Мы привыкли, что Млечный путь - это скопление звезд на небе, по которому ориентировались наши предки. Но на самом деле, это больше, чем обычные ночные светила - это огромный и неизведанный мир.
Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет
А вам уже исполнилось 18?
Строение галактики Млечный Путь
Иногда кажется невероятным то, насколько динамично развивается космическая наука. Сложно себе представить, но 4 века назад даже утверждение о том, что Земля кружится вокруг Солнца, вызывало осуждение и неприятие в обществе. Суждения об этих и других космических явлениях могли привести не только к тюремному заключению, но и к смерти. К счастью, времена изменились, и изучение Вселенной давно стало приоритетным направлением в науке. Особенно важны в этом плане исследования Млечного Пути — галактики из тысяч звезд, одна из которых — наше Солнце.
Изучение строения галактики и ее развития помогает ответить на главные вопросы, которые интересуют человечество с начала времен. Это такие сакраментальные загадки о том, как возникла Солнечная система, какие факторы способствовали появлению жизни на Земле, и существует ли жизнь на других планетах.
О том, что галактика Млечный Путь — это огромный рукав бесконечной звездной системы стало известно сравнительно недавно — чуть более полувека назад. Строение нашей галактики схоже с колоссального размера спиралью, в которой наша Солнечная система находится где-то на периферии. Сбоку же она имеет вид гигантской лупы с двусторонне выпуклым центром с короной.
Что же такое галактика Млечный Путь? Это миллиарды звезд и планет, которые соединены между собой неким алгоритмом строения Вселенной. Кроме звезд в Млечном Пути имеется межзвездный газ, галактическая пыль и звездные шаровые скопления.
Диск нашей галактики постоянно вращается вокруг центральной части, которая находится в созвездии Стрельца. Для того чтобы Млечный Путь сделал один полный оборот вокруг своей оси нужно 220 миллионов лет (и это при том, что вращение происходит со скоростью 250 километров в секунду). Таким образом, все звезды нашей галактики движутся в едином порыве на протяжении многих лет и наша Солнечная система вместе с ними. Что же заставляет их вращаться вокруг ядра с поистине бешеной скоростью? Ученые предполагают, что и колоссальный вес центра, и практически непостижимое количество энергии (оно может превышать размер в 150 млн солнц).
Почему же мы не видим ни спиралей, ни гигантского ядра, почему не чувствуем этого вселенского вращения? Дело в том, что мы находимся в рукаве этой спиральной Вселенной, и бешеный ритм ее жизни воспринимается нами буднично.
Конечно же, найдутся скептики, которые будут отрицать такое строение нашей галактики, мотивируя это тем, что точного снимка галактического диска нет (да и быть не может). Дело в том, что Вселенная отнюдь не ограничивается галактикой Млечный Путь и в космосе есть куча таких же образований. Они очень похожи на нашу галактику по структуре — это те же диски с центром, вокруг которого вращаются звезды. То есть за пределами нашего Млечного Пути существуют миллиарды систем, схожих с Солнечной.
Ближайшая к нам галактика — это Большое и Малое Магеллановы Облака. Их можно увидеть практически невооруженным глазом в Южном полушарии. Эти две небольшие светящиеся точки, похожие на облака, впервые описал великий путешественник, от имени которого и произошли названия космических объектов. Диаметр Магеллановых Облаков сравнительно невелик — это меньше половины Млечного Пути. Да и звездных систем в Облаках намного меньше.
То ли дело Туманность Андромеды. Это еще одна галактика спиралевидной формы, которая по виду и по составу очень похожа на Млечный Путь. Ее размеры поражают — она по самым скромным подсчетам раза в три больше нашего Пути. И число таких исполинских галактик во Вселенной уже давно перевалило за миллиард — это только то, что мы можем увидеть на данном этапе развития астрономии. Вполне возможно, что спустя несколько лет нам станет известна еще одна, ранее незамеченная галактика.
Характеристики Млечного Пути
Как говорилось ранее, Млечный Путь — это скопление миллионов звезд со своими собственными системами, схожими с Солнечной. Сколько всего планет существует в нашей галактике — самая настоящая загадка, над решением которой бьется уже не одно поколение астрономов. Хотя, если честно, их больше волнует другой вопрос — какова вероятность того, что в пределах нашей галактики существует звездная система, характеристики которой схожи с нашей? Особенно ученых интересуют звезды, имеющие схожую с Солнцем скорость вращения и технические характеристики, а также занимающие наше место в масштабе галактики. Все потому, что на планетах, имеющих приблизительный возраст и условия нашей Земли, существует высокая вероятность наличия разумной жизни.
К сожалению, попытки ученых найти в рукавах галактики хоть что-то схожее с Солнечной системой не увенчались успехом. И это, пожалуй, к лучшему. Еще неизвестно, кто или что может ждать нас в незнакомом созвездии.
