28.E: Mageuzi na Usambazaji wa Galaxies (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Andrews, B. “Ni nini Galaxy Kujaribu kutuambia?” Astronomia (Februari 2011): 24. Utangulizi wa ufahamu wetu wa maumbo na mageuzi ya aina tofauti za galaxi.

Barger, A. “Mgogoro Midlife ya Cosmos.” Scientific American (Januari 2005): 46. Kwa jinsi wakati wetu unatofautiana na ulimwengu wa mwanzo katika suala la nini galaxi zinavyofanya, na ni jukumu gani la mashimo nyeusi yenye nguvu.

Berman, B. “Ulimwengu Missing.” Astronomia (Aprili 2014): 24. Mapitio mafupi ya jambo la giza, linaweza kuwa nini, na nadharia zilizobadilishwa za mvuto ambazo zinaweza pia kueleza.

Faber, S., na wengine. “Kuangalia nyuma ya Cosmic Dawn.” Sky & Darubini (Juni 2014): 18. Programu ya kuona galaxies mbali zaidi na mwanzo na Hubble.

Geller, M., & Huchra, J. “Ramani ya Ulimwengu.” Sky & Darubini (Agosti 1991): 134. Katika mradi wao ramani eneo la galaxi katika vipimo vitatu.

Hooper, D. “Dark Matter katika Umri Discovery.” Sky & Darubini (Januari 2013): 26. Juu ya majaribio ya kutafuta asili ya suala la giza.

James, C. R. “Hubble Deep Field: Picha Thamani Trilioni Stars.” Astronomia (Novemba 2015): 44. Historia ya kina na matokeo, pamoja Hubble Ultra-Deep Field.

Kaufmann, G., & van den Bosch, F. “Mzunguko wa Maisha ya Galaxies.” Scientific American (Juni 2002): 46. Juu ya mageuzi ya galaxi na jinsi maumbo tofauti ya galaxi yanavyoendelea.

Knapp, G. “Madini mbinguni: Sloan Digital Sky Survey.” Sky & Darubini (Agosti 1997): 40.

Kron, R., & Butler, S. “Stars na Vipande Milele.” Astronomia (Februari 1999): 48. On Sloan Digital Survey.

Kruesi, L. “Tunajua nini kuhusu jambo la giza?” Astronomia (Novemba 2009): 28. Inalenga katika jambo la giza linaweza kuwa na majaribio ya kujua.

Larson, R., & Bromm, V. “Nyota za Kwanza katika Ulimwengu.” Scientific American (Desemba 2001): 64. Katika zama za giza na kuzaliwa kwa nyota za kwanza.

Nadis, S. “Kuchunguza uhusiano wa Galaxy-Black Hole.” Astronomia (Mei 2010): 28. Kuhusu jukumu la mashimo makubwa nyeusi katika mageuzi ya galaxi.

Nadis, S. “Wanaastronomia Wafunua muundo wa siri wa Ulimwengu.” Astronomia (Septemba 2013): 44. Jinsi jambo la giza ni kiunzi ambacho ulimwengu unaoonekana unakaa.

Schilling, G. “Hubble huenda Umbali.” Sky & darubini (Januari 2015): 20. Kutumia lensing ya mvuto na HST ili kuona galaxi za mbali zaidi.

Strauss, M. “Kusoma mipango ya Uumbaji.” Scientific American (Februari 2004): 54. Kwa uchunguzi mkubwa wa galaxies na kile wanachotuambia kuhusu shirika la ulimwengu wa mapema.

Tytell, D. “Uwanja Wide Deep: Kupata Picha Big.” Sky & Darubini (Septemba 2001): 42. Juu ya utafiti wa NOAO wa vitu vya anga kirefu.

Villard, R. “Jinsi Gravity ya Grand Illusion Inaonyesha Ulimwengu.” Astronomia (Januari 2013): 44. Juu ya lensing ya mvuto na nini inatufundisha.

Websites

Bunge la Galaxies: http://jwst.nasa.gov/galaxies.html. Maelezo ya asili ya utangulizi kuhusu galaxi: tunachojua na tunachotaka kujifunza.

