Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ươ
Ch
ng II :
Thiên hà
ẹ ọ ả ạ ắ ộ ả ầ ủ ữ ề ử ụ ấ ế ỉ ầ ờ ậ ề ệ ợ ấ ả ế ậ ủ ụ ệ ề ằ ể ề ấ ổ ồ ươ t ng t ượ ả ế ế ạ c c i ti n m nh m v ộ ố ượ ỹ ạ ặ ậ ơ ộ ỉ ả ị ư ế ươ ủ ể ả c gi ạ ư ươ ờ ờ Vào nh ng đêm hè đ p tr i, khi nhìn lên tr i ta th y m t d i sáng ầ ế ờ màu b c v t ngang n n tr i, g i là d i Ngân hà. Mãi đ n th k XVII, l n đ u ướ ng lên b u tr i đêm và tiên Galileo Galilei s d ng kính thiên văn c a mình h ờ ằ phát hi n ra r ng Ngân hà t p h p r t nhi u các ngôi sao. Theo th i gian, cùng ườ ụ ể ớ ự i ta đã có v i s phát tri n và c i ti n kĩ thu t c a các d ng c quan sát, ng ấ ị ụ ế ữ t nh t đ nh v Ngân hà và cũng phát hi n ra r ng trong vũ tr còn nh ng hi u bi ọ ự ợ ậ Ngân hà. Các nhà thiên văn g i có r t nhi u các t p h p sao kh ng l ẽ ề ế ỉ chúng là thiên hà. Đ n th k XX, các kính thiên văn đ ệ c lên qu đ o đã giúp các nhà thiên văn phát hi n ra m t kĩ thu t và m t s đ ụ ậ kho ng h n m t t thiên hà trong vũ tr . V y, đ nh nghĩa chính xác thiên hà là gì, ớ ng tác gì v i nhau không? phân lo i chúng nh th nào và các thiên hà có t ẽ ượ ế ề i đáp t v Thiên Hà c a chúng taNgân hà, s đ Cũng nh các hi u bi trong ch ng này…
ạ ệ I. Khái ni m và phân lo i 1. Khái ni mệ
ở ự ấ ợ ấ ớ ế ớ ộ ậ ẫ ạ
ộ ệ ố Thiên hà là m t t p h p r t l n các sao liên k t v i nhau b i l c h p d n và t o thành ủ ệ m t h th ng quay xung quanh tâm c a h .
ấ ớ ộ ộ Hình I.2.1: Thiên hà M81 thu c chòm sao Ursa Major (G u l n), đây là m t thiên hà ắ ố ể xo n c đi n hình và cho chúng ta th y đ ừ ủ c dáng v Thiên Hà c a chúng taNgân Hà ượ bên ngoài. ấ ượ ư ế trông nh th nào khi đ ẻ c nhìn t
7) ngôi sao cho t
ệ ứ ừ ớ ừ ụ hàng ch c tri u (10 ế ạ ng kính t ướ ự ầ ướ ậ ộ ả ấ ớ ỉ i hàng ngàn t 1.500 đ n 300.000 năm ánh sáng (n.a.s). Khu v c g n tâm c các c kho ng 1.000 n.a.s và m t đ sao l n nh t, kích th ấ ớ ủ ộ ố ố ở ớ ở ộ i 300400 km/s ( 1020 km/s ( ổ ồ Các thiên hà khá đa d ng, có ch a t (1012) ngôi sao, đ ườ ủ c a thiên hà có kích th ngôi sao cũng l n nh t. ể ủ ả ộ T c đ chuy n đ ng c a các sao trong thiên hà và t c đ quay quanh tâm c a b n thân ừ các thiên hà các thiên hà lùn) cho t các thiên hà t kh ng l ).
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
2. Phân lo iạ
ứ ế ỉ ứ ủ ữ ả ạ ọ ạ ầ ủ ạ Căn c vào hình d ng c a các thiên hà đã nghiên c u, đ u nh ng năm 20 c a th k XX, ậ ườ nhà thiên văn h c ng i Mĩ E.Hubble (18891953) đã l p ra b ng phân lo i các thiên hà, ạ ả ọ g i là “b ng phân lo i Hubble”. Theo ông, có các nhóm thiên hà phân theo hình d ng:
ạ ạ ắ ố ế ấ ự ế ố ượ ế ạ ng 2% các thiên hà còn l ị ạ ủ ế ọ ệ ặ ả
Hình I.2.2: Phân lo i các thiên hà d a theo hình d ng. Thiên hà xo n [ c] (chi m 60%), thiên hà elip (chi m 15%), thiên hà d ng th u kính ạ (chi m 20%) và thiên hà không đ nh hình (chi m 3%). S l i, không có trong b ng phân lo i c a Hubble, g i là các thiên hà “đ c bi t”. Đó là các thiên hà lùn.