Черная Дыра — убийца планет или создатель галактик?
В конце своей жизни звезда сбрасывает газовую оболочку, а ее ядро начинает очень быстро сжиматься. При условии, что масса светила достаточно большая (в 1,4 раза больше Солнца), на его месте образуется Черная Дыра. Это объект с критической скоростью, которую не может преодолеть ни один предмет. В итоге, что попадает в Черную Дыру, исчезает в ней навсегда. То есть, по сути, этот космический элемент — это билет в один конец. Любой объект, который подойдет к Дыре достаточно близко, исчезнет навсегда.
Печально, не правда ли? Но в Черной Дыре есть и положительный момент — благодаря ей постепенно подтягиваются различные космические объекты и формируются новые галактики. Получается, что ядром каждой из известных звездных систем служит Черная Дыра.
Почему наша галактика называется Млечный Путь?
У каждого народа существуют свои легенды о том, как образовалась видимая часть Млечного Пути. К примеру, древние греки считали, что она образовалась из пролитого молока богини Геры. А вот в Месопотамии было сказание о реке из того же напитка. Таким образом, большое скопление звезд ассоциировалось у многих народов именно с молоком, благодаря чему наша галактика получила свое название.
Сколько звезд в Млечном Пути?
Точно подсчитать количество звезд в нашей галактике достаточно затруднительно, ведь говорят, что их больше 200 млрд. Как вы понимаете, изучить их все при современном развитии науки очень проблематично, поэтому ученые обращают свое внимание только на самых интересных представителей этих космических объектов. Взять хотя бы альфа звезду из созвездия Карины (Киль). Это звезда супергигант, которая долгое время носила титул самой большой и яркой.
Солнце — также одна из звезд Млечного Пути, которая, однако, не имеет никаких выдающихся характеристик. Это небольшой желтый карлик, который прославился лишь тем, что на протяжении миллионов лет является источником жизни на нашей планете.
Астрономы со всего мира давно уже составили списки звезд, которые отличаются выдающеюся массой или яркостью. Но это совсем не значит, что каждая из них получила собственное имя. Обычно названия звезд состоят из букв, цифр и названий созвездий, к которым они относятся. Так, самая яркая звезда Млечного Пути обозначается на астрономических картах как R136a1, причем R136 — это ничто иное, как название туманности, из которой она родом. Эта звезда обладает непередаваемой мощью, которую невозможно ни с чем сравнить. R136a1 светит в 8,7 миллионов раз ярче, чем наше Солнце, а поэтому возле нее очень трудно представить хоть какую-то жизнь.
Но колоссальная мощь совсем не значит, что R136a1 имеет внушительные размеры. Список самых крупных звезд возглавляет UY Щита, которая в 1,7 тыс. раз превышает размеры нашего светила. То есть, если бы вместо Солнца была эта звезда, то она заняла бы все место от центра нашей системы до Сатурна.
Хотя какими большими и мощными не были бы эти звезды, суммарное число их массы не сравнится с массой Черной дыры, которая находится в центре галактики. Именно ее колоссальная энергия держит Млечный Путь, заставляя ее двигаться в определенном порядке.
Наша галактика — это не просто россыпь звезд на ночном небе. Это огромная система, которая состоит из сотен миллиардов звезд, среди которых есть и наше Солнце.
Галактика Млечный Путь очень величественна, прекрасна. Этот огромный мир - наша Родина, наша Солнечная система. Все звезды и другие объекты, которые видны невооруженным глазом на ночном небе, - это наша галактика. Хотя есть некоторые объекты, которые располагаются в Туманности Андромеды - соседке нашего Млечного Пути.
Описание Млечного Пути
Галактика Млечный Путь огромна, размером в 100 тысяч световых лет, а, как известно, один световой год равен 9460730472580 км. Наша Солнечная система располагается от центра галактики на расстоянии 27000 световых лет, в одном из рукавов, который называют рукавом Ориона.
Наша Солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Это происходит так же, как вращается Земля вокруг Солнца. Полный оборот Солнечная система совершает за 200 млн лет.
Деформация
Галактика Млечный Путь выглядит как диск с выпуклостью в центре. Он не идеальной формы. С одной стороны имеется изгиб к северу от центра галактики, а с другой - уходит вниз, затем поворачивает направо. Внешне такая деформация чем-то напоминает волну. Сам же диск деформирован. Это связано с присутствием рядом Малого и Большого Магеллановых Облаков. Они вращаются около Млечного Пути очень быстро - это подтвердил телескоп «Хаббл». Эти две карликовые галактики часто называют спутниками Млечного Пути. Облака создают гравитационно связанную систему, которая очень тяжелая и довольно массивная из-за тяжелых элементов в массе. Предполагается, что они будто перетягивают канат между галактиками, создавая вибрации. В результате происходит деформация галактики Млечный Путь. Строение нашей галактики особенное, у нее имеется ореол.