Historia fupi ya Lensing Gravitational: www.einstein-online.info/spot... ensing_history. Kutoka Einstein Online.

Miundo ya Cosmic: skyserver.sdss.org/dr1/sw/ast... structures.asp. Kifupi mapitio ukurasa juu ya jinsi galaxies ni kupangwa, kutoka Sloan Survey.

Ugunduzi wa kwanza Gravitational Lens: astrosociety.org/wp-content/u... /ab2009-33.pdf. Na Ray Weymann, 2009.

Gravitational Lensing Uvumbuzi kutoka Hubble Space Telescope: http://hubblesite.org/newscenter/arc...tational-lens/. orodha chronological ya releases habari na picha.

Kundi la mitaa la Galaxies: http://www.atlasoftheuniverse.com/localgr.html. Clickable ramani kutoka Atlas ya mradi Ulimwengu. Angalia pia Virgo Cluster ukurasa wao: http://www.atlasoftheuniverse.com/galgrps/vir.html.

RotCurve: burro.astr.cwru.edu/javalab/r... eWeb/main.html. Jaribu mkono wako kwa kutumia data halisi ya mzunguko wa galaxy Curve kupima halos jambo giza kutumia simulation hii Java applet.

Sloan Digital Sky Survey tovuti: http://classic.sdss.org/. Inajumuisha sehemu zisizo za kiufundi na kiufundi.

Spyglasi katika Ulimwengu: www.spacetescope.org/scienc... ional_lensing/. Hubble ukurasa juu ya lensing mvuto; ni pamoja na viungo kwa video.

Virgo Cluster ya Galaxies: http://messier.seds.org/more/virgo.html. Ukurasa unao na maelezo mafupi na viungo kwenye ramani, picha, nk.

Video

Cosmic uigaji: www.tapir.caltech.edu/~phopki... ies_cosmo.html. Video nzuri na uigaji wa kompyuta wa jinsi galaxi zinavyounda, kutoka kwenye kikundi cha FIRE.

Cosmology ya Ulimwengu wa Mitaa: http://irfu.cea.fr/cosmography. Imesimuliwa flythrough ya ramani za galaxi zinazoonyesha maeneo ya karibu ya ulimwengu (17:35).

Lensing ya mvuto: https://www.youtube.com/watch?v=4Z71RtwoOas. Video kutoka Fermilab, na Dr. Don Lincoln (7:14).

Jinsi Galaxies Walikuwa kupikwa kutoka Supu Primordial: https://www.youtube.com/watch?v=wqNNCm7SNyw. Majadiliano ya umma ya 2013 na Dk. Sandra Faber wa Lick Observatory kuhusu mageuzi ya galaxies; sehemu ya Silicon Valley Astronomia Hotuba Series (1:19:33).

Hubble uliokithiri Deep Field inasubu nyuma mipaka ya Muda na Nafasi: https://www.youtube.com/watch?v=gu_VhzhlqGw Kifupi 2012 video (2:42).

Kuangalia kwa undani katika Ulimwengu katika 3-D: https://www.eso.org/public/videos/eso1507a/. 2015 EsoCast video kuhusu jinsi Telescopes kubwa sana zinazotumika kuchunguza Hubble Ultra-Deep Field na kujifunza zaidi kuhusu galaxi dhaifu na mbali zaidi (5:12).

Milenia Simulation: wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/ga... rgo/milenia. Kompyuta kubwa nchini Ujerumani inafuata mageuzi ya sanduku kubwa la mwakilishi kama ulimwengu unavyozidi.

Filamu za kuruka kupitia muundo mkubwa wa ndani: www.ifa.hawaii.edu/~tully/. By Brent Tully.

Kutoa Mwanga juu ya Dark Matter: https://www.youtube.com/watch?v=bZW_B9CC-gI. 2008 TED majadiliano juu ya galaxies na jambo giza na mwanafizikia Patricia Burchat (17:08).

Sloan Digital Sky Survey maelezo ya jumla sinema: astro.uchicago.edu/cosmus/miradi/sloanmovie/.

Virtual Ulimwengu: https://www.youtube.com/watch?v=SY0bKE10ZDM. Mfano wa MIT wa sehemu ya ulimwengu unaobadilika, na jambo la giza limejumuishwa (4:11).

