12. Galaktikalar to’dalari fizikasi

12. Galaktikalar to’dalari fizikasi.
Reja:

1. 
   Metagalaktikaning strukturasi va asosiy xususiyatlari.
   
2. 
   Galaktikalar to’dalari.
   

1. Metagalaktikaning strukturasi asosiy xususiyatlari.

Koinotning kuzatilishi mumkin bo’lgan qismiga metagalaktika deyiladi. Uning asosiy katta masshtabli strukturalari bo’lib, galaktikalar va ularning to’dalari hisoblanadi. Galaktikalar ham xuddi yulduzlar kabi turli sondagi gruppalarni va to’dalarni tashkil etishga urinadilar. Ularning bunday xususiyati yulduzlarga qaraganda kuchliroqdir. Yulduzlarning nisbatan kamroq qismi sochilgan to’dalar, shar shaklidagi to’dalar yoki yulduzlar assasiyalari tarkibiga kirib, asosiy qismi galaktikalar umumiy maydonning yulduzlardan yulduzlaridan iborat bo’ladi. Galaktikalarda esa bunday ko’rinishni qarama-qarshisi kuzatiladi, galaktikalarning ko’pchiligi galaktikalar gruppalari yoki to’dalarni a’zosi bo’lsa, faqatgina nisbatan kam qismi gruppalar yoki to’dalardan tashqarida Metagalaktikaning umumiy maydonida joylashgan bo’ladi.

Galaktikalar to’dalari tarkibiga o’nlab galaktikalar kiradi. Masalan, bizning Galaktikaga taxminan 20 ta galaktikadan iboarat bo’lgan bizga yaqin galaktikalar to’dasi tarkibiga kirib, galaktikalar sistemasini tashkil etadi.O’z navbatida bu sistema markazi qari qiz yulduzlar turkumida joylshgan galaktikalar to’dasi tarkibiga kiradi. Odatda to’dalarda yuzlab hatto minglab galaktikalar kiradi. Veronika sochlari deb ataluvchi turkumda joylashgan galaktikalar to’dasi taxminan o’n ming galaktikadan tashkil topgan. Bu to’da deyarli sferik formaga ega bo’lib unng radyusi ~ 4 Mpk ga tengdiar.
Yulduzlar to’dalari va galaktikalar to’dalari orasidagi farqga nazar solish kerak. Yulduzlar to’dalari yulsuzlar orasidagi o’rtacha masofa yulduzlar o’lchamidan juda akatta bo’lsa, aksinch a galaktikalar to’dalaridagi galaktikalar orsidagi o’rtacha masofa galaktikalr o’lchamidn uncha katta emas.
Oxirga vaqtlarda katta asboblar xuddi shunday Rossiyaning 6-metrli katta teleskopi yordamida o’tkazilgan kuzatuvlarni ko’rsatishicha galaktikalar to’dalari va o’z navbatida to’dalar gruppalari tasodifiy taqsimlanmagan. Masalan, tarkibiga bizning galaktika va Andromeda tumanligi kirgan sistema, boshqa shu yerli o’ta to’dani tashkil etadi. Metagalaktikada boshqa to’dalar ham mavjuddir. Ularning o’lchami 20-30 Mpk-ga tengdir.
Oxirgi yillarda ko’rsatilishicha ko’pchilik galaktikalarnig to’dalari yetarlicha ko’p miqdordagi ionlashgan gazga egadir va bunday gaz kuchli roentgen nurlanishi manbaidan iboratdir. Cho’zilgan o’lchamga ega bo’lgan roentgen nurlanishi manbalarini ochilishi roentgen astronomiyasining oxirgi yillarida erishgan eng katta yutuqdir. Ularda eng kuchli roentgen nurlanishi manbalari koma, persey va qari qiz to’dalaridir. Cho’zilgan manbalarning o’lchami 0.1-1Mpk chamasida bo’lib, ularni nurlanishini yorqinligi 10⁴³-10⁴⁵ erg/s ga yetadi. ______________na tija larning ko’rsatishicha bunday nurlanishni manbayi to’dalar tomonidan gravitatsion chuqurlik shaklida ushlangan 10⁷-10⁸ K temperaturali issiq gazlardir. Bir qator to’dalardagi bunday gazlarning massalari galaktikalar yig’indi massasiga deyarli tengdir.
2.Galaktikalar to’dalari massasining qiymqtidan kelib chiquvchi xususiyatlari galaktikalar to’dalario’ta muhim bo’gan xususiyatga egadir. Ularning ko’pchiligida, to’dadagi galaktiktikalarning xususiy xarakatiga ko’ra aniqlangan massasi to’la yorqinligiga ko’ra aniqlangan massasidan sezilarli darajada kattadir.
Galaktikalar to’dalari massasini aniqlanishi birinchi usuli to’dalar statsionar garavitatsion bog’langan sistemadan iborat degan g’oyaga asoslangan. Har qanday bunday sistemani to’la mexanik energiyasi manfiy bo’lib kinetik energiyasi ( vaqt bo’yicha o’rtacha) gravitatsion potensial energiyasi modulini yarmiga teng bo’lishi kerak, ya’ni
(1)

