Номер 4, страница 252 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 68. Образование астрономических структур. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 4, страница 252.

4. Поясните особенности формирования эллиптических и спиральных галактик.

Формирование галактик различных типов, в частности эллиптических и спиральных, является сложным процессом. Современная астрофизика объясняет его с помощью двух основных моделей, которые не исключают, а дополняют друг друга: модель монолитного коллапса и модель иерархического слияния.

Модель монолитного коллапса (начальные условия)

Эта гипотеза предполагает, что тип будущей галактики предопределен начальными условиями в протогалактическом облаке (огромном скоплении газа и темной материи). Два ключевых параметра здесь — это вращение и плотность.

1. Начальный угловой момент (вращение):

Если протогалактическое облако обладало значительным начальным вращением, то при гравитационном сжатии оно не могло коллапсировать равномерно. Сохранение углового момента приводило к формированию уплощающегося газового диска. В этом диске звездообразование шло постепенно и продолжается до сих пор. В результате формировалась спиральная галактика. Если же облако почти не вращалось, его сжатие было более сферическим. Газ быстро и по всему объему превращался в звезды, формируя эллиптическую галактику, состоящую из старых звезд с хаотичными орбитами.

2. Начальная плотность:

Если облако имело высокую начальную плотность, оно коллапсировало очень быстро. Это вызывало мощную, но короткую вспышку звездообразования, которая расходовала весь газ еще до того, как мог бы сформироваться устойчивый диск. Результатом становилась эллиптическая галактика. И наоборот, менее плотное облако сжималось медленнее, давая газу время для формирования вращающегося диска, что приводило к появлению спиральной галактики.

Модель иерархического слияния (эволюционный путь)

Эта модель является доминирующей в современной космологии и утверждает, что крупные галактики образуются путем последовательных слияний более мелких. В этом сценарии тип галактики — это результат ее истории взаимодействий.

Формирование спиральных галактик:

Считается, что спиральные галактики, подобные Млечному Пути, эволюционировали в относительно "спокойной" обстановке. Они избежали крупных столкновений с другими массивными галактиками и росли в основном за счет плавного притока газа из межгалактической среды и поглощения небольших спутников. Это позволило им сохранить свой хрупкий газовый диск, где продолжается звездообразование.

Формирование эллиптических галактик:

Эллиптические галактики, согласно этой модели, являются продуктом катастрофических столкновений и слияний двух или более крупных галактик (часто двух спиральных). Во время такого события гравитационные силы разрушают упорядоченные диски, а орбиты звезд становятся хаотичными, что и создает сфероидальную форму. Кроме того, столкновение газовых облаков провоцирует мощнейшую вспышку звездообразования, которая быстро исчерпывает все запасы газа. В результате остается "красная и мертвая" галактика, состоящая из старых звезд, практически без газа и нового звездообразования.

Современные представления объединяют оба подхода. Начальные условия ("природа") создают предрасположенность, а последующая история слияний и окружение ("воспитание") играют решающую роль в определении окончательного вида галактики.

Ответ:Особенности формирования галактик определяются двумя основными сценариями. Спиральные галактики формируются либо из быстро вращающихся и медленно сжимающихся протогалактических облаков, что позволяет газу образовать диск с длительным звездообразованием, либо в ходе спокойной эволюции без крупных столкновений. Эллиптические галактики формируются либо из медленно вращающихся и быстро коллапсирующих облаков, где газ быстро расходуется, либо, что считается более частым сценарием, в результате крупных слияний других галактик. В процессе слияния их диски разрушаются, орбиты звезд становятся хаотичными, а мощная вспышка звездообразования прекращает дальнейшее рождение звезд.