ệ ố ầ ừ
Thiên hà elip: kí hi u E, có 8 d ng t ầ ạ ế ồ ơ ỏ ấ ụ ệ ế ạ ộ ạ hình kh i c u E0, ầ ẹ ầ ừ d t d n t E1 đ n E7, có d ng thuân d n. Chúng có hình c u ặ ứ ấ ho c elipxôit, g m các sao già nên có màu h i đ , ch a r t ít ơ khí và không có b i. Khí trong các thiên hà elip r t nóng (h n 1 ấ ộ tri u đ ) khi n cho chúng thu c lo i các thiên hà sáng nh t.
ồ ầ ệ ắ ố : kí hi u S, g m có ph n b u hình c u Thiên hà xo n c ồ ầ ầ ẻ ụ ứ ộ ề ắ ỳ ự ể ộ ầ ủ ữ ữ ầ ư ư ắ ơ ầ ắ ấ ấ ầ ở ữ gi a ồ bao g m các sao già và ph n đĩa g m các sao tr cùng b i và khí xoè ra ỏ các cánh tay (nhánh) xo n theo cùng m t chi u. Tu theo m c đ nh ắ ầ ủ ầ d n c a b u và s phát tri n tăng d n c a các nhánh mà thiên hà xo n có thêm các ch cái a, b, c đi sau ch S. Sa có b u sáng rõ, to, còn các ầ ắ tay xo n ch a rõ nét. Sb có b u sáng kém rõ h n, nh ng các tay xo n ể ộ khá rõ, Sc có các tay xo n bi u l rõ nh t, còn b u thì kém sáng nh t.
ắ ố ọ (còn g i là
Thiên hà xo n c gãy khúc ụ ướ ừ ệ ộ
ộ ở ộ ẳ ỳ ủ ạ ướ ắ thiên hà xo n có thanh ngang): kí hi u SB, có m t tr c th ng kéo dài t c khi tâm ra tr ắ ố xo n c theo 3 s ng SBa, SBb, SBc tu theo đ m r ng c a nhánh và kích th ỏ ầ ủ ầ c nh d n c a b u.
ấ ư ố ạ Thiên hà d ng th u kính ệ ữ ạ ắ : kí hi u SO, có hình gi ng nh hai cái đĩa úp vào nhau, là d ng trung gian gi a thiên hà xo n và thiên hà elip.
Zarya ứ
ế
ư ầ ầ ắ
Nhóm Ki n Th cPAC ữ ạ Lo i thiêh hà này có b u, đĩa, qu ng nh ng không có các tay xo n và không có khí gi a các sao.
ặ ạ ồ
ị ế Thiên hà vô đ nh hình ắ ố ạ ạ ẻ ủ ể ươ ng t ố ể ượ ữ ể ị ệ : kí hi u Irr ho c Ir, g m lo i I có hình ạ ệ xo n c b bi n d ng đ ki u và lo i II không có hình d ng rõ r t ề ỏ ồ ố ượ ề ng đ i nh , g m nhi u sao tr , nhi u nào. Chúng có kh i l ậ ộ ậ ộ khí gi a các sao (m t đ khí có th v t 1015% m t đ chung), có ạ th có vài trung tâm t o sao. ệ ườ
ố ượ ượ ng, có m t đ r t th p. Chũng cũng đ c chia thành các d ng ướ ệ ố c uầ (dSph), không đ nh hình ỏ ơ ấ (dIr) và cu i cùng là các
ề ườ ễ ơ ề ng khí còn nhi u h n c kh i l ng sao). Các thiên hà dBCG th ố ượ ặ ẽ ạ ề ụ ầ ng vài ch c l n v kích Thiên hà lùn: kí hi u là d, nh h n thiên hà thông th ạ ậ ộ ấ elip (kí th c và kh i l ị ỏ ọ thiên hà lùn g n nh màu hi u dE), ể ắ ở lam (dBCG). Các tay xo n các thiên hà lùn không phát tri n. Các thiên hà dE và dSph ố ạ ụ ồ i có nhi u khí (đôi khí kh i g m các sao già, ít khí và b i. Các thiên hà dIr và dBCG l ả ự ạ ượ l ng di n ra s t o ề sao m nh m và sinh ra nhi u sao n ng màu lam nên các thiên hà này cũng màu lam.