Ученые считают, что через миллиарды лет Млечный Путь поглотит Магеллановы Облака, а спустя еще какое-то время его поглотит Андромеда.
Ореол
Задаваясь вопросом о том, какая галактика Млечный Путь, ученые начали ее изучение. Им удалось выяснить, что на 90 % своей массы она состоит из темной материи, из-за чего возникает загадочный ореол. Все, что видно невооруженным глазом с Земли, а именно та светящаяся материя, это примерно 10 % от галактики.
Проведенные многочисленные исследования подтвердили, что у Млечного Пути есть гало. Ученые составляли различные модели, которые учитывали невидимую часть и без нее. После экспериментов было выдвинуто мнение, что если бы не было гало, то скорость движения планет и других элементов Млечного Пути была бы меньше, чем сейчас. Из-за этой особенности предположили, что большая часть компонентов состоит из невидимой массы или темной материи.
Количество звезд
Одной из самых уникальных считается галактика Млечный путь. Строение нашей галактики необычно, в ней насчитывается более 400 миллиардов звезд. Примерно четвертая их часть - крупные звезды. К сведению: другие галактики имеют меньшее количество звезд. В Облаке насчитывается около десяти миллиардов звезд, некоторые другие состоят из миллиарда, а в Млечном Пути - более 400 миллиардов самых разных звезд, причем с Земли видна только малая часть, около 3000. Точно сказать, сколько звезд содержится в Млечном Пути, невозможно, так как галактика постоянно теряет объекты из-за их превращения в сверхновые.
Газы и пыль
Примерно 15 % составляющей галактики - пыль и газы. Может быть из-за них наша галактика называется Млечный Путь? Несмотря на свои огромные размеры, мы может видеть около 6000 световых лет вперед, а ведь размеры галактики - 120000 световых лет. Может, она и больше, но дальше этого не видят даже самые мощные телескопы. Это связано со скоплением газа и пыли.
Толщина пыли не пропускает видимый свет, но инфракрасное свечение проходит сквозь нее, и ученые могут создавать карты звездного неба.
Что было раньше
По мнению ученых, наша галактика не всегда была такой. Млечный Путь появился из-за слияния нескольких других галактик. Этот гигант захватывал другие планеты, участки, что оказало сильное влияние на размер и форму. Даже сейчас происходит захват планет галактикой Млечный Путь. Примером этого являются объекты Большого Пса - карликовой галактики, расположенной возле нашего Млечного Пути. Звезды Пса периодически добавляются в нашу вселенную, а от нашей переходят в другие галактики, например, происходит обмен объектами с галактикой Стрельца.
Вид Млечного Пути
Ни один ученый, астроном не может точно сказать, как выглядит наш Млечный Путь сверху. Это связано с тем, что Земля находится в галактике Млечный путь в 26000 световых лет от центра. Из-за такого расположения не удается сделать снимки всего Млечного Пути. Следовательно, любое изображение галактики - это либо снимки других видимых галактик, либо чья-то фантазия. И нам остается только гадать, как на самом деле она выглядит. Даже есть вероятность того, что мы сейчас о ней знаем столько же, сколько древние люди, считающие Землю плоской.
Центр
Центром галактики Млечный Путь называют Стрелец А* - великий источник радиоволн, позволяющих предположить, что в самом сердце находится огромная черная дыра. По предположениям, ее размеры составляют чуть больше 22 млн километров, и это сама дыра.
Все вещества, которые пытаются попасть в дыру, образуют огромный диск, почти в 5 миллионов раз больше нашего Солнца. Но даже такая сила втягивания не мешает формироваться новым звездам на границе черной дыры.
Возраст
По оценкам состава галактики Млечный Путь удалось установить предположительный возраст - около 14 миллиардов лет. Возраст самой старой звезды - чуть больше 13 миллиардов лет. Возраст галактики рассчитывается путем определения возраста самой старой звезды и предшествующих ее формированию фаз. Исходя из имеющихся данных, ученые предположили, что нашей вселенной около 13.6-13.8 миллиардов лет.
Сначала был сформирован балдж Млечного Пути, затем - его срединная часть, на месте которой впоследствии образовалась черная дыра. Спустя три миллиарда лет появился диск с рукавами. Постепенно он изменялся, и только около десяти миллиардов лет тому назад стал выглядеть так, как сейчас.
Мы - часть чего-то большего
Все звезды галактики Млечный Путь - это часть более крупной галактической структуры. Мы входим в состав Сверхскопления Девы. Ближайшие галактики к Млечному Пути, такие как Магелланово Облако, Андромеда и другие полсотни галактик, - это одно скопление, Суперкластер Девы. Сверхскопление - группа галактик, занимающая огромную площадь. И это только малая часть звездной окрестности.
