26.3: Mali ya Galaxi
- Page ID
- 176541
Malengo ya kujifunza
Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:
- Eleza njia ambazo wanaastronomia wanaweza kukadiria wingi wa galaxy
- Tabia kila aina ya galaxy kwa uwiano wake wa wingi hadi mwanga
Mbinu ya kupata wingi wa galaxi kimsingi ni sawa na ile iliyotumika kukadiria masi ya Jua, nyota, na galaxi yetu wenyewe. Tunapima jinsi vitu vya haraka katika maeneo ya nje ya galaksi vinavyozunguka katikati, halafu tunatumia habari hii pamoja na sheria ya tatu ya Kepler kuhesabu kiasi gani cha masi kilicho ndani ya obiti hiyo.
Misa ya Galaxi
Wanaastronomia wanaweza kupima kasi ya mzunguko katika galaxi za ond kwa kupata spectra ya nyota ama gesi, na kutafuta mabadiliko ya wavelength yanayotokana na athari ya Doppler. Kumbuka kwamba kitu cha haraka kinaendelea kuelekea au mbali na sisi, zaidi ya mabadiliko ya mistari katika wigo wake. Sheria ya Kepler, pamoja na uchunguzi huo wa sehemu ya galaksi ya Andromeda ambayo ni angavu katika nuru inayoonekana, kwa mfano, inaonyesha kuwa na masi ya galaksi ya\(4 \times 10^{11}\)\(M_{\text{Sun}}\) takriban (nyenzo za kutosha kutengeneza nyota bilioni 400 kama Jua).
Masi ya jumla ya galaxy ya Andromeda ni kubwa zaidi kuliko hii, hata hivyo, kwa sababu hatujajumuisha wingi wa nyenzo ambazo ziko zaidi ya makali yake inayoonekana. Kwa bahati nzuri, kuna vitu vichache - kama vile nyota zilizotengwa, makundi ya nyota, na galaxi za satelaiti — zaidi ya makali yanayoonekana ambayo inaruhusu wanaastronomia kukadiria ni kiasi gani cha ziada kinachofichwa huko nje. Uchunguzi wa hivi karibuni unaonyesha kwamba kiasi cha jambo giza zaidi ya makali inayoonekana ya Andromeda inaweza kuwa kubwa kama masi ya sehemu angavu ya galaxi. Hakika, kwa kutumia sheria ya tatu ya Kepler na kasi ya galaxi zake za satelaiti, galaksi ya Andromeda inakadiriwa kuwa na wingi karibu na\(1.4 \times 10^{12}\)\(M_{\text{Sun}}\). Masi ya Galaxy ya Milky Way inakadiriwa kuwa\(8.5 \times 10^{11}\)\(M_{\text{Sun}}\), na hivyo Milky Way yetu inageuka kuwa ndogo kuliko Andromeda.
Galaksi za duaradufu hazizunguki kwa njia ya utaratibu, hivyo hatuwezi kuamua kasi ya kuzunguka; kwa hiyo, ni lazima tutumie mbinu tofauti kidogo ili kupima masi yao. Nyota zao bado zinazunguka kituo cha galactic, lakini si kwa njia iliyopangwa ambayo inaonyesha spirals. Kwa kuwa galaxi za duaradufu zina nyota ambazo zina umri wa miaka mabilioni, tunaweza kudhani kuwa galaksi zenyewe haziruka mbali. Kwa hiyo, kama tunaweza kupima kasi mbalimbali ambazo nyota zinahamia katika njia zao kuzunguka katikati ya galaksi, tunaweza kuhesabu kiasi gani galaksi lazima iwe na ili kushikilia nyota ndani yake.