Wakati Galaksi mbili zinapogongana: www.openculture.com/2009/04/w... s_collide.html. Masimulizi ya kompyuta, ambayo huacha kwa pointi mbalimbali na inaonyesha picha ya Hubble ya mfumo kama huo katika asili (1:37).

Shughuli za Kikundi cha

1. Tuseme wewe maendeleo nadharia ya akaunti kwa ajili ya mageuzi ya New York City. Je kundi lako kujadili kama ingekuwa inafanana na maendeleo ya muundo katika ulimwengu (kama tulivyoielezea katika sura hii). Ni mambo gani ya mfano wako kwa NYC yanafanana na mfano wa astronomia kwa ajili ya ukuaji wa muundo katika ulimwengu? Ni mambo gani hayalingani?
2. Wanaastronomia wengi wanaamini kwamba suala la giza lipo na ni sehemu kubwa ya suala la jumla katika ulimwengu. Wakati huo huo, wataalamu wengi wa astronomia hawaamini kwamba UFO ni ushahidi kwamba tunatembelewa na wageni kutoka ulimwengu mwingine. Hata hivyo wanaastronomia hawajawahi kuona jambo la giza au UFO. Kwa nini unadhani wazo moja linakubaliwa sana na wanasayansi na nyingine sio? Ni wazo gani unadhani linaaminika zaidi? Kutoa hoja yako.
3. Mtu katika kikundi chako anaelezea tafiti za redshift za galaxi kwa rafiki, ambaye anasema hajawahi kusikia ya kupoteza jitihada kubwa. Ni nani anayejali, anauliza, kuhusu muundo mkubwa wa ulimwengu? Je, ni majibu gani ya kikundi chako, na ni sababu gani unaweza kuja na kuweka pesa katika kufikiri jinsi ulimwengu umeandaliwa?
4. Kiongozi wa nchi ndogo lakini tajiri sana anazingatiwa na ramani. Ameweka mkusanyiko mkubwa wa ramani za Dunia, alinunua ramani zote za sayari zingine ambazo wanaastronomia wamekusanyika, na sasa anataka kutuma ramani bora zaidi ya ulimwengu wote. Kikundi chako kinachaguliwa kumshauri. Ni aina gani ya vyombo na tafiti lazima yeye kuwekeza katika kuzalisha ramani nzuri ya ulimwengu? Kuwa kama maalum kama unaweza.
5. Pakua picha ya juu-azimio ya nguzo tajiri ya galaxy kutoka kwenye darubini ya Hubble Space (angalia orodha ya hadithi za habari za lens ya mvuto katika sehemu ya “Kwa Exploration Zaidi”). Angalia kama kundi lako linaweza kufanya kazi pamoja ili kutambua arcs ya mvuto, picha za galaxi za background za mbali zilizopotoshwa na wingi wa nguzo. Ni wangapi unaweza kupata? Je, unaweza kutambua picha yoyote nyingi za galaxy moja background? (Kama mtu yeyote katika kundi anapata nia ya kweli, kuna mradi wa Sayansi ya Wananchi unaoitwa Spacewarps, ambapo unaweza kusaidia wanaastronomia kutambua lenses za mvuto kwenye picha zao: https://spacewarps.org. )
