Шкала расстояний

1 миллипарсек (мпк) = 0,001 пк

1 килопарсек (кпк) = 1000 пк

1 мегапарсек (Мпк) = 1 000 000 пк

1 гигапарсек (Гпк) = 1 000 000 000 000 пк

Значения в скобках соответствуют шкале, где расстояние от Земли до Солнца составляет 1 мм

Расстояние от Земли до Луны – 0,00001 мпк (0,003 мм)

Расстояние от Земли до Солнца – 0,005 мпк (1 мм)

Диаметр Солнечной системы (до гелиопаузы) – 1 мпк (20 см)

Расстояние от Солнца до Проксимы Центавра – 1,3 пк (270 м)

Расстояние от Солнца до туманности Ориона – 410 пк (85 км)

Диаметр Бетельгейзе – 0,05 мпк (1 см)

Диаметр туманности Ориона – 6 пк (1,2 км)

Расстояние от Солнца до скопления 47 Тукана – 5,1 кпк (1050 км)

Диаметр скопления 47 Тукан – 37 пк (7,6 км)

Расстояние от Солнца до центра Млечного Пути – 8 кпк (1650 км)

Толщина звездного диска Млечного Пути – 300 пк (60 км)

Диаметр диска Млечного Пути – 30 кпк (6200 км)

Радиус балджа Млечного Пути – 5 кпк (1000 км)

Расстояние от Солнца до Магеллановых Облаков – 50 кпк (10 300 км)

Расстояние от Млечного Пути до галактики Андромеды – 780 кпк (160 000 км)

Приблизительный диаметр Местной группы галактик – 3 Мпк (620 000 км)

Расстояние от Млечного Пути до скопления Девы – 16,5 Мпк (3,4 млн км)

Диаметр скопления Девы – 2 Мпк (400 000 км)

Расстояние от Млечного Пути до кластера Кома – 100 Мпк (21 млн км)

Диаметр кластера Кома – 6 Мпк (1,2 млн км)

Сопутствующее расстояниедо самой отдаленной галактики – 10 Гпк (2 млрд км)

Время прохождения света от самой далекой галактики – 13,3 млрд лет

Глоссарий

Адаптивная оптика – метод компенсации искажающего воздействия атмосферы Земли, ограничивающей разрешение изображений, которые могут быть получены с поверхности планеты.

Активное ядро галактики – ядро галактики, содержащей активно аккрецирующую сверхмассивную черную дыру. Этот процесс приводит к испусканию большого количества энергии, по мере того как материя нагревается во время прохождения вблизи черной дыры или падения внутрь нее.

Атомарный газ – газ, состоящий не из молекул, а из отдельных атомов, например водорода.

Барионы – класс материала, который характеризует «нормальную» материю, в том числе атомы. По массе барионы составляют только 5 % Вселенной.

Белый карлик – компактные останки звезды, образовавшиеся в конце ее жизни (часто находится в центре расширенной туманности, которая представляет собой удаленные внешние слои звезды).

Ближний инфракрасный свет – часть электромагнитного спектра с длинами волн (частот) длиннее (ниже) оптического/видимого света. Космические источники – наиболее старые, легкие и холодные звезды.

Внутрикластерная среда – пространство между галактиками внутри их скопления.

Главная последовательность – узкий локус на графике зависимости светимости от цвета (диаграмма Герцшпрунга – Рассела) для звезд разных масс, представляющий фазу горения водорода в эволюции звезд.

Гравитационное линзирование – эффект искажения и увеличения фона источника, наблюдаемого вдоль линии видимости массивной структуры, например скопления галактик. Эффект возникает из-за гравитационной деформации пространства-времени. Линзирование позволяет нам не только подробно изучать очень далекие галактики, но и измерять общую массу объекта, включая темную материю, действуя как линза.

Дальний инфракрасный / субмиллиметровый свет – часть электромагнитного спектра за пределами среднего инфракрасного света с длиной волны от 100 микрон до 1 мм. Космический источник – холодная пыль (несколько десятков градусов).

Ионизация – процесс, в результате которого электрон в атоме может быть удален, когда атомом поглощается фотон с достаточной энергией.

Карликовая галактика – галактика с малой массой, часто являющаяся спутником более крупной галактики. Карликовые галактики обычно иррегулярны, то есть отличаются неправильной формой; в них могут быстро образовываться звезды.

Квазар, или квазизвездный объект, – класс галактик, в которых преобладает излучение энергии в результате активности сверхмассивной черной дыры. Квазары появляются на небе как точки света (или звезды) со следами родительских галактик. Поскольку они очень яркие, квазары можно увидеть на огромных космических расстояниях. Квазары представляют собой важный этап формирования массивных галактик.

Красный гигант – поздняя стадия эволюции звезды после сжигания водорода, когда ее внешняя атмосфера становится сильно растянутой.

