Начнем с того какие механизмы изменяют саму галактику и определяют её форму, размер, цвет, блеск и внутренние движение. Рассматривается три класса физических механизмов:
— динамическая эволюция,
— спектрофотометрическая эволюция,
— химическая эволюция.
Динамическая эволюция определяет за форму галактики, так как при изменении динамики подсистем ( например: балдж или спиральные рукава) изменяется и структура галактики.
Динамические механизмы бывают четырех видов:
1. Внешние - когда с галактикой контактирует вещество извне.
2. Внутренние - происходящие внутри галактики.
3. Медленные - действуют несколько миллиардов лет.
4. Быстрые - действуют чуть быстрее одного миллиарда лет.
Очень полезную классификацию механизмов динамической эволюции галактик собрали Джон Корменди и Роберт Кенникатт.
От того, какие динамические механизмы действуют в галактике (на галактику), зависит и ее структура. Выделяют четыре вида галактик:
- Спиральные - их отличительной чертой являются спиральные ветви. Их делят на две категории: с баром (перемычка от которой начинаются спиральные ветви) и без.
- Эллиптические - однородны и бесструктурны, различаются по форме: от совершенно круглых до довольно сильно сжатых
- Линзовидные - по своей структуре не отличаются от спиральных, за исключением отсутствия чёткого спирального узора. Также как и в спиральных галактиках может присутствовать бар.
- Неправильные - для них характерна неправильная клочковатая структура, неподходящая под другие системы.
Спектрофотометрическая эволюция отвечает за цвет и светимость галактики или её частей. Эти характеристики зависят от изменения в ходе эволюции характеристик ее звезд, но исследование отдельных звезд возможно только в ближних галактиках. По этой причине используется метод эволюционного синтеза: этот метод состоит распределении звёзд по возрастам и массам.
Например, спиральные галактики в основном голубого цвета, а значит, в них идет активное звёздообразование, в то время как эллиптические галактики имеют красно-желтые цвета, то есть новых звезд там нет.
Химическая эволюция связанна с изменением состава газа и звезд в галактике. Происходит из-за того, что газ превращается в звезды, проходит через цикл термоядерных реакций в звездах и после смерти звезды выбрасывается в межзвездную среду уже обогащенным вновь синтезированными химическими элементами.
Далее обсудим какие методы используют для изучения галактик, чтобы перейти непосредственно к теориям.
Используется два метода:
1. Наблюдательный - когда с помощью больших продвинутых телескопов ученые могут наблюдать галактики на больших красных смещениях (это единица измерения расстояний) и сравнивать дальние галактики с ближними.
2. Создание теоретических моделей - эти модели должны объяснять образование именно таких галактик, которые и наблюдаются.
Теперь мы можем рассмотреть современные теории эволюции галактик.
Иерархическая эволюция - называется именно так, потому что, следуя ей, сначала формируются малые галактики, а потом постепенно сливаются в большие системы. Концепция основана на том факте, что структурой вселенной управляет гравитация, а именно гравитация действующая на темную материю. Но у неё есть значительные проблемы с соответствием наблюдательным данным, которые пока что не решены.
Несовершенство иерархической теории привело к активной разработке сценариев эволюции, которые основываются на наблюдательных данных. Эти сценарии хорошо описывают наблюдаемую эволюцию галактик и согласуются друг с другом, но для них не разработана в деталях теория, объясняющая, почему эволюция прошла именно по таким сценариям.
Эмпирические сценарии - основаны на наблюдательных данных, путем сравнивания галактик на разных красных смещениях. Основное отличие эмпирических сценариев от иерархической концепции состоит в том, что формирование галактик происходит наоборот, то есть крупнейшие галактики и звёзды в них сформировались первыми и в последние 8 миллиардов лет практически не изменялось ни их число, ни состав. Такую резкую остановку звездообразования можно объяснить двумя способами:
1. Активные ядра - активное ядро попросту нагревает газ (а как известно звездообразование может происходить только из холодного газа) из-за чего тот покинет галактику и звёзды прекратят образовываться.
2. Аккреция - приток газа извне. Это позволяет объяснить некоторые факты. Например, при сохранении темпа звездообразования во всех спиральных галактиках газа хватит на два миллиарда лет, хотя оно с более-менее постоянной скоростью идёт в них уже 8—10 миллиардов лет. Идея о том, что во всех спиральных галактиках одновременно завершится формирование звёзд, кажется маловероятной, поэтому предполагается, что аккреция постоянно подпитывает галактики. Также существует предположение о том, что некоторые линзовидные галактики стали эллиптическими из-за стабильного притока газа.
Список литературных источников
НаукаPRO | просветительский проект (nauka-pro.ru)https://nauka-pro.ru/?