В Суперкластере Девы находится более сотни групп скоплений на территории более 110 млн световых лет в диаметре. Само же скопление Девы - малая часть сверхскопления Ланиакеа, а оно, в свою очередь, входит в комплекс Рыб-Кита.
Вращение
Наша Земля движется вокруг Солнца, совершая полный оборот за 1 год. Наше Солнце вращается в Млечном Пути вокруг центра галактики. Наша галактика движется по отношению к особому излучению. Реликтовое излучение - удобный ориентир, который позволяет определить скорость самых разных материй во Вселенной. Проведенные исследования показали, что наша галактика вращается со скоростью 600 километров в секунду.
Появление названия
Свое название галактика получила из-за особого внешнего вида, напоминающего разлитое молоко на ночном небе. Название ей было дано еще в Древнем Риме. Тогда ее называли «дорогой молока». До сих пор ее так и называют - Млечный Путь, ассоциируя название именно с внешним видом белой полосы на ночном небе, с разлитым молоком.
О галактике найдены упоминания начиная с эпохи Аристотеля, который говорил, что Млечный Путь - это место, где небесные сферы контактируют с земными. До момента, когда был создан телескоп, никто не добавлял ничего к этому мнению. И только с семнадцатого века люди стали по-другому смотреть на мир.
Наши соседи
Почему-то многие думают, что ближайшая галактика к Млечному Пути - это Андромеда. Но такое мнение не совсем верное. Ближайшая «соседка» к нам - галактика Большого Пса, расположенная внутри Млечного Пути. Она расположилась от нас на расстоянии 25000 световых лет, а от центра - 42000 световых лет. По сути, до Большого Пса от нас ближе, чем до черной дыры в центре галактики.
До обнаружения Большого Пса на расстоянии 70 тыс. световых лет ближайшей соседкой считали Стрельца, а после - Большое Магелланово Облако. В Псе открыли необычные звезды с огромной плотностью класса М.
По теории, Млечный Путь поглотил Большого Пса вместе со всеми его звездами, планетами и другими объектами.
Столкновение галактик
В последнее время все чаще встречается информация о том, что ближайшая галактика к Млечному Пути - Туманность Андромеды, поглотит нашу вселенную. Эти два гиганта сформировались примерно в одно и то же время - около 13.6 миллиарда лет назад. Есть мнение, что эти гиганты способны объединять галактики, а из-за расширения Вселенной они должны отходить друг от друга. Но, вопреки всем правилам, эти объекты движутся навстречу друг другу. Скорость движения - 200 километров в секунду. По подсчетам, через 2-3 миллиарда лет Андромеда столкнется с Млечным Путем.
Астроном Дж. Дубински создал модель столкновения, представленную в этом видео:
Столкновение не приведет к катастрофе глобального масштаба. И спустя несколько миллиардов лет сформируется новая система, с привычными галактическими формами.
Погибшие галактики
Ученые провели масштабное исследование звездного неба, охватив примерно восьмую его часть. В результате анализа звездных систем галактики Млечный Путь удалось выяснить, что есть ранее неизвестные потоки звезд на окраинах нашей вселенной. Это все то, что осталось от мелких галактик, которые были когда-то уничтожены гравитацией.
Установленный в Чили телескоп сделал огромное количество снимков, которые позволили ученым провести оценку небосвода. По оценке изображений, нашу галактику окружают гало из темной материи, разряженный газ и малочисленные звезды, остатки карликовых галактик, которые когда-то были поглощены Млечным Путем. Имея достаточное количество данных, ученым удалось собрать «скелет» погибших галактик. Это как в палеонтологии - трудно сказать по нескольким косточкам, как выглядело существо, но, имея достаточное количество данных, можно собрать скелет и предположить, каким был ящер. Так и здесь: информативность изображений позволила воссоздать одиннадцать галактик, которые поглотил Млечный Путь.
Ученые уверены, что по мере наблюдения и оценки получаемых сведений они смогут найти еще несколько новых распавшихся галактик, которые были «съедены» Млечным Путем.
Мы под обстрелом
По мнению ученых, гиперскоростные звезды, находящиеся в нашей галактике, зародились не в ней, а в Большом Магеллановом Облаке. Теоретики не могут объяснить многие моменты, касающиеся существованию подобных звезд. Например, невозможно точно сказать, почему сконцентрировано большое количество гиперскоростных звезд в Секстанте и во Льве. Пересмотрев теорию, ученые пришли к выводу, что такая скорость может развиваться только из-за воздействия на них черной дыры, расположенной в центре Млечного Пути.
