Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

12.07.2019
15:01

Раскрыты детали наступающей климатической катастрофы

12.07.2019
14:51

Найден опровергающий законы физики объект

12.07.2019
14:07

Пересмотрены сроки появления человечества на Земле

12.07.2019
10:14

"Хорошо, что есть Дмитрий Быков" - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

11.07.2019
19:03

К 2100 году население Земли году достигнет 11 млрд человек

11.07.2019
18:59

Умные удобрения сократят глобальное потепление

11.07.2019
18:56

«Водород — это ключ к безуглеродной экономике»

11.07.2019
18:38

О русском происхождении слова масса.

11.07.2019
18:33

Искусственный интеллект способен моделировать квантовые системы без привлечения масштабных вычислительных мощностей

11.07.2019
18:29

Пхоханское землетрясение 2017 года заставило пересмотреть подходы к оценке рисков геотермальной энергетики

11.07.2019
15:54

Результаты проекта Galaxy Zoo заставляют пересмотреть теорию образования спиральных рукавов галактик

    В 1924 году Эдвин Хаббл окончательно доказал, что во Вселенной есть и другие галактики помимо нашего Млечного Пути. В 1926 году он опубликовал первый вариант классификации галактик по их внешнему виду и строению. Эта классификация уточнялась в течение всего XX века и в итоге стала общепринятой. Однако новое исследование, использовавшее результаты работы проекта гражданской науки Galaxy Zoo, участники которого вручную классифицировали тысячи галактик, показало, что здесь далеко до полной ясности. Выяснилось, что зависимость между массой балджа галактики и плотностью спиральных рукавов на самом деле не является прямой, как считалось ранее: у галактик с небольшим балджем рукава бывают как слабо, так и плотно намотаны вокруг центра. Из-за этого, по-видимому, надо пересматривать и теории формирования рукавов в спиральных галактиках.

    В последнее десятилетие XIX века астрономы стали подозревать, что обнаруженные в середине того века «спиральные туманности» (тут надо оговориться, что несколько ближайших галактик — Большое и Малое Магеллановы облака, Туманность Андромеды и галактика Треугольника — были известны еще в средние века, но об их истинной природе ученые не догадывались), которые в то время можно было наблюдать только в несколько самых крупных телескопов, могут быть такими же звездными системами (галактиками их тогда еще не называли), как и наш Млечный Путь. Чтобы доказать это, нужно было узнать расстояние до этих структур, поскольку небольшая планетарная туманность в пределах нашей Галактики и огромная спиральная галактика, удаленная от нас на миллионы световых лет, будут иметь одинаковый угловой размер и выглядеть очень похоже.

    Дискуссии велись не один десяток лет (см., например, Большой спор), а окончательную точку в них поставил в 1924 году Эдвин Хаббл (Edwin Hubble). Имея доступ к самому совершенному на тот момент телескопу — 2,5-метровому телескопу Хокера в обсерватории Маунт-Вилсон, он первым разглядел отдельные переменные звезды в этих туманностях и, использовав установленную за несколько лет до этого зависимость между светимостью звезды и периодом ее пульсаций, смог надежно установить, что эти звезды и туманности не могут находиться в Млечном Пути, а значит, представляют собой отдельные, очень удаленные от нас структуры, которые мы сейчас называем галактиками. Этот поразительный результат настолько увеличивал размеры известной человечеству Вселенной, что был впервые опубликован — неслыханное дело — не в научном журнале, а в газете The New York Times в виде небольшой заметки Finds Spiral Nebulae Are Stellar Systems. Dr. Hubbell confirms view that they are ‘Island Universes’ similar to our own (ее полный текст можно прочитать здесь). Забавно, что репортер ошибся в написании фамилии Хаббла.

    В 1926 году в Astrophysical Journal вышла ставшая знаменитой статья Хаббла, в которой была предложена первая классификация галактик (E. P. Hubble, 1926. Extragalactic nebulae). Он разделил галактики по внешнему виду на эллиптические и спиральные. Эллиптические галактики он классифицировал по степени вытянутости (от сферических, E0, до сигарообразных, E7), а спиральные, в свою очередь, — на два подтипа: с перемычкой (по-английски bar, SB) и без нее (S). В этой статье также высказывалась сильная идея о том, что существуют еще не открытые на тот момент галактики переходного типа — линзовидные (обозначенные S0). Ветвь эллиптических и две ветви спиральных галактик встречались как раз в точке S0, образуя знаменитый камертон Хаббла (рис. 1).

    Спиральные галактики (и с баром, и без него) делились на 3 класса в зависимости от размера внутренней, наиболее яркой части, которая имеет сферическую форму и называется балджем, а также от степени закрученности спиралей вокруг нее: галактики классов Sa и SBa имеют самый большой балдж и самую плотную намотку спиральных рукавов, затем идут классы Sb и SBb, а у галактик из классов Sc и SBc балдж, как правило, трудно различим, а рукава слабо закручены.