6. Unapata msisimko sana juu ya lensing ya mvuto kwamba unaanza kuzungumza juu yake na rafiki mwenye akili ambaye bado hajachukua kozi ya astronomia. Baada ya kukusikia nje, rafiki huyu anaanza kuhangaika. Anasema, “Ikiwa lenses za mvuto zinaweza kupotosha picha za quasar, wakati mwingine huunda picha nyingi, au za roho, za kitu kimoja, basi tunawezaje kuamini nuru yoyote angani kuwa halisi? Labda nyota nyingi tunazoziona ni picha za roho tu au picha zenye lensed pia!” Je kundi lako kujadili jinsi ya kujibu. (Kidokezo: Fikiria juu ya njia ambayo nuru ya quasar ilichukua njia yake kwetu na njia ambayo mwanga wa nyota ya kawaida huchukua.)
7. Telescope Kubwa ya Utafiti wa Synoptic ya mita 8.4 (LSST), ambayo sasa inajengwa juu ya Cerro Pachón, mlima wa kaskazini mwa Chile, itachunguza anga nzima na kamera yake ya 3.2-gigapixel kila baada ya siku chache, kutafuta vitu vya muda mfupi, au vya muda mfupi, vinavyoonekana kwa kifupi angani kabla ya kufifia kutoka kwa mtazamo, ikiwa ni pamoja na asteroids na vitu vya ukanda wa Kuiper katika mfumo wetu wa jua, na supernovae na matukio mengine ya juu ya nishati ya kulipuka katika ulimwengu wa mbali. Wakati inafanya kazi kikamilifu wakati mwingine baada ya 2021, LSST itazalisha hadi tabibu 30 za data kila usiku. (Terabyte ni 1000 gigabytes, ambayo ni kitengo pengine kutumia kwa kiwango kompyuta yako au kumbukumbu fimbo uwezo.) Kwa kikundi chako, fikiria kile unachofikiri inaweza kuwa na changamoto za kushughulika na kiasi hicho cha data kila usiku kwa njia inayozalisha kisayansi lakini yenye ufanisi. Je, unaweza kupendekeza ufumbuzi wowote kwa changamoto hizo?
8. Quasars ni nadra sasa lakini walikuwa wengi zaidi wakati ulimwengu ulikuwa karibu robo moja ya umri wake wa sasa. Jumla ya uundaji wa nyota uliofanyika katika galaxi ulimwenguni kote ulifikia kilele katika mabadiliko yaleyale yanayofanana. Je, kikundi chako kinafikiri hii ni bahati mbaya? Kwa nini au kwa nini?
9. Njia moja ya kuona jinsi mawazo katika astronomia (kama yale yaliyo katika sura hii) yameingia katika utamaduni maarufu ni kuona kama unaweza kupata maneno ya astronomia sokoni. Utafutaji mfupi wa wavuti wa neno “jambo la giza” hugeuka brand ya kahawa na brand ya “kasi ya ukuaji wa misuli” na jina hilo. Ni maneno mengine ngapi yanayotumiwa katika sura hii unaweza kikundi chako kupata katika ulimwengu wa bidhaa? (Ni aina gani maarufu ya simu ya mkononi ya Android, kwa mfano?)
10. Nini anwani yako kamili katika ulimwengu? Wanachama wa kikundi wanapaswa kuandika anwani yao kamili, kulingana na habari katika sura hii (na kitabu kingine). Baada ya msimbo wako wa posta na nchi, unaweza kutaka kuongeza bara, sayari, mfumo wa sayari, galaxy, nk Kisha kila mwanachama wa kikundi anapaswa kuelezea anwani hii kwa mwanachama wa familia au mwanafunzi asiyechukua astronomia.

