Вращение галактик дает ключ к определению их масс. В каждой точке галактики центробежная сила, вызываемая вращением, уравновешивается центростремительной силой, вызываемой притяжением к центру галактики, а сила притяжения зависит от распределения масс в галактике. Поэтому по ходу кривой лучевых скоростей можно определить, как изменяется плотность материи в галактике и оценивать общую массу галактики. Это — важное достижение внегалактической астрономии, так как масса звездной системы является одной из ее главнейших характеристик. К сожалению, для эллиптических галактик и карликовых галактик I II нельзя построить кривую скоростей. Эти галактики вращаются медленнее. Кроме того, они составлены из звездного населения II типа, в них нет горячих гигантов, сверхгигантов и водородных облаков, образующих яркие сгустки материи, лучевые скорости которых можно было бы измерить. Поэтому для галактик Е и I II пришлось разработать другой метод, менее точный, но все же позволяющий оценивать массы. Он основан на том, что в звездных системах, которые не вращаются или вращаются очень медленно, звезды движутся в одинаковой степени или почти в одинаковой степени по всем направлениям. Так, например, движутся и молекулы окружающего нас воздуха: в каждом маленьком объеме в каждый момент есть молекула, которая движется вертикально вверх, молекула, которая движется вертикально вниз, и молекулы, движущиеся по всем другим направлениям. В невращающейся звездной системе среднюю скорость звезд можно определить спектральным методом. На какое бы место звездной системы ни была наведена щель спектрографа, в этом месте окажутся и звезды, движущиеся к нам, и звезды, движущиеся от нас, и звезды, движущиеся по всем другим направлениям. У всех этих звезд лучевая скорость по отношению к нам различна, и если бы мы могли получить спектры каждой из этих звезд по отдельности, то вследствие эффекта Доплера смещения линий в спектрах были бы различны. Но спектр галактики — это суммарный, составной спектр всех входящих в нее звезд. Если сложить все спектры с разными из-за разных лучевых скоростей положениями линий, то в составном спектре линии окажутся расширенными. При этом расширение линий будет тем сильнее, чем, больше скорости звезд в галактике.
Рис. 9.2. Скрытая масса. Искаженная Вселенная. Световые лучи на своем пути от далеких галактик к Земле пролетают пространство, заполненное облаками скрытой массы. Если луч света пролетает мимо такого облака, то гравитационные силы последнего слегка отклоняют луч от прямолинейного пути. Хотя, с точки зрения Эйнштейна, именно эти извилистые линии и являются прямыми, т. е. геодезическими линиями нашего кривого пространства.
Наблюдения показывают, что спектральные линии в невращающихся или медленно вращающихся звездных системах действительно расширены. Измеряя это расширение, можно определять среднюю скорость звезд в системе.
Рис. 9.3. Темное гало галактики (скрытая масса).
Между массой невращающейся галактики, ее объемом и средней скоростью движущихся в ней по всем направлениям звезд имеется зависимость. Если при равенстве объемов у одной звездной системы больше масса, то должны быть больше и скорости звезд, иначе под действием большего притяжения звездная система с большей массой стала бы сжиматься. Зависимость между массой, объемом и средней скоростью звезд исследована теоретически. Поэтому если две из этих трех величин как-то измерены, то, используя зависимость между ними, можно вычислить и третью. Объем галактики Е или I II можно получить, измерив ее угловые размеры и определив ее расстояние. Среднюю скорость звезд можно вычислить по расширению спектральных линий. Тогда находится и масса галактики.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Массы галактик. Скрытая масса» з дисципліни «Астрофізика»
