Номер 3, страница 205 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. Как определили размер Галактики?

Определение размеров нашей Галактики, Млечного Пути, является сложной астрономической задачей, поскольку мы находимся внутри неё. Наблюдениям мешает межзвёздная пыль, которая концентрируется в плоскости Галактики и скрывает от нас её центр и дальние области.

Решающий вклад в определение структуры и размера Галактики внёс в 1910-х годах американский астроном Харлоу Шепли. Его метод основывался на изучении пространственного распределения шаровых звёздных скоплений.

Суть метода Харлоу Шепли:

1. Выбор объектов. Шепли сосредоточил своё внимание на шаровых звёздных скоплениях — гигантских сферических группах, содержащих сотни тысяч старых звёзд. Эти скопления образуют сферическое гало вокруг центра Галактики, и большинство из них находится вне запылённой плоскости диска, что делает их удобными для наблюдения.

2. Использование "стандартных свечей". Для определения расстояния до скоплений Шепли использовал переменные звёзды, в частности, звёзды типа RR Лиры. У таких звёзд существует зависимость между их абсолютной звёздной величиной (истинной светимостью) и периодом изменения блеска. Измерив период пульсации звезды, можно узнать её истинную светимость. Такие объекты с известной светимостью называют "стандартными свечами".

3. Расчёт расстояний. Зная истинную светимость (абсолютную звёздную величину $\text{M}$) и измерив видимый блеск звезды (видимую звёздную величину $\text{m}$), можно рассчитать расстояние до неё по формуле модуля расстояния. Расстояние $\text{d}$ в парсеках вычисляется так:

$d = 10^{(m-M+5)/5}$

Поскольку переменные звёзды находились в скоплениях, расстояние до звезды считалось равным расстоянию до всего скопления.

4. Построение карты и выводы. Шепли определил расстояния до десятков шаровых скоплений и нанёс их положение в трёхмерном пространстве. Он обнаружил, что эти скопления образуют огромную сферическую систему, центр которой находится не вблизи Солнца, а на огромном расстоянии (по его оценкам, около 50 000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца.

Шепли сделал революционный вывод: центр этой системы шаровых скоплений и есть истинный центр Галактики. Таким образом, он не только определил размеры Млечного Пути (которые он, впрочем, завысил примерно вдвое из-за неполного учёта поглощения света пылью), но и установил, что наша Солнечная система находится не в центре, а на далёкой периферии.

Современные методы уточнили картину. Использование радиотелескопов, которые "видят" сквозь пыль, позволило картировать спиральную структуру Галактики по излучению нейтрального водорода. Инфракрасные наблюдения также помогают заглянуть в скрытые пылью области. Космический телескоп Gaia провёл беспрецедентные по точности измерения расстояний до миллиардов звёзд методом параллакса, что позволило создать самую детальную на сегодняшний день 3D-карту нашей Галактики и уточнить её размеры. Современные оценки диаметра звёздного диска Млечного Пути составляют от 100 000 до 200 000 световых лет.

Ответ: Размер Галактики был впервые оценён астрономом Харлоу Шепли, который измерил расстояния до шаровых звёздных скоплений, используя переменные звёзды в них как "стандартные свечи". Он установил, что эти скопления образуют сферическую систему, центр которой является центром Галактики и находится очень далеко от Солнца. Это позволило определить положение Солнца на периферии Галактики и оценить её общие масштабы.