ươ
ng tác
ượ ng t ườ ng vài gi ả ầ ớ ở ủ ế ướ ả
ứ ạ II. Thiên hà b c x . Các thiên hà t ứ ạ 1. Thiên hà b c x . ứ ạ Thiên hà b c x (thiên hà có nhân b c x ) ứ ạ chúng b c x ph n l n năng l vài tháng ánh sáng), ỉ và tia X. Chúng ch chi m kho ng d
ớ ứ ạ khác v i các thiên hà thông th ướ ừ ỏ ấ ừ c t vùng tâm r t nh (có kích th ả ế ả ố i 5% t ng s các thiên hà. ỹ ố ứ ệ ỗ ở ch ờ ế đ n ế các d i sóng ngoài vùng kh ki n, ch y u là d i sóng vô tuy n ế Thiên hà Seyfert do nhà thiên văn ng ồ ế ắ ắ ổ ủ ế ứ ự ồ ạ ổ ườ i M g c Đ c Carl K. Seyfert phát hi n năm (chi m 1% các thiên hà xo n), ch y u là các 1943. Đây là các thiên hà xo n kh ng l ạ ồ thiên hà có thanh ngang. Nhân các thiên hà này c c sáng và là ngu n phát b c x h ng ngo i r t m nh. ạ ệ ừ ạ ứ ủ ế ườ ườ ằ ồ ạ ấ Thiên hà vô tuy nế ch y u là các thiên hà elip, b c x đi n t ng. Ng ộ ố ế ể ử ữ ộ ộ ế ấ m nh g p hàng ệ ầ ể ượ ng này có th do i ta cho r ng ngu n năng l tri u l n các thiên hà bình th ả ủ ự ế ấ ớ ở ộ ỗ trung tâm. M t s thiên hà vô tuy n có th là k t qu c a s va đen r t l n m t l ủ ậ ậ đ p và hoà nh p c a hai thiên hà. M87 (thu c chòm VirgoX N ) là m t thiên hà vô ể tuy n đi n hình.
2. Thiên hà t
ớ c c a chúng) có th t ướ ủ ố ơ ụ ỉ ươ
ng tác ở ầ g n nhau (so v i kích th ậ ộ ớ ng tác v i nhau.
ể ạ ằ ổ ố ỏ ự ấ có th nu t ch ng các thiên hà nh đi qua bên c nh b ng l c h p ả ử ộ ầ ứ ỉ
ươ ớ ể ươ ng tác v i nhau (va Các thiên hà ỉ ế ậ đ p vào nhau, nh p làm m t…). Trong s h n 100 t thiên hà (đã bi t) trong Vũ tr , ch có 2% t ồ ộ M t thiên hà kh ng l ẫ d n. Trung bình c kho ng 1t năm m t l n.
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ạ ữ Hình I.2.3: Va ch m gi a hai thiên hà xo n c, đ ướ c. ượ ắ ầ ừ c b t đ u t ư ậ ạ ữ ữ ả ỉ ệ ắ ố hàng tri u năm tr Thiên hà Tiên n và d i Ngân hà cũng va ch m nh v y sau hàng t năm n a.
ầ
ầ
III. Qu n thiên hà và siêu qu n thiên hà. ồ
ấ ự
ng t ươ ướ ặ ờ ồ ụ ề ầ
ế ớ ặ ợ
ồ ố ượ ệ ỉ ướ ệ ỡ ở là m t t p h p dày đ c g m vài nghìn thiên hà liên k t v i nhau b i 15) mO. Có hai lo iạ ộ ậ c 560 tri u n.a.s, kh i l ng c vài tri u t (10
ủ ế ầ ậ ồ ị ằ ế ớ ẫ ụ ụ g m vài ch c thiên hà liên k t v i nhau b ng l c h p d n, có C m/nhóm thiên hà ố ượ ế ỉ ừ ố ượ ệ ng O (mO là kh i l 1000 đ n 10.000 t m c 613 tri u n.a.s và kh i l kích th ị ủ c a M t tr i). Vd: Nhóm thiên hà đ a ph ng, g m Ngân hà, thiên hà Andromède (M31 ộ thu c chòm Andromeda), thiên hà Tam Giác (M33) nhi u thiên hà b u d c và các thiên ệ hà v tinh khác. ầ Qu n thiên hà ự ấ ẫ l c h p d n. kích th ầ qu n thiên hà: Qu n thiên hà giàu (đ nh hình) ắ ố ạ ấ ở ố ứ có tâm t p trung, đ i x ng bao g m ch y u các trung tâm, xung quanh là các thiên hà xo n c và vô
ị ự ố ứ thiêh hà elip và d ng th u kính ị đ nh hình. ầ không có tâm, không có s đ i x ng hình Qu n thiên hà nghèo (không đ nh hình) ủ ạ ồ ầ c u, bao g m đ lo i thiên hà.
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
Hình I.2.4: Nhóm thiên hà mang tên Hickson Compact Group (HCG) 87, cách Trái đ tấ ụ ở Ả ệ ở 400 tri u n.a.s. nh ch p b i kính thiên văn Gemini South Cerro Pachón, Chile.
O.
ụ ầ ẹ t p h p nhi u c m và qu n thiên hà. Có hình d ng b t nh t ề ạ ậ ế ỗ ệ ả ướ ư ờ ạ c kho ng 100300 tri u n.a.s, ấ ộ ố ượ ặ ạ ả ợ ầ Siêu qu n thiên hà gi y r ng ho c d ng đi u xì gà (d ng chu i), có kích th ệ ỉ kh i l ng kho ng 10 tri u t m
ữ ầ ườ ệ ả Hình I.2.5: Siêu qu n thiên hà Trinh n (Virgo), đ ng kính kho ng 200 tri u n.a.s, bao ữ ụ ụ ị ồ g m 100 c m và qu n thiên hà, có tâm là qu n thiên hà Trinh n . C m thiên hà đ a ầ ộ ươ ầ ph ầ ữ ng cũng thu c qu n thiên hà Trinh n .