В последнее время все больше обнаруживается звезд, которые движутся не из центра нашей галактики. После анализа траектории сверхбыстрых звезд ученым удалось выяснить, что мы находимся под атакой Большого Магелланова Облака.
Гибель планеты
Наблюдая за планетами в нашей галактике, ученым удалось увидеть, как погибла планета. Она была поглощена стареющей звездой. Во время расширения и превращения в красного гиганта звезда поглотила свою планету. А другая планета в этой же системе изменила орбиту. Увидев подобное и оценив состояние нашего Солнца, ученые пришли к выводу, что то же самое произойдет с нашим светилом. Примерно через пять миллионов лет оно превратится в красного гиганта.
Как устроена галактика
В нашем Млечном Пути есть несколько рукавов, которые вращаются по спирали. Центр всего диска - черная дыра гигантских размеров.
На ночном небе нам видны галактические рукава. Они выглядят как белые полосы, напоминающие молочную дорогу, которая усыпана звездами. Это и есть ветви Млечного Пути. Лучше всего их видно в ясную погоду в теплое время года, когда космической пыли и газов больше всего.
В нашей галактике выделяют следующие рукава:
- Ветвь наугольника.
- Орион. В этом рукаве находится наша Солнечная система. Этот рукав - наша "комната" в "доме".
- Рукав Киля-Стрельца.
- Ветвь Персея.
- Ветка Щита Южного Креста.
Также в составе есть ядро, газовое кольцо, темная материя. Она поставляет порядка 90 % от всей галактики, а остальные десять - это видимые объекты.
Наша Солнечная система, Земля и другие планеты - это единое целое огромной гравитационной системы, которую можно видеть каждую ночь на ясном небе. В нашем «доме» постоянно происходят самые разные процессы: зарождаются звезды, распадаются, нас обстреливают другие галактики, появляется пыль, газы, звезды изменяются и гаснут, вспыхивают другие, водят вокруг хороводы... И все это происходит где-то там, далеко во вселенной, о которой мы знаем так мало. Кто знает, может, придет время, когда люди смогут за считанные минуты добираться до других рукавов и планет нашей галактики, путешествовать по другим вселенным.
Планета Земля, Солнечная система , и все звёзды, видимые невооружённым глазом находятся вГалактике Млечный Путь , которая представляет из себя спиральную галактику с перемычкой, имеющая два ярко выраженных рукава начинающихся на концах перемычки.
Это было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей чем считалось ранее. Спиральные галактики с перемычкой — спиральные галактики с перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине.
Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра. Наблюдения показывают, что около двух третьих всех спиральных галактик имеют перемычку. По существующим гипотезам, перемычки являются очагами звёздообразования, поддерживающими рождение звёзд в своих центрах. Предполагается, что посредством орбитального резонанса, они пропускают сквозь себя газ из спиральных ветвей. Этот механизм и обеспечивает приток строительного материала для рождения новых звёзд. Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (M31), Треугольника (М33), и более 40 меньшими галактиками-спутниками образуют Местную Группу Галактик, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы. "Использование инфракрасного изображения с телескопа Spitzer НАСА, позволило ученым обнаружить, что элегантная спиральная структура Млечного Пути имеет только два преобладающих рукава от концов центрального бара звёзд. Ранее считалось, что наша галактика, обладает четырьмя основными рукавами ".
/s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png" target="_blank">http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% no-repeat rgb(29, 41, 29);"> Структура ГалактикиПо внешнему виду, галактика напоминает диск (т.к. основная масса звёзд расположена в форме плоского диска) с диаметром около 30 000 парсек (100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине диска порядка 1000 световых лет, диаметр выпуклости в центре диска составляет 30 000 световых лет. Диск погружен в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая корона. Центр ядра Галактики находится в созвездии Стрельца. Толщина галактического диска в том месте, где находится Солнечная система с планетой Земля, составляет 700 световых лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 кило парсек (2,62.1017 км, или 27 700 световых лет).Солнечная система находится на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверх массивная чёрная дыра (Стрелец A*) (около 4,3 миллиона масс Солнца) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы от 1000 до 10 000 масс Солнца и периодом обращения около 100 лет и несколько тысяч сравнительно небольших. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3.1012 масс Солнца, или 6.1042 кг. Основная масса Галактики содержится не в звездах и межзвёздном газе, а в не светящемся гало из тёмной материи.
По сравнению с гало диск Галактики вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она стремительно возрастает от нуля в центре до 200—240 км / с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остается почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска Галактики позволило оценить его массу, оказалось, что она в 150 миллиардов раз больше массы Солнца. Возраст Галактики Млечный Путь равен 13 200 млн лет, почти так же стара, как Вселенная. Млечный Путь является частью Местной группы галактик.