Bu munosabat klassik mexanikadagi Vireal teoremasini ifodalaydi. Bu munosabat umumiy stotsonar sistemani harakat tenglamasi sifatida kelib chiqadi. Masalan, M>>m massali markaziy jism atrofida statsionar aylana shaklidagi orbitalar bo’yicha aylanuvchi m massalijism uchun (1) chi munosabat, markazidan qochma va gravitatsion kuchlarning modul bo’yicha tengligidn topildi.

, (2)

Bu nda r arbita radusi.

(3)

bundan

ekanligi kelib chiqib, har qanday istalgan sondagi zarralardan tashkil topgan sistema uchun, bu tenglamani oson isbot etish mumkin.
Agar to’daning o’lchami R va Galaktiaklar harakat tezliklarini dispersiya ma’lum bo’lsa (2) ifodadan to’da massasini qiymatini baholash mumkin. Bunday aniqlanga massaga to’daning Virial massasi deyiladi.


(4)

to’da massasini aniqlashni ikkinchi usuli to’da to’la yorqinligini qiymatini alohida galaktikalar uchun topilgan standart sifatida qabul qilingan massa yorqinlik nibatiga ko’paytirishga asoslangan. Bunday yo’l bilan aniqlangan massani M_L belgilaymiz, tekshiruvlarni ko’rsatishicha galaktikalar to’dalari uchun, Viral massasi, yorqinlikka ko’ra aniqlanga massadan sezilarli kattadir

M_VT>M_L (5)
Bunga Viral paradoksi deyiladi. Oxirgi yillarda o’tkazilan izlanishlar natijalariga ko’ra ham Viral paradoksi tasdiqlangan.
To’da stotsonar bo’lmaganda Virial paradoksi yo’qoladi, demak bunday sistemalar uchun Viral teoremasi o’rinli emas. Lekin galaktikalar to’dalari stotsionar bo’lsa, Viral paradoksidan galaktikalar to’dalarida nurlanishi hosil qilmaydigan yashrin massa borligi kelib chiqdi. Aniqlanishicha galaktikalr to’dalarining yashrin massasi ularning ko’rinuvchi massasidan uch-o’n marotaba kattadir.
Sinov savollari:

1. Yulduzlarning to’dadagi va galaktikalardagi taqsimlanishi, Galaktikalar to’dalaridagi taqsimlanishdan farqni tushuntiring.

2. Galaktikalarning ko’proq qismi ularning to’dalari tarkibiga kirib, kamroq qismigalaktikalr orasidagifazoda taqsimlanishi nimani ifodalaydi.
3.Galaktikalar to’dalari va galaktikalrdan kelayotgan roentgen nurlanishni manbai galaktikalararo fazodagi ionlashgan gaz ekanligini tushuntiring.
4.Galaktikalr to’dalarini massasini Virial teoremasiga asosan toppish usulini tushuntiring.
5. Galaktikalr to’dalarini massasiniularni yorqinligiga asosananiqlash usulini tushuntiring.
6. Virial paradoksi nima va bu paradoks nimani bildiradi.
13. Koinot katta masshtabli tuzilishi. Koinot modellari.