ị
ụ
ươ
ng.
ậ ậ ụ ạ ủ ụ ươ ả ớ ồ ị ươ ớ ủ ặ ứ ể ế ớ
IV. C m thiên hà đ a ph ị ớ i thành c m thiên hà đ a Thiên Hà c a chúng ta cùng v i các thiên hà lân c n t p trung l ấ ươ ng g m kho ng ba m i thiên hà, l n nh t là thiên hà ng. C m thiên hà đ a ph ph ệ ữ ứ Tiên n (Andromeda), kí hi u M31 (ho c NGC 224), l n th hai là Thiên Hà c a chúng ượ ữ c hi u là Ngân hà), l n th ba là thiên hà Tam Giác (M33 ta (ch Thiên Hà vi
t hoa đ
Zarya ứ
ế
ủ ạ ậ ầ
Nhóm Ki n Th cPAC i là các thiên hà lùn, t p trung xung quanh Thiên hà c a chúng ta
ộ NGC 598), ph n còn l (thành m t nhóm) và quang các thiên hà M31 và M33.
ữ Hình I.2.6: Thiên hà Tiên n (Andromeda).
ứ ụ ớ ị ươ ữ ộ Hình I.2.7: Thiên hà Tam Giác (M33), là thiên hà l n th ba trong c m thiên hà đ a ng, sau thiên hà Tiên n và Ngân hà. Thu c chòm sao Tam Giác (Triangulum). ph
ề ế ữ ớ ậ ố ầ ầ
ả ườ ồ đám mây Magellan, l n đ u tiên đ i B Đào Nha Ferdinand Magellan vào năm 1521.
ả ộ
ả ộ ỉ
ứ ỏ ệ ả ủ ệ Ngân hà đang ti n v thiên hà Tiên n v i v n t c 50 km/s. ượ ả ấ c mô t Sáng nh t là hai thiên hà lùn mang tên ở b i nhà hàng h i ng Đám mây Magellan L nớ thu c chòm sao Dorado (Cá Vàng), cách chúng ta kho ng 150.000 n.a.s, Đám mây Magellan Nhỏ, thu c chòm sao Tucana (Chim ch a kho ng 10 t ngôi sao. ứ ả M Dài), cách chúng ta kho ng 173.000 n.a.s, ch a kho ng 100 tri u ngôi sao. Hai đám mây Magellan là các thiên hà v tinh c a Ngân hà.
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ủ
ầ ư
V. Thiên Hà c a chúng taNgân Hà ấ ạ ạ 1. C u t o và các lo i qu n c Thiên Hà. ấ ạ a. C u t o
ệ ặ ờ ừ ộ ộ ượ Ả ủ trong ra (H M t tr i thu c m t trong c nhìn t Hình I.2.8: Thiên Hà c a chúng ta đ ụ ắ ố ủ các nhánh xo n c c a Thiên Hà). nh ch p tâm c a Thiên Hà. Các đám sao sáng có ể ấ ớ ụ ồ ủ ố ơ th nhìn th y cùng v i vùng t i h n g m b i và khí.
ố ầ ậ ỏ ậ ả ừ
ư ớ ỉ ủ ắ ư Khi nhìn ngang, Thiên Hà trông g n gi ng nh NGC 4565 (b qua các ngôi sao c n c nh), chú ý đ n:ế B uầ B iụ ộ Đ dày c a các cánh xo n (<1kpc) ượ ạ ắ ớ ở c t o b i các
ụ ớ ượ ạ ừ c t o thành t các ả ắ Th t không may m n khi chúng ta ph i trong ra”. Khi nhìn theo nhìn Thiên Hà “t ẳ ặ ớ ướ h ng vuông góc v i m t ph ng Thiên Hà, ầ Thiên Hà nhìn g n nh M100, v i: 100 t ngôi sao Các cánh tay xo n l n đ ẻ ngôi sao tr , nóng. ữ Nh ng đám b i l n. ố ữ Nh ng đ m sáng đ ngôi sao tr . ẻ
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ạ ẹ ể ả ườ
O).