    Как видно, уже в самом начале исследования спиральных галактик была замечена связь между размерами балджа и формой спиралей: чем более выражен балдж, тем сильнее намотаны на него спирали.

    Несмотря на то, что многие предположения Хаббла об эволюции галактик (например, о переходе эллиптических галактик в спиральные по мере развития) позже не нашли подтверждения и были отвергнуты научным сообществом, сама классификация оказалась очень удобной. Второй половине XX века в работах Аллана Сэндиджа и Жерара де Вокулера были установлены более четкие критерии классификации, добавлен еще один класс спиральных галактик с самым тусклым балджем (Sd), а камертон Хаббла был окончательно утвержден в качестве удобной и универсальной классификации галактик, вошедшей во все учебники по астрономии.

    Дальнейшее накопление наших знаний о галактиках показало удивительно тесную связь между морфологией (фактически — орбитами звезд) галактики и ее эволюционным путем. Это значит, что благодаря классификации можно многое сказать об истории галактики (как в ней шло звездообразование, были ли столкновения с другим галактиками, как менялись содержание газа и полная звездная массы и т. д.) в тех случаях, когда другой информации нет. В итоге со временем некоторые свойства галактик стали определять просто исходя из ее классификации: сначала после визуальной классификации относить ее к одному из типов (например, к типу SBc), а потом из этого выводить соотношения между массами различных ее компонентов (балдж, спиральные рукава, гало) и другие характеристики (даже средний возраст ее звездного населения).

    Возникает вопрос: а насколько такой подход правомочен? Насколько можно доверять классификации, которая была составлена по результатам исследований нескольких сотен галактик (в оригинальной работе Хаббл анализировал всего около трех сотен галактик)?

    Сейчас, в эпоху Big Data, количество известных галактик превысило несколько десятков миллионов и очень соблазнительно использовать этот объем информации для уточнения и перепроверки некоторых старых гипотез и теорий, на которые принято полагаться в астрономическом сообществе. Несмотря на то, что автоматические классификаторы, использующие машинное обучение, уже существуют и помогают в работе, для точной и надежной классификации все еще нужны люди — много людей, и даже астрономов всей планеты тут не хватит. На помощь приходит так называемая гражданская наука — привлечение добровольцев, многие из которых могут не иметь специального образования, для решения научных задач: в 2007 году был основан проект Galaxy Zoo, участники которого должны были помочь с визуальной классификацией галактик Слоановского цифрового обзора неба (SDSS).

    Для них подготовили специальные цветные снимки галактик, полученные наложением оригинальных снимков, сделанных в трех разных фильтрах. Эти снимки нужно описывать, отвечая на вопросы вроде «Галактика эллиптическая или спиральная?», «Видите ли вы признаки перемычки?», «Есть ли на снимке признаки спиральных рукавов?», «Насколько велик балдж по сравнению со всей галактикой?» одним из предложенных вариантов ответа. Несмотря на кажущуюся простоту вопросов, участники проекта, фактически, повторили работу Эдвина Хаббла, только на намного большем числе объектов: вместо трех сотен галактик, учтенных в оригинальной работе Хаббла, на этот раз были классифицированы почти 300 000 галактик — в том числе намного более тусклых и меньших по размеру. Поскольку любой человек — неважно, астроном он или нет — может ошибиться, то каждую галактику независимо классифицировали 40 человек и ее финальное описание определялась с учетом разброса мнений.

    Работу участников проекта Galaxy Zoo проанализировала группа астрономов под руководством Карен Мастерс (Karen L. Masters) из Хаверфордского колледжа. К их удивлению обнаружилось, что существующая классификация по Хабблу не точна, а значит определение физических характеристик галактики по ее принадлежности к тому или иному классу может приводить к ошибкам.

    Как говорилось выше, разделение спиральных галактик по классам Sa, Sb, Sc, Sd было завязано одновременно на размер балджа и на степень закрученности спиральных рукавов. В неоднозначных случаях классификация определялась именно по закрученности: например, если балдж не очень большой и, скорее, соответствует типу Sс, но при этом спиральные рукава плотно намотаны, то галактику относили к типу Sa. Сейчас стало понятно, что закрутку рукавов нельзя использовать в качестве надежного критерия и надо опираться только на размер балджа.

    Чтобы показать это, авторы статьи охарактеризовали степень «намотки» спиральных рукавов через численный параметр wavg: при wavg = 1,0 рукава очень плотно прилегают к балджу, а при wavg = 0,0 — расходятся от него достаточно просторно. Размеры балджа определяются параметром Bavg, который меняется от нуля (для галактик без балджа) до единицы (для галактик, в которых балдж является самой значительной частью). Мастерс с коллегами значительно проредили изначальный каталог галактик, оставив только те снимки, где галактики не скрыты за областями газа или пыли, а также располагаются так, что структура рукавов и балджей ясно видна, а значит возможность ошибки при классификации минимальна. В итоговую выборку попали только 4830 галактик, но этого количества вполне достаточно, чтобы увидеть несоответствия между существующей теорией и текущими наблюдениями (рис. 3).