Mapitio ya Maswali

1. Jinsi gani galaxi za mbali (vijana) zinatofautiana na galaxi tunazoziona katika ulimwengu wa leo?
2. Ni ushahidi gani kwamba uundaji wa nyota ulianza wakati ulimwengu ulikuwa na umri wa miaka milioni mia chache tu?
3. Eleza mageuzi ya galaxy ya elliptical. Je, mageuzi ya galaxy ya ond yanatofautiana na ile ya elliptical?
4. Eleza kile tunachomaanisha wakati tunaita ulimwengu unaofanana na isotropic. Je, unaweza kusema kwamba usambazaji wa tembo duniani ni sawa na isotropic? Kwa nini?
5. Eleza shirika la galaxi katika makundi, kutoka Kikundi cha Mitaa hadi kwenye makundi makubwa.
6. Ni ushahidi gani kwamba sehemu kubwa ya suala hilo katika ulimwengu haionekani?
7. Wanaastronomia wanapofanya ramani za muundo wa ulimwengu kwenye mizani mikubwa zaidi, wanaonaje makundi makubwa ya galaxi yanapangwa?
8. Je! Uwepo wa kiini cha galactic hai katika galaxi ya nyota huathiri mchakato wa nyota?

Maswali ya mawazo

1. Eleza jinsi unavyoweza kutumia rangi ya galaxi kuamua kitu kuhusu aina gani ya nyota iliyo nayo.
2. Tuseme galaksi iliunda nyota kwa miaka milioni chache halafu ikasimamishwa (na hakuna galaxi nyingine iliyounganishwa au iligongana nayo). Je, itakuwa nyota kubwa zaidi kwenye mlolongo kuu baada ya miaka milioni 500? Baada ya miaka bilioni 10? Je, rangi ya galaxi itabadilikaje kwa muda huu? (Rejea Evolution kutoka Mlolongo Kuu kwa Red Giants.)
3. Kutokana na mawazo yaliyowasilishwa hapa kuhusu jinsi galaxi zinavyounda, je, unatarajia kupata galaxi kubwa ya elliptical katika Kundi la Mitaa? Kwa nini au kwa nini? Je, kuna kweli elliptical kubwa katika Group Mitaa?
4. Je, galaxy ya elliptical inaweza kugeuka kuwa ond? Eleza jibu lako. Je, ond inaweza kugeuka kuwa elliptical? Jinsi gani?
5. Ikiwa tunaona picha mbili ya quasar iliyotengenezwa na lens ya mvuto na inaweza kupata wigo wa galaxy ambayo inafanya kazi kama lens ya mvuto, basi tunaweza kuweka mipaka kwa umbali wa quasar. Eleza jinsi gani.
6. Jopo la kushoto la picha ya thumbnail ya Sura ya 27 inaonyesha kikundi cha galaksi za njano zinazotoa picha kadhaa za galaxi za buluu kupitia lensing ya mvuto. Ambayo ni mbali zaidi—galaksi za bluu au galaxi za njano? Nuru katika galaxi inatokana na nyota. Je! Halijoto za nyota zinazotawala nuru ya galaxi za nguzo zinatofautiana na halijoto za nyota zinazotawala nuru ya galaksi yenye rangi ya bluu-lens? Ni nuru ipi ya galaxi inayoongozwa na nyota changa?
7. Tuseme umesimama katikati ya mji mkubwa, wenye wakazi wengi ambao ni mviringo, umezungukwa na pete ya vitongoji na idadi ya chini ya wiani, iliyozungukwa na pete ya mashamba. Kutoka eneo hili maalum, unaweza kusema usambazaji wa idadi ya watu ni isotropic? Sawa sawa?
8. Wanaastronomia wamekuwa wakitengeneza ramani kwa kuchunguza kipande cha ulimwengu na kuona mahali ambapo galaxi ziko ndani ya kipande hicho. Ikiwa ulimwengu ni isotropic na homogeneous, kwa nini wanahitaji kipande zaidi ya moja? Tuseme sasa wanataka kufanya kila kipande kupanua zaidi katika ulimwengu. Wanahitaji kufanya nini?
9. Ustaarabu wa binadamu una umri wa miaka 10,000 kama ilivyopimwa na maendeleo ya kilimo. Ikiwa darubini yako inakusanya mwanga wa nyota usiku wa leo ambao umekuwa unasafiri kwa miaka 10,000, je, nyota hiyo ndani au nje ya galaxy yetu ya Milky Way? Je, kuna uwezekano kwamba nyota imebadilika sana wakati huo?
10. Kutokana na kwamba asilimia 5 tu ya galaxi zinazoonekana katika uwanja wa Hubble Deep Field ni mkali wa kutosha kwa wanaastronomia kujifunza spectroscopically, wanahitaji kufanya zaidi ya 95% nyingine. Mbinu moja ni kutumia rangi zao na mwangaza wa dhahiri kujaribu kukadiria takribani redshift yao. Je, unafikiriaje inaccuracy ya mbinu hii redshift makadirio (ikilinganishwa na kweli kupima redshift kutoka wigo) inaweza kuathiri uwezo wetu wa kufanya ramani ya miundo mikubwa kama vile filaments na voids inavyoonekana katika Kielelezo\(28.3.8\) katika Sehemu ya 28.3?