ớ ấ ế ng kính kho ng 80.000100.000 n.a.s ( c 30 kpc), dày ố i 70% kh i ắ ỡ ng kính ít nh t 4044kpc. Đĩa Thiên Hà chi m t ủ ườ ỉ ầ ng c a Thiên Hà (150 t l n m ặ ậ ộ
7 sao/pc3 so v i 1 sao/10pc ớ ồ
3 ở ng kính kho ng vài pc. Nhân là ngu n b c x năng
ờ ả ặ ạ ườ ứ ạ ồ ạ ấ
ươ ằ ồ ồ ủ ế ng đĩa. B u ch y u g m các sao t ạ ả là vùng quanh nhân, do đĩa Thiên Hà ph ng lên. B u có bán kính kho ng ố ng b ng 1/6 kh i l ng đ i già ỏ ắ
ườ ầ ư ư ầ ườ ầ ố
ữ ả
ư ở ầ ế ỉ b u ch chi m d ố ượ ầ Có th coi Thiên Hà (Ngân Hà) có d ng hình đĩa d t, trong đó có các tay xo n. Đĩa Thiên Hà (đĩa sao) có đ ỡ c 1000 n.a.s. Đĩa khí có đ ượ l Nhân Thiên Hà bao quanh tâm có m t đ sao dày đ c (10 vùng ngo i vi M t tr i), có đ ế ấ ượ ng r t m nh, nh t là sóng vô tuy n, tia h ng ngo i và tia gamma. l ầ ầ B u Thiên Hà ố ượ ầ ố ượ 1,53pc, kh i l ớ (phát ra ánh sáng vàng và đ ) so v i các tay xo n. ầ , bao trùm quanh đĩa, có hình Qu ng Thiên Hà ầ ng kính 50.00065.000 n.a.s. Qu ng là c u, đ ầ ớ ố ơ n i phân b sao th a th t, g n nh không có khí ữ ộ ụ và b i gi a các sao. Bao trùm qu ng là m t ả qu ng t ng kính kho ng 200.000 i, có đ 400.000 n.a.s. ố ế Khí gi a các sao chi m kho ng 510% kh i ướ ượ l i 1% kh i l ng đĩa Thiên Hà, nh ng ng b u.
ả
ở ộ : Chùm nh khám phá nhân Ngân
* M r ng Hà.
ự ế ủ ể ở Chúng ta không th nhìn tr c ti p tâm c a Ngân ề ụ Hà vì đó có quá nhi u b i.
ư ể ầ ụ ừ ằ ế ạ Nh ng chúng ta có th nhìn xuyên qua đám b i (t ng ph n) b ng tia ồ h ng ngo i. Chú ý đ n các ngôi sao n ng:ặ
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
Và tia X:
ấ ặ ỗ
ế ụ ổ ứ ượ ồ ế
ộ Vùng trung tâm r t n ng và h n đ n, ạ ch a các ngu n sóng vô tuy n m nh ủ (đ c coi là v t tích c a các v n sao siêu m i):ớ
ồ ứ ạ ạ ặ ấ ậ ủ ế ố ở ứ Và ch a các ngu n b c x m nh tia X, có ỏ ướ c r t nh và đ m đ c. Đây kích th ậ ư ườ d ng nh là v t tích c a các h đen t p trung tâm Ngân Hà.
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ạ
ậ ữ
ầ ư b. Các lo i qu n c Thiên Hà ầ ầ
ộ ạ ầ ư ộ ầ ượ ự ọ ủ ạ ấ c chia thành hai lo i Các sao, qu n sao cùng v t ch t gi a các sao trong Thiên Hà đ ủ ở ở ị qu n c (qu n xã) chính (đôi khi tách thêm m t lo i trung gian), d a trên c s v trí c a chúng trong không gian, đ c tính chuy n đ ng và thành ph n hoá h c c a chúng. ề ề ặ ồ
ớ ế ẳ ầ ể ở Qu n c lo i I: ỳ ể ố i. Qu n c lo i I ề ặ ắ ổ ươ ầ ư ạ G m các sao m , các sao k nh và siêu k nh nóng, các sao cepheid ử , các ạ g n m t ph ng Thiên Hà (đĩa), trong ph mvi ườ ng ố ẻ ng đ i tr , th ố ầ ỏ
(sao bi n quang) đi n hình (có chu k dài), các sao siêu m i, các đám mây phân t ở ầ ư ạ tinh vân sáng và t ả chi u dày kho ng 200 n.a.s trong các nhánh xo n. Chúng có tu i t ụ ệ là vài ch c tri u năm tr xu ng. ầ ư ạ Qu n c lo i II: ắ ầ ở ậ ầ ở ổ ỡ ố ặ ỉ ệ ự ầ ạ ầ ả ằ ầ ư ầ các qu n sao c u, t l ầ ồ Đ c tách ra t ớ ổ ằ ở ầ ộ ổ ươ ế ở ạ ế ẳ ặ i m t ph ng Thiên Hà. Đ tu i t ầ ư phía trên hay phía d ặ ờ ướ ạ ầ ư ỏ ầ ỉ ự ặ ờ ộ ượ ủ ế ỏ ừ ầ ư ạ qu n c lo i I. G m các sao m i, tinh vân hành tinh, ữ ạ ph n gi a ố ng đ i ầ 1013 t năm. M t tr i cũng thu c lo i qu n c này. Qu n c đĩa có thành ph n ố ộ M t tr i: ch y u là Hiđrô, ¼ là Hêli và m t l ng nh các nguyên t