Katika mazoezi, wigo wa galaxy ni composite ya nyota zake nyingi, ambazo mwendo tofauti huzalisha mabadiliko tofauti ya Doppler (baadhi nyekundu, baadhi ya bluu). Matokeo yake ni kwamba mistari tunayoona kutoka galaxy nzima ina mchanganyiko wa mabadiliko mengi ya Doppler. Wakati nyota zingine zinatoa mabadiliko ya blue na nyingine zinatoa mabadiliko ya redshifts, zinaunda kipengele pana au pana cha kunyonya au chafu kuliko mistari sawa katika galaxi ya nadharia ambayo nyota hazikuwa na mwendo wa orbital. Wanaastronomia huita mstari huu wa uzushi unaoenea. Kiasi ambacho kila mstari hupanua inaonyesha kasi ya kasi ambayo nyota zinahamia kwa heshima na katikati ya galaxy. Upeo wa kasi unategemea, kwa upande wake, nguvu ya mvuto inayoshikilia nyota ndani ya galaxi. Kwa habari kuhusu kasi, inawezekana kuhesabu wingi wa galaxy ya elliptical.
\(\PageIndex{1}\)Jedwali linafupisha wingi wa raia (na mali nyingine) za aina mbalimbali za galaxi. Kushangaza kutosha, galaxi nyingi na ndogo zaidi ni ellipticals. Kwa wastani, galaxi isiyo ya kawaida ina molekuli kidogo kuliko spirals.
| Tabia | Spirals | Ellipticals | Regulars |
|---|---|---|---|
| Misa (\(M_{\text{Sun}}\)) | \(10^9\)kwa\(10^{12}\) | \(10^5\)kwa\(10^{13}\) | \(10^8\)kwa\(10^{11}\) |
| Kipenyo (maelfu ya miaka ya mwanga) | 15 hadi 150 | 3 hadi>700 | 3 hadi 30 |
| Mwangaza (\(L_{\text{Sun}}\)) | \(10^8\)kwa\(10^{11}\) | \(10^6\)kwa\(10^{11}\) | \(10^7\)kwa\(2 \times 10^9\) |
| Idadi ya nyota | Wazee na vijana | Old | Wazee na vijana |
| Interstellar jambo | Gesi na vumbi | Karibu hakuna vumbi; gesi kidogo | Gesi nyingi; wengine wana vumbi kidogo, vumbi vingi |
| Uwiano wa Misa hadi mwanga katika sehemu inayoonekana | 2 hadi 10 | 10 hadi 20 | 1 hadi 10 |
| Uwiano wa Misa hadi mwanga kwa jumla ya galaxy | 100 | 100 | ? |
Uwiano wa Misa hadi Mwanga
Njia muhimu ya kuashiria galaxy ni kwa kutambua uwiano wa wingi wake (katika vitengo vya wingi wa Jua) kwa pato lake la mwanga (katika vitengo vya mwanga wa jua). Nambari moja hii inatuambia takribani ni aina gani ya nyota zinazounda idadi kubwa ya galaksi, na pia inatuambia iwapo kuna mambo mengi ya giza. Kwa nyota kama Jua, uwiano wa wingi hadi mwanga ni 1 kwa ufafanuzi wetu.
Galaxi, bila shaka, hazijumuishwa kabisa na nyota zinazofanana na Jua. Idadi kubwa ya nyota ni ndogo sana na chini ya kung'aa kuliko Jua, na kwa kawaida nyota hizi zinachangia zaidi ya masi ya mfumo bila uhasibu kwa nuru nyingi sana. Uwiano wa wingi hadi mwanga kwa nyota za chini ni kubwa kuliko 1 (unaweza kuthibitisha hili kwa kutumia data katika Jedwali\(18.4.2\) katika Sehemu ya 18.4). Kwa hiyo, uwiano wa wingi na mwanga wa galaxi pia kwa ujumla ni mkubwa kuliko 1, na thamani halisi kulingana na uwiano wa nyota za masi kubwa hadi nyota za chini.
Galaxi ambazo umbo la nyota bado linatokea huwa na nyota nyingi kubwa, na uwiano wao wa wingi hadi mwanga huwa katika umbali wa 1 hadi 10. Galaxies yenye zaidi ya idadi ya watu wakubwa ya stellar, kama vile ellipticals, ambayo nyota kubwa tayari imekamilisha mageuzi yao na wameacha kuangaza, kuwa na uwiano wa wingi hadi mwanga wa 10 hadi 20.