Reja :
1.Metagalaktikaning nostatsionarligi.

2. Koinot tuzilishi modellari.
1.Metagalaktikaning nostatsionarligi.

Kosmik strukturaning perarxeyasi, galaktikaning to’dalarida va o’tato’dalarida uziladi. O’lchami 100-300 Mpk bo’lgan Metagalaktikaning turli joylarida ko’p galaktikalr ko’tinuvchi muhitning zichligi, bu joy qarida joylashish bir xildir. Bu zichlik

ρ≈3∙10^-31 gr/sm³ (1)
ga teng bo’lib, yashrin massani hisobga olganda bu qiymatnining miqdori taxminan uch marotaba katta bo’ladi.
Zichlikning, o’lchami nobirjinsliliklar yacheykasi o’lchamidan (100-300 Mpk) katta joylarning, Bu joy qarida joylashganligidan bir jinsli ekanligni tasdiqladi. Bir jinslilik xususiyati Metagalaktikaning fundamental xususiyatlaridan hisoblanadi. Metagalaktikaning ikkinchi fundamental xususiyati uning nostatsonarligidir. Kuzatishlar ko’rsatadiki bir jinslilik yachaykasi o’lchashdagi masofa bilan ajratilgan galaktikalr va ulatning to’dalari bir-biridan uzoqlashayapti. Bunday fakt galaktikalrning nuriy tezliklarini va galaktikalar spektridagi chiziqlarni Dopler siljishiga ko’ra, birincgi marotaba 1912 yil Lavel abservatoriyasida nuriy tezlikni o’lchash, Slayfer tomonidan amalga oshrilgan. Slayfer Andromeda tumanligidagi galaktikalardan biri 200km/s tezlik bilan Yerga yaqinlashayotganligini aniqladi. Ko’pchilik yulduzlarni taxminan 50 km/s tezlik bilan harakat qilishini eslasak, Slayfer olgan natija hayratli natija ekanligini tushunamiz. Slyfer turli galaktikalr spektridagi chizqlarni qizilga siljishini aniqlab ular bir-biridan uzoqlashayotganligini aniqladi. Spektral chiziqlarni siljishi yana katta tezliklarni berayotgan edi. 1914 Yilgacha Slayfer 13 galaktikani spektrlarini o’lchadi, Ularning deyarli barchasi (ikkitasidan tashqari) bir-biridan 300km/s tezlik bilan uzoqlashayotganini aniqladi.
Bunday tezliklar astronomiyada o’lchangan barcha tezliklardan katta edi. Lekin eng qizig’i ham oldinda edi, 1917 yilda 600 km/s tezlik o’lchanib, tezlikda bundan ham katta tezlik o’lchandi.
Slayferning olgan natijalari Xabbl qonuni etilganidan keyin tushunarli bo’ldi. Xabbl qonuniga ko’ra galaktikalarning bir-biridan uzoqlashish tezligi ulargacha bo’lgan masofaga proporsinaldir, ya’ni H proprtsionallik koyfisentiga Xabbl doyimisi deyilib, aniqlanishicha uning qiymati

H=50-100 km/(Mpks)

Intervalida yotadi. Hozirgi paytda bu koyfitsentning eng ehtimolli qiymqti 75 km/(Mpks) ga tengdir. Habbl doyimisiga teskari bo’lgan kattalik Metagalaktikaning yoshini belgilaydi

T=1/H=2∙10¹⁰ yil

Tajribani ko’rsatishicha H-ning qiymati Metagalaktikada olingan yo’nalishga bog’liq emas, Yani Metagalaktika __________.