/s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png" target="_blank">http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% no-repeat rgb(29, 41, 29);"> Местоположение Солнечной системы Солнечная система находится на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона, в окраинной части Местного Сверх скопления (Local Supercluster), который иногда называют также Сверх скоплением Девы. Толщина галактического диска(в том месте где находится Солнечная система с планетой Земля), составляет 700 световых лет. Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 кило парсек (2,62.1017 км, или 27 700 световых лет). Солнце расположено ближе к краю диска, чем к его центру.Вместе с другими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220—240 км / с, совершая один оборот примерно за 225-250 миллионов лет(что составляет один галактический год) . Таким образом, за все время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз. Галактический год Галактики составляет 50 миллионов лет, Период обращения перемычки 15-18 миллионов лет. В окрестностях Солнца удается отследить участки двух спиральных рукавов, которые удалены от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где наблюдаются эти участки, им дали название рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине между этими спиральными ветвями. Но сравнительно близко от нас (по галактическим меркам), в созвездии Ориона, проходит еще один, не очень четко выраженный рукав — рукав Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики. Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики почти совпадает со скоростью волны уплотнения, образующей спиральный рукав. Такая ситуация является нетипичной для Галактики в целом: спиральные рукава вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы в колесах, а движение звезд происходит с другой закономерностью, поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них. Единственное место, где скорости звезд и спиральных рукавов совпадают — это так называемый коротационный круг, и именно на нем расположено Солнце. Для Земли это обстоятельство чрезвычайно важно, поскольку в спиральных рукавах происходят бурные процессы, образующие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не смогла бы от него защитить. Но наша планета существует в сравнительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов (или даже миллиардов) лет не подвергалась воздействию этих космических катаклизмов. Возможно именно поэтому на Земле смогла родиться и сохраниться жизнь, возраст которой насчитывается в 4,6 миллиарда лет. Схема расположения Земли во Вселенной в серии из восьми карт, которые показывают, слева направо, начиная с Земли, двигаясь в Солнечной системе , на соседние звездные системы, на Млечный Путь, на местные Галактические группы, на местные сверхскопления Девы , на нашем местном сверх скопления, и заканчивается в наблюдаемой Вселенной.
Солнечная система: 0,001 световых лет
Соседи в межзвездном пространстве
Млечный Путь: 100000 световых лет
Местные Галактические группы
Местное сверх скопление Девы
Местные сверх скопления галактик
Наблюдаемая Вселенная
Солнечная система погружена в огромную звездную систему - Галактику, насчитывающую сотни миллиардов звезд самой разной светимости и цвета (Звезды в разделе: "Жизнь звезд"). Свойства разных типов звезд Галактики астрономам достаточно хорошо известны. Нашими соседями являются не просто типичные звезды и другие небесные объекты, а скорее представители наиболее многочисленных "племен" Галактики. В настоящее время в окрестностях Солнца исследованы все или почти все звезды, за исключением совсем карликовых, излучающих очень мало света. Большинство среди них составляют очень слабые красные карлики - их массы в 3-10 раз меньше, чем у Солнца. Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6%. Многие наши соседи (72%) группируются в кратные системы, где компоненты связаны друг с другом силами гравитации. Какая же из сотни близких звезд может претендовать на титул ближайшей соседки Солнца? Сейчас ею считается компонент известной тройной системы Альфа Центавра - слабый красный карлик Проксима. Расстояние до проксимы 1,31 пк, свет от нее идет до нас 4,2 года. Статистика околосолнечного населения дает представление об эволюции галактического диска и Галактики в целом. Например, распределение по светимости звезд солнечного типа показывает, что возраст диска 10-13 млрд. лет.
В XVII столетии, после изобретения телескопа, ученые впервые осознали, насколько велико количество звезд в космическом пространстве. В 1755 г. немецкий философ и естествоиспытатель Иммануил Кант предположил, что звезды образуют в космосе группы, подобно тому как планеты составляют Солнечную систему. Эти группы он назвал "звездными островами". По мнению Канта, одним из таких бесчисленных островов является Млечный Путь - грандиозное скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово "галактикос" означает "молочный", поэтому Млечный Путь и похожие на него звездные системы называют галактиками.
Размеры и строение нашей Галактики
Основываясь на результатах своих подсчетов, Гершель предпринял попытку определить размеры и образует своего рода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она простирается на расстояние не более 850 единиц, а в перепендикулярном направлении - на 200 единиц, если принять за единицу расстояние до Сириуса. По современной шкале расстояний это соответствует 7300Х1700 световых лет. Эта оценка в целом верно отражает структуру Млечного Пути, хотя она весьма неточна. Дело в том, что кроме звезд в состав диска Галактики входят также многочисленные газопылевые облака, которые ослабляют свет удаленных звезд. Первые исследователи Галактики не знали об этом поглощающем веществе и считали, что они видят все ее звезды.