ả ở ỏ ầ ề là các qu n sao c u, các sao lùn đ , các sao k nh đ và các sao ư ể ở ầ b u qu ng và t p trung Cepheid có chu kì ng n (nh ki u RR Lyrae), n m r i rác ỉ ọ ỉ Thiên Hà, có tu i c 1012 t năm tr lên. Qu n c qu ng trong thành ph n hoá h c có t ơ Ở ơ ệ các nguyên t kim lo i ít h n hàng n ng h n Hêli c c kì ít. l ặ ờ ớ trăm l n so v i M t tr i. ầ ư ượ Qu n c đĩa: ề các sao k nh đ sáng, các sao có v ch kim lo i y u trong quang ph , n m ắ các tay xo n, h u h t ừ “già”, t ọ ươ hoá h c t ng t ơ ặ n ng h n Hêli. B ng tóm t ầ ư t đ c tính các lo i qu n c Thiên Hà (Ngân Hà) ạ ầ ư ầ ư ổ ph
ậ
ể ặ Các v t th đ c tr ngư ắ ặ ầ ư Qu n c ạ ế bi n lo i I ụ B i, khí, vùng HII, các sao OB, Ttauri ạ Qu n c già lo i I Các sao AG, các ầ ụ qu n t sao già, ặ ờ M t tr i ầ ư ầ Qu n c qu ng lo i IIạ Các đám sao c u,ầ ướ sao d i lùn (sao lùn nâu)
ạ Qu n c đĩa lo i II Tinh vân hành tinh, các sao lùn, các sao ki uể Cepheid lo i II.ạ 400 pcs 120 pcs 160 pcs 1000 pcs
1081010 3.1091010 108 >1010
8 5 3 3
ố Cánh tay xo nắ Các đám B uầ Qu ngầ ậ t p ấ
Không M t sộ ố M t sộ ố Nhi uề ướ ng ậ ề
Tròn Tròn D tẹ ấ ẹ R t d t ả Kho ng cách trung bình (Tính ấ ừ t Trái đ t) ổ ộ Đ tu i trung bình (năm) ấ ệ C p sao tuy t ố đ i (sáng nh t) Phân b trung ở T p trung h v tâm? ỹ ạ Qu đ o quanh
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
Ngân Hà
ể ể
2. Chuy n đ ng quay và năm Thiên Hà a. Chuy n đ ng quay c a Thiên Hà
ộ ộ ự
ủ ộ
ủ ự ế ằ ấ ể ủ ặ ủ ư ế ổ ệ ầ ầ ậ ừ ế ạ ầ ả ồ ớ ậ ố ườ ổ i th ậ ố ủ ậ ố ủ ả ắ ồ ạ ắ ọ t vào trong tay xo n, lúc thì ắ ọ ể ng chuy n ngoài vòng t r ng Thiên Hà đang D a vào s chuy n đ ng trong không gian c a các sao mà ta bi ụ ộ ậ quay quanh tâm c a nó. Toàn b v t ch t trong Thiên Hà quay xung quanh tr c quay đi ớ ẳ qua tâm Thiên Hà và vuông góc v i m t ph ng c a nó. ầ ặ ờ ầ ể ừ ủ tâm Thiên Hà đ n M t tr i h u nh không đ i (ph n V n t c góc c a các sao k t ả ư ộ ậ ắ ơ trong c a Thiên Hà quay g n nh m t v t r n), ph n ngoài quay có ch m h n. H qu ạ ả tâm đ n 6,5kpc, đ t là v n t c c a các sao tăng d n theo kho ng cách trong ph m vi t ự ạ c c đ i kho ng 250 km/s r i sau đó gi m. Các tay xo n quay v i v n t c góc không đ i, tuy nhiên các sao l ở ắ ộ ấ ớ đ ng không đ ng nh t v i tay xo n nên có lúc thì l ậ ố ơ ắ ủ ấ tay xo n. N i duy nh t mà v n t c góc c a các sao và tay xo n trùng nhau g i là ở ặ ờ ố . M t tr i cũng ồ tròn đ ng t c sát vòng tròn này.
b. Năm Thiên Hà
ể ặ ờ ả ờ
ờ ọ ỉ ố ệ ở ấ ằ ộ ệ ệ ệ ả ế năm vũ trụ) là kho ng th i gian đ M t tr i hoàn thành h t ọ Năm Thiên Hà (còn g i là ả ẹ m t vòng quay tr n v n xung quanh tâm Thiên Hà. Kho ng th i gian này x p x 220 trong các tài li u khác nhau n m trong tri u năm (Theo Encarta 2009Các s li u kho ng 200250 tri u năm).
VI. Các thiên hà khác
ứ ụ ệ ầ ứ ớ ư Ở ề ể ủ ừ “bên ngoài”. ổ cách là t ể ụ ộ ố ể ấ Vi c nghiên c u các thiên hà khác cho ta th y b c tranh t ng th c a vũ tr và cũng góp ỉ ủ ph n tìm hi u thêm v Thiên Hà c a chúng ta v i t đây, ch nêu ví d m t s thiên hà đi n hình.