Lakini takwimu hizi zinarejelea tu sehemu za ndani, za wazi za galaxies (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Katika Galaxy ya Milky Way na hapo juu, tulijadili ushahidi wa jambo la giza katika mikoa ya nje ya Galaxy yetu wenyewe, ikiendelea mbali zaidi kutoka kituo cha galactic kuliko nyota angavu na gesi. Vipimo vya hivi karibuni vya kasi ya mzunguko wa sehemu za nje za galaxi zilizo karibu, kama vile galaxi ya Andromeda tuliyojadiliwa hapo awali, zinaonyesha kwamba wao pia wana mgawanyo wa dutu la giza karibu na diski inayoonekana ya nyota na vumbi. Jambo hili kwa kiasi kikubwa lisiloonekana linaongeza kwa wingi wa galaxi huku hakichangia chochote kwenye mwanga wake, na hivyo kuongeza uwiano wa wingi hadi mwanga. Ikiwa jambo la giza lisiloonekana lipo kwenye galaxy, uwiano wake wa wingi hadi mwanga unaweza kuwa juu kama 100. Uwiano wa molekuli hadi nuru mbili tofauti unaopimwa kwa aina mbalimbali za galaxi hutolewa katika Jedwali\(\PageIndex{1}\).
Vipimo hivi vya galaxi nyingine vinasaidia hitimisho lililofikiwa tayari kutoka kwa tafiti za mzunguko wa galaxy yetu wenyewe—yaani, kwamba nyenzo nyingi ulimwenguni haziwezi kuzingatiwa moja kwa moja katika sehemu yoyote ya wigo wa sumakuumeme. Uelewa wa mali na usambazaji wa jambo hili lisiloonekana ni muhimu kwa ufahamu wetu wa galaxi. Inakuwa wazi na wazi kwamba, kwa njia ya nguvu ya mvuto inavyofanya, jambo la giza lina jukumu kubwa katika malezi ya galaxy na mageuzi mapema. Kuna sambamba ya kuvutia hapa kati ya wakati wetu na wakati ambapo Edwin Hubble alikuwa akipokea mafunzo yake katika astronomia. Kufikia mwaka wa 1920, wanasayansi wengi walifahamu kwamba astronomia ilisimama ukingoni mwa mafanikio muhimu—ikiwa tu asili na tabia ya nebulae inaweza kutatuliwa kwa uchunguzi bora zaidi. Kwa namna hiyo, wanaastronomia wengi leo wanahisi kuwa tunaweza kufungwa kwa ufahamu wa kisasa zaidi wa muundo mkubwa wa ulimwengu - ikiwa tu tunaweza kujifunza zaidi kuhusu asili na mali ya jambo la giza. Ukifuata makala za astronomia katika habari (kama tunavyotumaini utakavyopenda), unapaswa kusikia zaidi kuhusu jambo la giza katika miaka ijayo.
Muhtasari
Misa ya galaxi za ond huamua kutoka kwa vipimo vya viwango vyao vya mzunguko. Misa ya galaxi ya duaradufu hukadiriwa kutokana na uchambuzi wa mwendo wa nyota ndani yake. Galaxi zinaweza kuwa na uwiano wao wa wingi hadi mwanga. Sehemu zenye mwangaza wa galaxi zilizo na nyota zenye uundaji wa nyota huwa na uwiano wa wingi hadi mwanga kati ya 1 hadi 10; sehemu zenye mwangaza wa galaxi za duaradufu, ambazo zina nyota za zamani tu, huwa na uwiano wa wingi hadi mwanga wa 10 hadi 20. Uwiano wa wingi hadi mwanga wa galaxi nzima, ikiwa ni pamoja na mikoa yao ya nje, ni ya juu kama 100, inayoonyesha kuwepo kwa jambo kubwa la giza.
faharasa
- uwiano wa molekuli hadi mwanga
- uwiano wa molekuli jumla ya galaxy kwa mwanga wake wa jumla, kwa kawaida huonyeshwa katika vitengo vya molekuli ya jua na mwanga wa jua; uwiano wa wingi hadi mwanga hutoa dalili mbaya ya aina za nyota zilizomo ndani ya galaxy na ikiwa kuna kiasi kikubwa cha suala la giza