Kujihesabu mwenyewe

1. Kutumia maelezo kutoka kwa Mfano\(28.3.1\) katika Sehemu ya 28.3, ni kiasi gani cha kupoteza kitu ambacho utakuwa na uwezo wa kupima ili kuingiza aina hiyo ya galaxi katika utafiti wako wa pili? Kumbuka kwamba mwangaza wa kitu hutofautiana kama mraba inverse ya umbali.
2. Kutumia maelezo kutoka kwa Mfano\(28.3.1\) katika Sehemu ya 28.3, ikiwa galaxi zinasambazwa kwa usawa, mara ngapi zaidi ya wao ungependa kutarajia kuhesabu utafiti wako wa pili?
3. Kutumia maelezo kutoka kwa Mfano\(28.3.1\) katika Sehemu ya 28.3, itachukua muda gani kufanya utafiti wako wa pili?
4. Galaxi hupatikana katika “kuta” za voids kubwa; galaxi chache sana hupatikana katika voids wenyewe. Nakala inasema kuwa muundo wa filaments na voids umekuwepo ulimwenguni tangu muda mfupi baada ya upanuzi ulianza miaka bilioni 13.8 iliyopita. Katika sayansi, sisi daima tunapaswa kuangalia ili kuona kama hitimisho fulani linapingana na taarifa nyingine yoyote tuliyo nayo. Katika hali hii, tunaweza kuuliza kama voids ingekuwa imejaa galaxi katika takribani miaka bilioni 14. Uchunguzi unaonyesha kuwa pamoja na mwendo unaohusishwa na upanuzi wa ulimwengu, galaxi katika kuta za voids zinahamia kwa njia ya random kwa kasi ya kawaida ya kilomita 300/s.Angalau baadhi yao watahamia ndani ya voids. Galaksi itahamia mbali kiasi gani katika utupu katika miaka bilioni 14? Je, ni nadharia nzuri kwamba voids zimekuwepo kwa miaka bilioni 14?
5. Tumia kasi, umbali, na wakati wa kuangalia-nyuma wa galaxi za mbali zaidi katika Kielelezo\(28.3.8\) katika Sehemu ya 28.3 kwa kutumia mara kwa mara ya Hubble iliyotolewa katika maandishi haya na redshift iliyotolewa katika mchoro. Kumbuka formula ya Doppler kwa kasi\(\left( v = c \times \frac{\Delta \lambda}{\lambda} \right)\) na sheria ya Hubble (\(v = H \times d\), wapi\(d\) umbali wa galaxy). Kwa kasi hizi za chini, unaweza kupuuza madhara ya relativistic.
6. Fikiria kwamba suala la giza linasambazwa kwa usawa katika Njia ya Milky, si tu katika halo ya nje lakini pia katika bulge na kwenye diski, ambapo mfumo wa jua unaishi. Ni jambo gani la giza ungetarajia kuwa ndani ya mfumo wa jua? Je, unatarajia kwamba kwa urahisi detectable? Kidokezo: Kwa radius ya halo ya giza ya Milky Way, tumia\(R\) = miaka 300,000 ya mwanga; kwa radius ya mfumo wa jua, tumia 100 AU; na kuanza kwa kuhesabu uwiano wa kiasi cha mbili.
7. sanduku simulated ya filaments galaxy na superclusters inavyoonekana katika Kielelezo\(28.5.3\) katika Sehemu 28.5 stretches katika bilioni 1 miaka mwanga. Ikiwa ungefanya mfano wa kiwango ambapo sanduku hilo limefunikwa msingi wa chuo kikuu, sema kilomita 1, basi Galaxy ya Milky Way ingekuwa kubwa kiasi gani? Je! Galaxy ya Andromeda ingekuwa mbali gani katika mfano wa kiwango?
8. Vitu vya kwanza kuanguka kwa mvuto baada ya Big Bang inaweza kuwa vipande vya galaksi vya ukubwa wa galaksi, na raia karibu na raia wa\(10^6\) jua. Tuseme kuunganisha wawili wa wale pamoja, kisha kuunganisha vipande viwili vikubwa pamoja, na kadhalika, mtindo wa Lego-, mpaka kufikia molekuli ya Milky Way, kuhusu raia wa\(10^{12}\) jua. Wangapi muungano vizazi ingekuwa kwamba kuchukua, na jinsi wengi vipande awali? (Kidokezo: Fikiria katika mamlaka ya 2.)