Galaktikalr hatakati taqsimlanish to’g’risidagi ma’lumotlar, yaqin oragacha metagalaktika xusuxiyatlari to’risidagi yagona ma’lumot edi. 1965 yil Metagalaktikani bir jinsli to’ldirilgan va hamma tomondan bir tekis keluvchi elektromagnit nurlanishlarni intensivligini 20-0.3 Smdiapazonida qayd etish ko’rsatadiki bunday nurlanish T=2.7 K temperaturadagi plankli spektrga egadir. Bunday to’lqin uzunlikda nurlanishni izotropligi katta aniqlik bilan (foyizning ondan bir ulushi bilan)aniqlangandir.
Galaktikalarning bir-biridan uzoqlashishi Metagalaktika kengayganligini bildiradi. Metagalaktika chegaralanmagan kengayish mumkinmi degan savolga javob berish Metagalaktikadagi muhitning zichligini qiymatiga bog’liqdir. Metagalaktikaning kichik zichliklarda u chegaralanmagan kengayishi mumkin bo’lsa, katta zichliklarda u chegaralanmagan kengayish mumkin bo’lsa, katta zichliklarda kengayish vaqti kelib siqilishga almashadi. Bir holatni ikkinchisidan ajratuvchi ρ_kr zichlik qiymati mavjuddir. Zichlikning kritik qiymatini aniqlash uncha qiyin emas. Haqiqatdan ham sharning m massasi uchun ikkinchi kosmik tezlik quydagi ifoda bilan aniqlanadi.

(3)

Bu formulaga massani ifodasini telik o’rniga ifodani qo’yib

(4)

Ekanligini topamiz. Habbl doyimisini H=75km/(Mpks) (4) chi formulaga qo’yib, koinot kritik zichligi 10^-29 gr/sm³ ekanligini aniqlaymiz. Demak koinotning zichligi 3∙10^-31 gr/sm³ kririk zichlik qiymatidan kichikdir. Lekin yashrin massani hisoba olish koinot zichligini qiymatini ancha oshiradi.

2. Koinot tuzilishi modellari
Koinotni bir jinslilik va __________ xususiyatlarni ifodalovchi Xabbl qonuni (2) Metagalaktikani xaraktiristikalarini o’zaro bog’lab bir necha yechimlar sinflariga egadir. Biz murakkab matematik ifodalarni keltirmasdan, asosiy yechimlar sinflardagi oxirgi natijalarni keltiramiz

H=0 r=const (5)

H=const≠0 r=r₀e^Ht (6)
H=a/t r=bt^α (a,b=const)
Berilgan yechimlardagi r-ni Metagalaktika ikki ixtiyoriy nuqtasi orasidagi masofa yoki Metagalaktika radyusi deb hisoblanishi mumkin. Keltirilgan (5)-chi yechim A.Enshteyin tomonidan berilgan bo’lib, bu modelga ko’ra Metagalaktika statik bo’lib yuqorida keltirilgan natijalar bu modelni rad etdi. (6)-chi va (7)-chi modelga ko’ra Metagalaktika nostatsionardir. Oxirgi yillarda olingan natijalarni ko’rsatishicha hozirgi zamonni rivojlanish xususiyatlari (7)-chi model to’g’ri ifodalanadi. Bu yechim A.Fridman tomonidan umumiy nibiylik nazariyasiga asoslangan holda berilgan. Shning uchun (7)-ga koinot rivojlanishining Fridman modeli deyiladi. (6)-chi model De-Sitter tomonidan aniqlangan bo’lib hozirgi vaqtda bu model koinot rivojlanish qonunlarini ifosalaydi.
Sinov savollari.

1. 
   Metagalaktika deb nimaga aytiladi.
   
2. 
   Katta masshtabli Metagalaktika birlashmaslarini galaktikalar to’dalari bilan bog’liqligini tushuntiring.
   
3. 
   Slayfer olgan natijalarni tushuntiring.
   
4. 
   Xabbl qonunini tushuntiring.
   
5. 
   Xabbl doyimisini fizik ma’nosini tushuntiring.
   
6. 
   Relikt nurlanish deb qanday nurlanish deyiladi, Bunday nurlanish qanday xususiyatlarga ega
   
7. 
   Koinotning bir jinslilik va ______ xususiyatini tushintiring.
   
8. 
   Koinotning kritik zichligi qanday hisoblanadi, va bu nimani ifodalaydi.