Нет, конечно нет. До недавнего времени было подсчитано, что Вселенная может содержать до 2 миллионов миллионов галактик. И хотя недавно, в 2021 году, эта оценка снизилась до нескольких сотен миллиардов, количество галактик во Вселенной по-прежнему огромно.

Но что именно находится в этом межгалактическом пространстве? Является ли пространство между галактиками чистым вакуумом? Какие у него расстояния? Почему галактики отделяются друг от друга? Будьте готовы к тому, что ваша голова взорвется, ведь сегодня мы покинем наш Млечный Путь и погрузимся в удивительные (и очень темные) секреты межгалактического пространства.

Что такое межгалактическое пространство?

По факту, вся материя в галактике сохраняет свою сплоченность благодаря существованию в центре масс сверхмассивной черной дыры с таким огромным гравитационным притяжением, что он захватывает все звезды в галактике (и, между прочим, астрономические объекты, вращающиеся вокруг этих звезд) на своей орбите.

Не вдаваясь в подробности, наше Солнце и до 400 000 миллионов звезд в Млечном Пути вращаются вокруг Стрельца A, сверхмассивной черной дыры диаметром 44 миллиона км и массой, эквивалентной 4 300 000 Солнцам, что благодаря своей притягательной силе позволяет Солнце, несмотря на то, что оно находится на расстоянии 25 000 световых лет от центра Млечного Пути, вращается вокруг него со скоростью 252 км / с, совершая один оборот по орбите каждые 200 миллионов лет.

Но тогда, если вся материя находится внутри галактик, что между ними? Что в межгалактическом пространстве? Расстояния, разделяющие галактики, огромны. Намного больше, чем в любой галактике. Фактически, если бы мы могли видеть Вселенную во всей ее полноте, галактики были бы небольшими островами в океане пустоты.

Не идя дальше, наш Млечный Путь находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от Андромеды, ближайшей к нам галактики.. Один световой год равен 9 460 730 472 580 км, то есть расстоянию, которое свет проходит при скорости 300 000 км / с за один год. Если умножение этого на 52 850 световых лет, которые измеряют нашу галактику от конца до конца, уже безумие, представьте, что умножьте это на 2500000 световых лет, которые отделяют нас от Андромеды. Вот насколько необъятно, подавляюще и устрашающе межгалактическое пространство.

Межгалактическая среда, блуждающие звезды и сверхскоростные планеты: что между галактиками?

Поняв, что такое межгалактическое пространство, и представив в перспективе (в пределах возможностей нашего человеческого разума) обширность пространства между галактиками, пора ответить на большой вопрос: что находится между галактиками?

И прежде чем продолжить, сделайте заявление, которое наверняка взорвет вам голову: несмотря на то, что он практически пустой, межгалактическое пространство содержит вместе больше материи, чем все галактики во Вселенной, вместе взятые. Как это возможно? Ну, потому что, хотя плотность материи ничтожна, глобальное расширение «пустоты» (которое, как мы уже видим, не так уж пусто) настолько огромно, что и общая материя тоже огромна.

Фактически, по оценкам, сумма всей материи, присутствующей в межгалактическом пространстве, будет составлять до 80% барионной материи во Вселенной, которая является обычной материей, с которой мы можем взаимодействовать (тогда есть темная материя. и другие безумные вещи, в которые мы сегодня не войдем).

Но насколько тонко мы об этом говорим? Плотность материи уменьшается по мере удаления от галактик. В точках с более низкой плотностью речь идет об 1 атоме водорода на кубический метр.. Чтобы понять эту низкую плотность, представьте, что в кубическом метре воздуха, которым вы дышите, содержится 5 x 10 ^ 22 атомов водорода. То есть, если в кубическом метре атмосферного воздуха содержится 50 000 триллионов атомов водорода, то в кубическом метре самой пустой точки межгалактического пространства находится 1 атом. Или даже меньше. Удивительный.

Но на этом удивительные вещи не заканчиваются. И именно в этой практически «пустоте» есть вещи. И именно здесь мы должны поговорить о трех увлекательных концепциях: межгалактическая среда, блуждающие звезды и сверхскоростные планеты. Будьте готовы, потому что приближаются кривые.

1. Межгалактическая среда.