Красное смещение – термин, обозначающий наблюдаемое увеличение длины волны (или эквивалентное уменьшение частоты) в свете, излучаемом телом, которое удаляется от нашего места наблюдения. Космологическое красное смещение возникает потому, что Вселенная расширяется: испущенный далекими галактиками свет возник, когда Вселенная занимала лишь часть своего нынешнего размера. За прошедшее время Вселенная расширилась, поэтому галактики кажутся удаляющимися.

Линия излучения (эмиссии) – всплеск наблюдаемого спектра газового облака, звезды или всей галактики, соответствующий конкретному переходу электронов между различными энергетическими состояниями в атом. Энергия перехода определяет длину волны или частоту линии. Области HII вокруг вновь образующихся звезд излучают яркий свет ионизированного водорода II: газ заряжается УФ-светом, исходящим от молодых массивных звезд, которые только зажглись.

Линия поглощения – провал в наблюдаемом спектре звезды или галактики из-за поглощения света определенным элементом на определенной частоте. Как и в случае эмиссионных линий, точная длина волны или частота линии поглощения определяется энергией поглощенного фотона. Спектр Солнца раскрывает много темных полос поглощения, которые соответствуют присутствию таких металлов, как кальций и натрий, а также поглощение атомом водорода. Линии эмиссии и поглощения могут раскрыть информацию о химическом составе и динамическом состоянии галактики, а также о ее красном смещении.

Межгалактический – находящийся в пространстве между галактиками.

Межзвездный – находящийся в пространстве между звездами в галактике.

Местная группа галактик – локальная область пространства вокруг Млечного Пути, содержащая несколько десятков галактик, в том числе галактику M31 (Андромеды).

Молекулярный газ – газовые облака, состоящие в основном из молекул водорода, в которых два атома водорода связаны друг с другом. Из этого газа состоят гигантские молекулярные облака – места, где могут сформироваться новые звезды.

Нейтральный газ – фаза газа, атомы которого не были ионизированы.

Нуклеосинтез – процесс образования ядер элементов. Легкие элементы (водород, гелий, литий) образовались вскоре после Большого взрыва, а более тяжелые сформировались в звездах либо во время их горения, либо (в случае некоторых звезд, в частности сверхновых) в ходе их взрыва.

Обратная связь – процессы, выделяющие энергию в межзвездную (и межгалактическую) среду, которые могут изменить или иным образом повлиять на гравитационный коллапс газа, контролируя таким образом формирование звезд. Эти процессы могут включать звездные ветры, дующие с поверхностей горячих звезд, взрывное выделение энергии при вспышке сверхновых или мощные струи, возникающие из активно аккрецирующей сверхмассивной черной дыры в центре массивной галактики. Обратная связь – критический компонент в современной модели эволюции галактик, который ограничивает гравитационный коллапс газа в звезды.

Оптический, или видимый, свет – часть электромагнитного спектра, которую воспринимают глаза человека. Космические источники – типичные звезды (например, Солнце) и свет от ионизированного водородного газа.

Параллакс – видимое изменение положения объекта относительно фиксированного фона, если смотреть вдоль разных линий взгляда.

Парсек (пк) – сокращение от «параллакс» и «секунда»; базовая единица расстояния в астрономии, эквивалентная 3,26 светового года, или 30,9 млрд км.

Прибор с зарядовой связью (ПЗС) – астрономический рабочий инструмент, занимающий место фотопластинки для записи света. Такие устройства построены с использованием полупроводниковых материалов и, по сути, представляют собой двумерный массив отдельных детекторов (пикселей), которые генерируют небольшой электрический заряд при воздействии света. Количество измеренного заряда может быть преобразовано во входящий поток, обеспечивая таким образом изображения астрономических источников. ПЗС работает в ультрафиолетовом, оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра.

Поверхность последнего рассеивания – в эпоху рекомбинации фотоны, запертые внутри горячей плазмы, были выпущены и свободно рассеялись по всей Вселенной. Мы обнаруживаем их как космический микроволновый фон, или реликтовое излучение, и это самый дальний свет, который мы можем увидеть. Такие спутники, как WMAP (от англ. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – Микроволновой анизотропный разведчик «Уилкинсон», космический аппарат NASA, предназначенный для изучения реликтового излучения) и космическая обсерватория «Планк» (астрономический спутник Европейского космического агентства), нанесли на карту реликтовое излучение и выявили в его температуре изменения, соответствующие флуктуациям плотности, которые представляют собой начальные точки формирования галактик.

Последовательность Хаббла – схема классификации, которая идентифицирует галактики по их морфологическим типам. Основные типы: эллиптическая, линзовидная, спиральная и спиральная с перемычкой (баром).

Поток – постоянно поступающая энергия от отдаленного источника, наблюдаемая через детектор (например, ПЗС-камеру) и измеряемая в единицах ватт на квадратный метр.

Радиогалактика – галактика (часто массивная эллиптическая), которая испускает большое количество энергии в радиоволновом диапазоне электромагнитного спектра. Радиоволны берут свое начало в электронах, которые ускоряются в сильных магнитных полях. Некоторые галактики показывают впечатляющие биполярные струи, вылетающие из нее в межгалактическое пространство. Место их происхождения – центральное активное ядро, то есть сверхмассивная черная дыра в ядре галактики, аккрецирующая материю.