Истинные размеры Галактики были установлены только в XX в. Оказалось, что она является значительно более плоским образованием, чем предполагали ранее. Диаметр галактического диска превышает 100 тыс. световых лет, а толщина - около 1000 световых лет. Из-за того что Солнечная система находится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощающей материей, очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных с шашей. Так, в 40-е гг. XX столетия, наблюдая галактику M 31, больше известную как туманность Андромеды, немецкий астроном Вальтер Бааде заметил, что плоский линзообразный диск этой огромной галактики погружен в более разреженное звездной облако сферической формы - гало. Поскольку туманность очень похожа на нашу Галактику, он предположил, что подобная структура имеется и у Млечного Пути. Звезды галактического диска были названы населением I типа, а звезды гало - населением II типа.
Как показывают современные исследования, два вида звездного населения отличаются не только пространственным положением, но и характером движения, а также химическим составом. Эти особенности связаны в первую очередь с различным происхождением диска и сферической составляющей.
Строение Галактики: Гало
Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска. Состоит гало в основном из очень старых, неярких маломассивных звезд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звезд. Возраст населения сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд. лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики. Характерной особенностью звезд гало является чрезвычайно малая доля в них тяжелых химических элементов. Звезды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сотни раз меньше, чем Солнце.
Звезды сферической составляющей концентрируются к центру Галактики. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется "балдж" ("утолщение"). Звезды и звездные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того что вращение отдельных звезд происходит почти беспорядочно, гало в целом вращается очень медленно.
Строение Галактики: Диск
По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до 200-240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остается почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она в 150 млрд. раз больше массы Солнца. Население диска очень сильно отличается отнаселения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звезды и звездные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звезд.
Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он расположен неравномерно, образуя многочисленные газовые облака - гигантских неоднородных по структуре сверхоблаков протяженностью несколько тысяч световых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека. Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Приблизительно на 1/4 она состоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементами остальные присутствуют в очень небольших количествах. В среднем химический состав звезд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.
Строение Галактики: Ядро
Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому его начали изучать только после создания приемников инфракрасного и радиоизлучения, которое поглощается в меньшей степени. Для центральных областей Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимые с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркие звезды нашего неба.
Помимо большого колличества звезд в центральной области Галактики наблюдается околоядерный газовый диск, состоящий преимущественно из молекулярнго водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца. В центре находится также яркий радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывают с активностью ядра.
Млечный Путь — это наша домашняя галактика, семья из 100 миллиардов звезд. Их свет образует бледную дорожку в ночном небе; различные ее части видны в любом месте Земли. В нашей Галактике есть спиральные рукава, звезды, газ и пыль. Возможно, что в ее центре находится гигантская черная дыра. Диск Галактики окружен обширным облаком — гало — из невидимого вещества.
Что же в действительности представляет собой Млечный Путь? Здесь находится 100 миллиардов звезд расположенных в виде тонкого диска со спиральными рукавами. Поскольку мы живем внутри Галактики, ее форму трудно представить себе непосредственно. Наблюдая на кебе Млечный Путь, мы смотрим в направлении, лежащем в плоскости диска.
Как следует разглядеть Млечный Путь мешают облака гаги и ныли. Они проницаемы для радиоволн, и радиоастрономы установили, что Галактика — это большая спираль, а Солнце расположено и ней на расстоянии 25 000 световых лет от центра. Диаметр основной части диска, состоящего из звезд, достигает 100 000 снеговых лет, но его толщина гораздо меньше. В той части, где расположено Солнце, она не превышает нескольких сотен снеговых лет.
В центре внутренней части диска имеется утолщение, сфера из звезд толщиной около 3000 световых лет. В этой области звезды упакованы гораздо плотнее, чем в диске. Спиральный диск вместе со своим центральным утолщением находится внутри обширного гало — облака вещества, простирающегося на 150 000 световых лет от центра.
Внутри диска
Диск Галактики напоминает тонкий блин. В нем есть четыре спиральных ветви — рукава, содержащих газ, пыль и молодые звезды. Наше Солнце находится в Орионовом рукаве — это ветвь, включающая туманность Ориона и туманность Северная Америка. Между Солнцем и центральным утолщением находится рукав Стрельца — Киля, длиной около 75 000 световых лет.
Галактика вращается. Внутренние се части проходят по своим орбитам намного быстрее, чем внешние. Та же картина наблюдается и в Солнечной системе, где Меркурий обходит вокруг Солнца за 88 дней, а Плутон — за 243 года. Галактическое путешествие нашего Солнца занимает около 200 миллионов лет. Возраст Солнца — около 25 галактических лет, так как оно успело 25 раз обойти вокруг Галактики.