    О том, что галактики с массивными балджами могут иметь только туго намотанные спирали, было известно и раньше. Это неудивительно, ведь обычно такие балджи бывают у массивных и ярких галактик, которые можно было уверенно наблюдать еще во времена Хаббла. Галактики же с малым балджем (то есть заведомо менее яркие), как оказалось, могут иметь все возможные типы спиралей. Это наблюдение можно интерпретировать как открытие переменной скорости эволюции спиралей в зависимости от размера балджа (чем он массивнее, тем быстрее спирали, которые изначально могут иметь любую форму, окажутся плотно намотанными и прижатыми к балджу) и, вероятно, оно приведет к смене основной теории, объясняющей формирование спиралей — теории статических волн плотности.

    Эта теория, предложенная в 1964 году астрофизиками Цзя-Цзяо Линем и Фрэнком Шу, впервые дала математическое описание спиральных рукавов как неподвижных участков повышенной звездной плотности, в которые периодически попадают отдельные светила во время своего многомиллионнолетнего обращения вокруг центра галактики. Аналогией этой теории может быть автомобильная пробка, которая сама не движется, хотя машины сначала приближаются к ней на обычной скорости, потом медленно ползут в пробке, а потом снова ускоряются (такие эффекты обсуждаются в задаче Волновые эффекты в пробках). Математические уравнения, описывающие рукава в теории волн плотности, увязывали углы, под которыми спирали намотаны на балдж, с массой галактики (которая напрямую зависит от размера балджа). Немного неуклюжая, эта теория тем не менее смогла дать стройное объяснение долговременности спиралей: все предыдущие модели (а также наш жизненный опыт) показывали, что в любой динамической системе спирали должны исчезать, либо быстро удаляясь от центра, либо наоборот, «наматываясь» на центральную область.

    За последующие 50 лет копились наблюдения и результаты набирающих силу компьютерных симуляций, из которых следовало, что теория Линя и Шу неполна и, возможно, требует пересмотра. Однако результаты симуляций не считаются доказательством в астрофизике, а наблюдения были основаны либо на конкретных галактиках, не вписывающихся в теорию, либо на небольших выборках таких галактик, так что эта теория оставались на плаву.

    Со временем появились теории, в которых поведение спиральных рукавов объясняется приливными силами: в них рукава являются самостоятельными объектами — они гравитационно связывают звезды и вместе со звездами вращаются вокруг центра галактики, изменяясь со временем. Если какая-нибудь из этих теорий верна, то наблюдения, представленные на рис. 3, легко объяснить: в молодых спиральных галактиках изначально могут образовываться спиральные рукава разной формы и закрученности. При этом рукава не являются статическими образованиями, они эволюционируют и плотнее наматываются на галактику под воздействием массы ее центральной части и чем балдж массивнее, тем быстрее это происходит.

    Возможно также, что дополнительно на формирование спиралей играют перемычки (бары), которые есть в ряде галактик — по наблюдениям авторов обсуждаемой статьи, чем более ярко выражена перемычка, тем слабее намотка спиралей в галактике.

    Авторы замечают, что, как это ни удивительно, но через 170 лет после открытия первых спиральных структур в «звездных туманностях», мы все еще не до конца понимаем, как они формируются. На самом деле в уточнении классификации нет ничего страшного: ситуация, когда по мере накопления знаний открываются новые детали, и старая классификация теряет актуальность, не нова — достаточно вспомнить «разжалование» Плутона из планет в карликовые планеты из-за открытия других транснептуновых объектов, орбиты некоторые из которых относительно близки к орбите Плутона.

    Если вы хотите помочь астрономам, то на сайте zooniverse.org есть много активных проектов на выбор: можно искать экзопланеты, звездные скопления в ближайших галактиках, гравитационные линзы, метеоры, коричневые карлики, малые планеты за Нептуном и многое другое.

    По информации https://elementy.ru/novosti_nauki/433496/Rezultaty_proekta_Galaxy_Zoo_zastavlyayut_peresmotret_teoriyu_obrazovaniya_spiralnykh_rukavov_galaktik

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

11.07.2019
15:45

Породы земной мантии могут обладать магнитными свойствами

11.07.2019
15:29

Исследование: как во время сильных извержений вулканов можно изучать состав ядра Земли

11.07.2019
15:22

Луны в других звездных системах могут покидать свои планеты

11.07.2019
15:15

Обнаружены две сверхмассивные черные дыры на пути к столкновению

11.07.2019
15:09

Открытие физиков позволит передавать информацию трионами вместо электронов

11.07.2019
15:03

В РАН рассказали, когда во Вселенной найдут "полного двойника" Земли

11.07.2019
15:02

В РАН рассказали о сотрудничестве России и США в деле освоения Луны

11.07.2019
14:41

Ученые начнут постройку крупнейшего телескопа мира на следующей неделе

11.07.2019
14:01

На краю Солнечной системы у зонда Voyager 2 постепенно падает уровень энергии

<< 41|42|43|44|45|46|47|48|49|50 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList