Съдържание

Условие Отговори Решение

Самара 2014, I кръг (задочен), 10–11 клас — Задача 13. Галактика M100 и ее свойства

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от Самара 2014

Условия конкурсных задач олимпиады по астрономии SAMRAS-2014 среди учащихся 10-11 классов заочного тура № 1 · 11 т.

Уровень А

Уровень «Новичок» (уровень А)

Уровень B

Уровень «Знаток» (уровень B)

Уровень C

Уровень «Профи» (уровень C)

Условие

Условие. На рис. 2 представлена фотография галактики M100. Используя ее, определите морфологический тип галактики по классификации Э. Хаббла. Полагая, что галактика на фотографии расположена "плашмя", определите линейные размеры галактики, если известно, что расстояние до галактики $r = 55$ млн. св. лет, а ее угловые размеры составляют $7.4' \times 6.3'$ . Оцените угловую площадь небосвода, которую покрывает данная галактика (в квадратных градусах), учитывая что форма ее видимой границы близка к форме эллипса. Определите радиальную скорость удаления галактики. (11 баллов).

Цветная фотография спиральной галактики M100, видимой плашмя: яркое жёлтое ядро, две основные спиральные ветви с красными и голубыми областями звездообразования; внизу слева стрелка указывает на звёздочку с подписью «SN 1979C». — Рис. 2. Галактика M100 (NGC 4321) и сверхновая SN1979C.

Отговори

Решение

Дано: $r = 55$ млн. св. лет, $a'' \times b'' = 7.4' \times 6.3'$ ;

Найти: морф. тип – ? $a \times b$ – ? $S$ – ? $V_r$ – ?

Решение:

Для определения морфологического типа по классификации Э. Хаббла, необходимо сравнить образ данной галактики с образами характерных представителей различных типов и выявить наиболее характерные черты. Очевидно, что эта галактика имеет спиральную структуру, т.е. тип галактики – $S$ . Видно, что центральная часть галактики (балдж) вытянута и напоминает перемычку (бар) и все же нечетко сформированную, поэтому можно полагать, что это спиральная без бара (по более точной классификации де Вокулера – это галактика занимает промежуточное положение SAB). У галактики балдж средних размеров и клочковатая спиральная структура, с неплотно уложенными ветвями. Эти свойства больше подходят галактикам b- и c-подтипа, т.о. окончательно имеем Sbc (по более точной классификации де Вокулера – SAB(s)bc).

Для определения линейных размеров галактики $a \times b$ учтем, что

a = r \cdot \frac{a''}{206265''} = 5.5 \cdot 10^7\,\mathrm{св.лет} \times \frac{7.4 \times 60''}{206265''} = 1.18 \cdot 10^5\,\mathrm{св.лет},

b = r \cdot \frac{b''}{206265''} = 5.5 \cdot 10^7\,\mathrm{св.лет} \times \frac{6.3 \times 60''}{206265''} = 1.01 \cdot 10^5\,\mathrm{св.лет}.

Та же фотография спиральной галактики M100 со стрелкой и подписью «SN 1979C», повторённая в решениях. — Рис. 6. Галактика M100 (NGC 4321) и сверхновая SN1979C.

Т.о. $a \times b = (1.18 \times 1.01) \cdot 10^5$ св. лет. Поскольку галактика занимает небольшую область на небосводе, то ее угловую площадь можно оценить по формуле площади эллипса:

S = \pi\,(a'' \times b'') = \pi(0.123 \times 0.105) = 0.04\,\mathrm{град}^2.

Радиальную скорость удаления галактики можно вычислить, используя закон Хаббла:

V_r = H \cdot r = 67.80\,\mathrm{км/(Мпк{\cdot}с)} \times 16.87\,\mathrm{Мпк} = 1144\,\mathrm{км/c}. \qquad (28)

Отметим, что согласно данным измерений $V_r = 1571 \pm 1$ км/c. Столь существенное расхождение оценочного результата и данных наблюдений можно объяснить относительной близостью галактики. На столь небольших межгалактических расстояниях закон Хаббла не всегда дает адекватный результат.

Ответ: тип галактики – Sbc; $a \times b = (1.18 \times 1.01) \cdot 10^5$ св. лет, $S = \pi\,(a'' \times b'') = 0.04\,\mathrm{град}^2$ , $V_r = H \cdot r = 1144\,\mathrm{км/c}$ . ( $\text{\textdollar}_{\max} = 11$ баллов).

Оригинал в Архива: Tasks[SAmRAS_2014-1]_10-11 classes.pdf · официални решения: TasksDecisions[SAmRAS_2014-1]_10-11 classes.pdf