Эта межгалактическая среда будет состоять в основном из ионизированного газообразного водорода и при высокой температуре со «следами» других более тяжелых элементов, таких как углерод, кислород или кремний. Считается, что водород, образующий эти ионизированные плазменные волокна, возник в результате самого Большого взрыва, в то время как более тяжелые элементы были выброшены из галактик через туманности.

Как бы то ни было, эти нити космической плазмы их нельзя увидеть напрямую, так как у них недостаточно энергии, чтобы светиться, но это не значит, что их нельзя обнаружить. Фактически, с открытием первых квазаров (очень странных, далеких и, следовательно, древних астрономических объектов, содержащих черную дыру и излучающих огромное количество энергии во всем электромагнитном спектре), астрономы увидели, что исходящий от них свет был не таким, каким он был. должно быть.

Во время своего путешествия через межгалактическое пространство что-то поглотило часть этого света. Виновный? Точно. Ионизированный газ межгалактической среды. Впоследствии их исследование позволило определить, что именно эта межгалактическая среда делает пространство между галактиками непустым и что в целом оно содержит больше материи, чем все галактики Вселенной вместе взятые.

И хотя есть области этой межгалактической среды, которые из-за расширения пространства Вселенной обречены быть удаленными (и все более удаленными) от окружающих ее галактик, части, наиболее близкие к галактикам, играют очень важную роль. в них. И это эта межгалактическая среда накапливается в галактиках со скоростью примерно в одну солнечную массу в год.. Межгалактическое пространство, которое мы считали пустым, дает нам ингредиенты (в виде газообразного водорода) для рождения новых звезд. «Пустота» между галактиками дает жизнь галактикам.

Космическая паутина, заполняющая пространство между галактиками.

2. Блуждающие звезды

Каким бы впечатляющим ни было межгалактическое окружение, это не единственное, что находится между галактиками. Есть еще звезды. Да как вы это слышите. На самом деле, по оценкам астрономов, половина звезд Вселенной была бы потеряна посреди необъятности межгалактического пространства, обреченные блуждать вечно и до самой своей смерти в пустоте между галактиками.

Но как это возможно? Ну, в основном двумя способами. Как гравитационное притяжение черной дыры, так и столкновение с другой звездой может привести к выбросу звезды, жертвы невообразимой силы, с орбиты вокруг сверхмассивной черной дыры в центре ее галактики.

Эти звезды, что Их называют убегающими звездами, они могут путешествовать со скоростью более 2,4 млн км / ч., будучи обреченными рано или поздно покинуть пределы своей галактики. Не имея ничего, с чем можно было бы гравитационно взаимодействовать, эта звезда в конечном итоге войдет в межгалактическое пространство, и в этот момент она известна как блуждающая звезда.

3. Гиперскоростные планеты.

После того, как вы увидели то, что мы видели о звездах, у вас должен возникнуть вопрос: не могут ли быть блуждающие планеты? И ответ ясен: да. Исследования показывают, что в межгалактическом пространстве могут быть миллиарды планет, которые, как блуждающие звезды, бесцельно блуждают в пространстве между галактиками..

Когда это происходит, ее называют планетой кочевников и, как следует из названия, она обречена на бесцельное блуждание. Считается, что планет-кочевников может быть в 100000 раз больше, чем звезд в Млечном Пути.. А звезд в Млечном Пути давайте вспомним, что их может быть до 400 миллиардов. Итак, мы сталкиваемся с невообразимым количеством планет, бесцельно блуждающих по галактике.

Много раз эта планета оказывалась в ловушке гравитации какой-то другой звезды в своей галактике, поэтому она «принималась» в новой Солнечной системе (помните, что Солнце может использоваться для любой другой звезды в планетной системе). Но есть и другие, кому не повезло.

Некоторых ловят беглые звезды что мы видели раньше. И, очевидно, это заставит кочевую планету покинуть галактику со скоростью, которая из-за гравитационного воздействия звезды может составить почти 50 миллионов км / ч. В то время кочевая планета считается сверхскоростной планетой, которую также можно изгнать из своей галактики.

Сколько миров во Вселенной будет изгнано в межгалактическое пространство, обречено вечно блуждать в необъятном пространстве между галактиками, пока они не станут не чем иным, как холодной и темной скалой, затерянной в Космосе? Без сомнения, Вселенная завораживает. Но это тоже может быть страшно.

Культура Панамы: традиции, обычаи, гастрономия, религия

Источник