Номер 4, страница 208 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава VI. Гравитация и Вселенная. Параграф 45. Галактики и Вселенная - номер 4, страница 208.

Условие.

4. Что можно сказать о размерах Галактики, её массе и числе входящих в неё звёзд?

Решение.

Размеры Галактики

Наша Галактика, Млечный Путь, является спиральной галактикой с перемычкой (баром). Её структура состоит из нескольких основных компонентов: диска, центрального уплотнения (балджа) и гало.

Диск: Основная видимая часть Галактики. Его диаметр оценивается в $100\ 000 - 180\ 000$ световых лет (или примерно $30 - 55$ килопарсек). Толщина диска значительно меньше его диаметра. В районе нашего Солнца толщина тонкого диска, где сосредоточено большинство молодых звёзд, составляет около $1\ 000$ световых лет. Толстый диск, состоящий из более старых звёзд, имеет толщину около $3\ 000$ световых лет. Наша Солнечная система находится в диске, на расстоянии примерно $27\ 000$ световых лет от центра Галактики.

Балдж: Центральное, почти сферическое уплотнение из старых звёзд. Его диаметр составляет около $10\ 000$ световых лет. В самом центре балджа находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А*.

Гало: Обширная сферическая область, окружающая диск и балдж. Гало состоит из разрежённого горячего газа, старых звёзд, шаровых звёздных скоплений и, что наиболее важно, тёмной материи. Диаметр гало, включая тёмную материю, может достигать $1-2$ миллионов световых лет, что значительно превышает размеры видимого диска.

Ответ: Диаметр видимого диска Галактики составляет от $100\ 000$ до $180\ 000$ световых лет, а его толщина – около $1\ 000$ световых лет в окрестностях Солнца. Вместе с гало из тёмной материи общий размер Галактики может достигать $\text{2}$ миллионов световых лет.

Масса Галактики

Оценка полной массы Галактики является сложной задачей, поскольку большая её часть приходится на невидимую тёмную материю. Массу оценивают по скорости вращения звёзд и газа вокруг галактического центра.

Общая масса: Согласно современным оценкам, общая масса Млечного Пути составляет от $1 \times 10^{12}$ до $1.5 \times 10^{12}$ масс Солнца ($M_{\odot}$).

Распределение массы: Основную часть массы, около 85-95%, составляет тёмная материя, формирующая массивное гало. Общая масса всех звёзд оценивается в $5 \times 10^{10} - 6 \times 10^{10} M_{\odot}$. Масса межзвёздного газа и пыли составляет около 10-15% от массы звёзд. Масса сверхмассивной чёрной дыры в центре Галактики (Стрелец А*) составляет около $4.3 \times 10^6 M_{\odot}$, что является незначительной долей от общей массы.

Ответ: Общая масса Галактики Млечный Путь оценивается в диапазоне от $\text{1}$ до $1.5$ триллиона ($10^{12}$) масс Солнца, причём до 95% этой массы приходится на тёмную материю.

Число входящих в неё звёзд

Точное число звёзд в нашей Галактике подсчитать невозможно. Оценка производится на основе общей массы звёздного населения и предположений о среднем распределении звёзд по массам. Большинство звёзд в Галактике — это тусклые маломассивные красные карлики, которые трудно наблюдать на больших расстояниях.

Современные оценки показывают, что в Млечном Пути содержится от $100$ до $400$ миллиардов звёзд. Разброс в оценках связан с неопределённостью в количестве маломассивных звёзд и различиями в моделях, используемых для расчёта.

Ответ: В Галактике Млечный Путь насчитывается, по разным оценкам, от 100 до 400 миллиардов ($10^{11} - 4 \times 10^{11}$) звёзд.