Светимость – общее количество энергии, выпущенной от объекта (например, галактики); измеряется в единицах ватт.

Симуляция N-тела – компьютерная симуляция, которая моделирует гравитационную эволюцию структуры с использованием в трехмерном пространстве частиц, каждая из которых представляет определенную массу. Когда гравитационные силы между всеми частицами были рассчитаны, а их ускорения применены, моделирование перешло к следующему временно́му шагу. Моделирование большого N-тела, достаточное для моделирования репрезентативного объема Вселенной при адекватном разрешении, – очень дорогой процесс, требующий работы с суперкомпьютером. «Моделирование “Миллениум”» – пример большой симуляции N-тела, направленной на изучение эволюции темной материи во Вселенной с учетом текущей космологической модели «Лямбда-CDM».

Скопление галактик (кластер) – огромные скопления в самых массивных гало темной материи, включающие до 1000 отдельных галактик. Общая масса таких систем может в 1 млн раз превышать массу Солнца. Внутренняя среда этих кластеров заполнена горячей плазмой, температура которой составляет миллионы градусов, и может влиять на галактики, которые быстро движутся внутри нее, например через зачистку под давлением.

Спектр/спектроскопия – распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или длинам волн. Свет от источника (будь то Солнце или галактика) может быть рассеян на составляющие его частоты. Этот эффект проявляется в радуге, где смесь фиолетового с красным светом, которая составляет солнечный свет, расщепляется, проходя через преломление в каплях дождя. Спектроскопия может использоваться для получения информации о количестве испускаемой энергии на разных частотах, и, следовательно, может дать ключи к сведениям о составе и физике конкретной системы.

Спектральный класс – схема классификации звезд по шкале от горячих/светящихся/голубых до холодных/тусклых/красных. Базовая последовательность двигается от горячей до холодной: O, B, A, F, G, K и M. Звезды класса O и B – голубые, A и F – белые, G – желтые (к этому классу относится и Солнце), K – оранжевые, M – красные. Внутри каждого класса выделяются подклассы; их обозначают цифрами от 0 до 9, которые ставятся после соответствующей латинской буквы.

Средний инфракрасный свет – часть электромагнитного спектра за пределами ближнего инфракрасного с длинами волн от нескольких единиц до десятков микрон. Космический источник – горячая пыль (сотни градусов).

Темная материя – вещество, которое составляет около четверти массы Вселенной, но не взаимодействует с барионной материей никаким другим способом, кроме силы гравитации. Мы не наблюдаем электромагнитных эмиссий от темной материи и не обнаруживаем ее непосредственно. Тем не менее мы можем увидеть последствия ее присутствия, например, в кривых вращениях галактик, на которые воздействует распределение массы в галактике, и гравитационном линзировании. Эмпирическое понимание природы темной материи – ключевая цель современной астрономии. В текущей модели считается, что частицы, составляющие темную материю, по сравнению со скоростью света движутся медленно, поэтому темную материю называют холодной (CDM).

Темная энергия – вещество или физический механизм, который способствует наблюдаемому ускорению скорости расширения Вселенной, что демонстрируют, например, тенденции наблюдаемой яркости далеких сверхновых с красным смещением. Есть несколько теорий о том, что может быть темной энергией, но пока ни одна из них не была подтверждена. Поскольку между энергией и массой существует эквивалент, темная материя вносит вклад в общую массу Вселенной и составляет около двух третей ее объема. И темная материя, и темная энергия выходят за рамки стандартной модели физики.

Ультрафиолетовый свет (УФ-свет) – часть электромагнитного спектра с длинами волн (частотами) короче (выше) оптического (видимого) света. Космические источники – горячие молодые звезды.

Фотон – квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света). Свет можно рассматривать как поток отдельных фотонов, каждый из которых описывается определенной частотой, или длиной волны. Энергия фотона прямо пропорциональна его частоте и обратно пропорциональна длине волны.

Цефеиды – переменные звезды, которые пульсируют в течение дней или недель. Период изменения их яркости напрямую связан со средней светимостью звезд, поэтому цефеиды могут использоваться как «стандартные свечи» для измерения расстояний.

Электромагнитное излучение, или видимый свет, – часть электромагнитного спектра, распространяющаяся на более низкие и высокие длины волн, соответствующие различным энергиям излучения. Разные физические процессы могут выделять или вызывать выбросы электромагнитного излучения по всему спектру – от радиоволн до гамма-лучей.

Эпоха реионизации – период в истории Вселенной, когда загорелись первые звезды, которые затем начали ионизировать в основном нейтральный межгалактический газ. Предполагается, что это происходило спустя примерно 500 000 лет после Большого взрыва, но в течение длительного периода времени.

Эпоха рекомбинации – период в истории Вселенной, когда из горячей плазмы протонов и электронов образовался нейтральный водород (в нем протон и электрон связаны друг с другом). Это произошло спустя примерно 350 000 лет после Большого взрыва.