1. Thiên hà Tiên nữ
Hình I.2.9: Thiên hà Tiên n (M31NGC224) Thiên hà Tiên n là thiên hà n i ti ng nh t vì nó là v t th ngoài Ngân Hà đ
ữ ấ ử
ể ẽ ổ ế ư ị ậ ệ ườ ấ ắ ng, cũng nh l ch s đã phát hi n ra nó. Các quan sát v ữ Có l ằ nhìn th y b ng m t th ượ c ề
Zarya ứ
ọ ậ ườ ượ c ghi nh n b i nhà thiên văn h c ng ệ ượ ọ ự ữ ấ ớ ủ ượ ọ ễ ọ ữ ớ ộ ổ ữ ứ ệ ươ ữ ề ể ả ọ ể ặ ở ứ ở ậ ề ụ ủ ụ ổ ữ ở
ế Nhóm Ki n Th cPAC ư ở i Ba T Adb AlRahman Al Sufi Andromeda đ ỏ ướ vào năm 964 (Encarta 2009có tài li u khác cho là năm 905) d i tên g i “đám mây nh ”. ầ c Simon Marius cung c p nh ng thông tin đ u tiên d a vào các quan sát Năm 1612 đ ụ ư c C. Messier đ a vào danh m c thông qua kính vi n v ng m i c a mình. Năm 1764 đ ồ ắ ố ủ , thu c chòm sao c a ông v i tên g i M31. Thiên hà Tiên n là thiên hà xo n c kh ng l ề Tiên n (Andromeda), cách chúng ta 2,5 tri u n.a.s. Các nhà thiên văn nghiên c u v ồ ữ ằ ơ ữ ng đ ng gi a thiên hà thiên hà Tiên n nhi u h n c vì h tin r ng có nh ng đi m t ữ ở ượ ở ư ữ Tiên n và Ngân hà, nh ng không th quan sát đ Ngân hà b i nh ng đám mây và c ắ ủ ụ vùng trung tâm. Các nhà thiên văn cũng nghiên c u v các cánh xo n c a b i dày đ c ấ ữ ự thiên hà Tiên n , s sinh ra c a các vì sao, các đám sao c u, các c m sao m , v t ch t gi a các vì sao và các v n siêu tân tinh
ầ ữ thiên hà Tiên n .
ả ữ ướ ể c sóng đi n t ở ả ẽ ố ở ậ c sóng tia X v i các ngu n phát đ m vùng trung ụ i các ấ khác nhau. Có th th y d i sóng tia X, ạ i ữ ấ Vùng trung tâm thiên hà Tiên n r t sáng ồ ướ ớ b ớ ở ặ đ c. Có l là do các h đen l n tâm. ổ ủ ạ Hình nh Thiên hà Tiên n ch p d ừ ệ ướ b ấ ằ r ng vùng trung tâm r t sáng ạ ạ trong khi đó vùng ngoài rìa phát x m nh t ướ c sóng 21 cm (v ch ph c a Hiđrô). b
ắ 2. Thiên hà M t đen (M64)
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ắ ủ ộ ườ ắ ố ấ ầ ấ ờ ng nh t nh t trên b u tr i, nó giông thiên hà xo n c thông th ễ ặ ấ ọ ế ả ụ ố ổ ế ư ườ ồ i ta có th th y m t đám mây b i kh ng l ạ ơ ủ ắ ộ Hình I.2.10: Thiên hà M t đen (M64) ố ộ Thu c chòm sao Tóc c a nàng Berenice (Coma Berenices), là m t trong s các thiên hà ữ ườ ấ ng, có nh ng b t th ằ cánh tay qu n ch t, nh ng quan sát b ng các vi n v ng kính 4 đ n 6 inches (100150 ộ ể ấ ớ mm) hay l n h n, ng kh ng ch c khu ẻ ủ ự v c trung tâm c a nó, t o thành cái dáng v c a m t con m t màu đen.
3. NGC 253
Hình I.2.11: NGC 253 ộ ắ ấ ộ ầ ế ượ ầ ư ế ể ộ ổ ầ ắ ấ ọ ố ể ượ ệ ụ ế ử ụ ư ộ ườ ụ ớ ắ ầ ằ ệ ơ ướ ợ c Thu c chòm sao Th điêu kh c (Sculptor), thiên hà có đ sáng c p 7 và có kích th ủ ờ ấ ớ c h u nh đ n vùng mép rìa c a nó. bi u ki n trên b u tr i r t l n. Có th quan sát đ ấ Đ c Caroline Herschel khám phá vào m t đêm khi bà đang dò tìm sao Ch i. Nó xu t ả ng s c dày và b t đ u cho th y rõ m u s c qua nh hi n trong ng nhòm nh m t đ ch p n u s d ng các quang c l n h n. Thiên hà này n m cách chúng ta 10 tri u n.a.s.
4. M101
ộ ấ ớ ả ớ ắ ố ộ ộ ọ ạ ả ầ ở Hình I.2.12: M101 ể Thu c chòm sao G u l n (Ursa Major), thiên hà xo n c r ng l n, dàn tr i, có th nhìn ờ ủ ố ắ ố ễ rõ qua vi n v ng kính lo i nh n u tr i đ t i. Nó là m t trong các thiên hà xo n c ệ ằ n m g n Ngân hà, ỏ ế ỡ kho ng cách c 10 tri u n.a.s.
