Номер 3, страница 252 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 68. Образование астрономических структур. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 3, страница 252.

3. Опишите последовательность образования галактик.

Образование и эволюция галактик — это сложный и длительный процесс, который описывается в рамках стандартной космологической модели, известной как модель Лямбда-CDM ($ \Lambda $CDM). Последовательность этого процесса можно разбить на несколько ключевых этапов.

Начальные флуктуации плотности. Вскоре после Большого взрыва Вселенная была почти идеально однородной и состояла из горячей плазмы. Однако в этой среде существовали крошечные квантовые флуктуации плотности. Эти микроскопические неоднородности, следы которых мы видим в реликтовом излучении, стали гравитационными "затравками" для будущих крупномасштабных структур, включая галактики.

Формирование гало темной материи. С расширением и остыванием Вселенной гравитация начала усиливать эти начальные флуктуации. Области с чуть большей плотностью, чем в среднем, стали притягивать к себе окружающее вещество. Ключевую роль на этом этапе играла темная материя, составляющая основную часть массы Вселенной. Поскольку она не взаимодействует со светом, она смогла начать сгущаться в гравитационно связанные структуры (гало) раньше, чем обычное (барионное) вещество. Эти гало темной материи создали гравитационные "колодцы", ставшие "колыбелями" для галактик.

Аккреция газа и образование протогалактик. Барионное вещество (в основном водород и гелий) было притянуто гравитацией в гало темной материи. Падая в гало, газ нагревался, а затем остывал, излучая энергию. Остывший газ уплотнялся и оседал к центру гало. В самых плотных его областях началось формирование первых звезд (звезд III популяции) и, соответственно, первых небольших протогалактик.

Иерархическое слияние. Современная теория придерживается модели "снизу вверх". Это означает, что первыми сформировались небольшие объекты, которые затем на протяжении миллиардов лет сливались друг с другом, образуя все более крупные галактики. Слияния (мерджеры) являются важнейшим механизмом роста галактик, они приводят к вспышкам звездообразования и изменяют структуру галактик.

Формирование различных типов галактик и обратная связь. В зависимости от истории слияний и других условий формировались разные типы галактик. Спиральные галактики (как Млечный Путь) образовались в результате относительно спокойного стягивания газа во вращающееся гало, что привело к формированию диска. Эллиптические галактики, как полагают, являются продуктом крупных слияний, которые разрушили диски, перемешали звезды и израсходовали почти весь газ. Важную роль в эволюции играет и обратная связь: энергия от взрывов сверхновых и активных ядер галактик (сверхмассивных черных дыр) может прекратить звездообразование, регулируя рост галактики.

Ответ:

Последовательность образования галактик включает следующие этапы:

1. Возникновение в ранней Вселенной микроскопических неоднородностей плотности вещества.
2. Гравитационный коллапс этих неоднородностей с преобладанием темной материи и формирование гравитационно связанных гало.
3. Аккреция (падение) обычного газа в гало, его остывание и концентрация в центре.
4. Формирование первых звезд и протогалактик внутри гало.
5. Иерархический рост галактик путем многократных слияний более мелких галактик в более крупные.
6. Дальнейшая эволюция, формирование различных морфологических типов (спиральных, эллиптических и т.д.) и регуляция роста галактик процессами обратной связи от звезд и сверхмассивных черных дыр.