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
5. M84 và M86
ộ ữ ủ ẻ ằ ề ẹ ộ ọ ữ ệ ủ ụ ng 50 tri u n.a.s. Các thiên hà elip này đ ươ ữ ấ ậ ờ ồ
ả ữ Hình I.2.13: M86 (gi a) và M84 (bên ph i) ấ ầ Thu c chòm sao Trinh N (Virgo), hai thiên hà elip này n m g n nhau, đ đ nhìn th y ườ ễ ng nhìn h p. Chúng đ u là thành viên c a c m thiên trong cùng m t vi n v ng kính tr ượ ạ ị ụ hà Trinh n , cách c m thiên hà Đ a ph c t o ạ ở b i các ngôi sao già và có ít v t ch t gi a các vì sao. Chúng đ ng th i cũng là lo i thiên hà sáng nh t.ấ
VII. Quasar
ả ủ ọ ự ị ỏ ấ ớ ủ ộ ặ c c a nó và kho ng cách c a nó tính t ạ ị ấ ể ấ ể ở ấ ấ ấ ể ạ ủ ượ ự ượ ượ ượ ữ ể ổ ủ các khí nóng đ ng t ộ ng và r t ho t đ ng. Toàn b năng l đó đ c gi
ồ ừ ụ ượ ắ “ c b t ngu n t ư ự c m t ở ấ ệ ươ nh sao, b i vì quasar xu t hi n t ố ệ ng t ờ ở ấ ấ ấ ừ quasistellar radio source”, có nghĩa là ngu nồ ư ộ ự nh m t vì sao ng t ượ c cho th y các r t xa Trái đ t. Các s li u đo đ ỉ ọ ạ ể ở ụ ấ ỉ ừ ướ ủ Trái Quasar là thiên th r t sáng so v i kích th ấ ổ đ t. M t đ c đi m quan tr ng c a quasar là s d ch đ r t m nh trong quang ph cho ồ ấ r t xa Trái đ t và chúng d ch chuy n ra xa Trái đ t r t nhanh. Đ ng th y các quasar ấ ứ ứ ờ c phát ra th i, nghiên c u quang ph c a quasar cũng cho th y b c x c a quasar đ ươ ấ ạ ấ ở ở c tìm th y tâm các thiên hà có d ng b t b i các khí nóng t ộ ồ ổ ạ ộ ườ ấ th trong m t th tích ng kh ng l ỉ ỡ ấ r t bé, ch c vài n.a.s. Tên g i quasar đ ế ươ phát x vô tuy n t ầ ộ m t đi m trên b u tr i vì chúng quasar cách chúng ta hàng t n.a.s. Ví d quasar 3C273 các Trái đ t 1,5 t n.a.s
Zarya ứ
ế
Nhóm Ki n Th cPAC
ồ ượ ả Hình I.2.14: B n đ màu (gi đ nh) c a m t quasar đ ụ ở ấ ả ị ầ ỏ ở văn vô tuy n l n ế ớ ở ạ ộ ậ ấ ườ ượ ữ ấ ẳ ồ đang phát x m t lu ng v t ch t năng l ủ ệ ố ộ c ch p b i H th ng kình thiên ự phía trên) New Mexico. Ph n nhân c c kì sáng c a quasar (ch m màu đ ỏ ề ng cao (đ ủ ng th ng có nh ng ch m vi n đ ).
ể ự ượ ườ ng c c cao này có th xu t phát t ỡ ứ ạ ớ ấ ố ượ ng c c kì l n, c hàng trăm tri u l n l n h n kh i l ừ ộ ng M t tr i, ố ượ ự ố ơ ư ậ ớ ự ữ ư ủ ồ ố ượ ữ ệ ề t đi u này. ượ ứ ễ ế ầ c di n ra nh ư ế ụ ổ ớ ề ề ế ụ ủ ư ủ ệ ế ố ữ ằ m t siêu i ta cho r ng nh ng b c x năng l Ng ặ ờ ở ệ ầ ớ ự ố ượ ố h đen có kh i l ậ ể ớ ộ ố trung tâm các quasar. M t h đen kh i l ng c c kì l n nh v y có th là s hoà nh p ạ ố ượ ơ ủ c a các h đen bé h n, là tàn d c a các sao có kh i l ng l n. Va ch m gi a các thiên ệ ấ ộ hà và các quasar cũng là m t ngu n cung c p nhiên li u cho các h đen trung tâm. Chính ờ ạ ở c phát hi n b i kính thiên nh ng đám sáng m t o thành các dây quanh các quasar đ ế văn Hubble cho ta bi Vi c nghiên c u các quasar cho chúng ta bi t thêm v Vũ tr ban đ u đ ụ th nào, cũng nh c ng c lý thuy t V n l n v ti n hoá c a Vũ tr .