Поскольку области, расположенные ближе к центру Галактики, вращаются по своим орбитам быстрее, возникает вопрос, почему спиральные рукава не намотались сотни раз друг па друга в этом космическом водовороте. Ответ таков: спиральные ветви — :>то «волны плотности», транспортные пробки па космическом шоссе, где заторы всегда образуются на одних и тех же местах, хотя каждый «автомобиль» (каждая звезда Млечного Пути) в конце концов проезжает дальше.
Когда звезды и газ, совершая свое орбитальное движение вокруг Галактики, приближаются к спиральному рукаву, они врезаются в медленно движущееся вещество рукава. В таких зонах взаимодействия могут рождаться новые звезды. Как только газ и пыль сбиваются в плотное образование, сжатые облака схлопываются под действием сил тяготения и создают новые звезды. При наблюдении других спиральных галактик можно увидеть в их спиральных рукавах молодые звезды и яркие излучающие туманности. В этих рукавах расположены открытые скопления, целые семьи самых юных звезд.
Звезды-беглецы
Большинство звезд в окрестностях Солнца движется по галактическим орбитам со скоростями от 30 до 50 км в секунду, но есть и такие звезды, которые путешествуют в два с лишним раза быстрее. Орбиты этих быстрых звезд пересекают диск Галактики насквозь. Снаружи, в галактическом гало, звезды обладают очень высокими скоростями.
Невидимая Галактика
Зная орбитальные скорости звезд и газа, астрономы вычисляют количество вещества внутри Галактики. Чем быстрее движется звезда но орбите с данным радиусом, тем массивнее должна быть ее галактика. В точности таким же методом находят массу Солнца, используя связь между орбитальной скоростью планеты, радиусом се орбиты и массой Солнца.
Скорость Солнца и его расстояние от центра Галактики указывают на то, что масса Галактики, заключенная внутри орбиты Солнца, составляет около 100 миллиардов солнечных масс. Это примерно совпадает с массой видимых звезд и газа.
Однако звезды, расположенные снаружи от солнечной орбиты, рассказывают нам нечто совсем другое. Вместо того чтобы замедляться по мере удаления от центра (как это происходит с планетами и Солнечной системе), скорости звезд остаются более или менее постоянными. Это может случиться только в том случае, когда звезды притягиваются намного более мощными гравитационными силами, создаваемыми гигантским количеством невидимого вещества. Скопления в галактическом гало движутся так, как если бы они притягивались в 10 раз большим количеством вещества, чем то, что мы видим.
У Млечного Пути есть дне галактики-спутницы, Большое и Малое Магеллановы облака. Орбита одного из них свидетельствует о том, что масса, заключенная в гало, в 5 — 10 раз превышает массу, которую мы наблюдаем в диске.
Невидимое вещество в гало
Большая часть вещества в галактическом гало невидима и, следовательно, не может быть заключена в обычных звездах. Это и не газ, поскольку он был бы обнаружен радиотелескопами или ультрафиолетовыми телескопами. Свет от далеких галактик проходит к нам сквозь гало, поэтому лишняя масса не может быть пылью. Темное, скрытое от нас вещество могло бы состоять из неких таинственных атомных или ядерных частиц, пока не обнаруженных на Земле. С другой стороны, скрытую массу могут образовать бесчисленные холодные «планеты» или черные дыры. Так или иначе, сейчас девять десятых галактики Млечный Путь невидимы. В дальнейшем мы увидим, что эта проблема скрытой массы распространяется и на другие галактики, и даже на всю Вселенную.
Центр
Центр галактики Млечный Путь лежит в направлении созвездия Стрельца. Центр нельзя увидеть в оптические телескопы, так как его заслоняют обширные скопления ныли. Однако они проницаемы для радиоволн и инфракрасного излучения, которые и снабжают нас информацией о центре Галактики.
В пределах 1000 световых лет от центра звезды расположены очень плотно. Если бы ты оказался на какой-нибудь планете внутри этой переполненной зоны, ты увидел бы в ночном небе добрый миллион очень ярких звезд, так что темнота никогда бы не наступала. Ближайшие звезды отстояли бы всего на несколько световых дней.
В самом сердце Млечного Пути происходит нечто грандиозное. Центральная область является мощным источником радиоволн, инфракрасного и рентгеновского излучений. Мощное инфракрасное излучение исходит из области размером всего в 20 световых лет. На радиокартах этого района видны облака газа, устремляющиеся к центру. Вокруг центра кружится клочковатое газовое кольцо; горячий газ, срываясь с его внутреннего края, падает в центр.
Центральное чудовище
В самом сердце Млечного Пути находится загадочный источник колоссальной энергии. Сияя, как сто миллионов солнц, он столь невелик но размеру, что мог бы целиком поместиться внутри орбиты Юпитера. Его масса примерно в миллион раз больше солнечной. Почти наверняка там находится черная дыра, жадно пожирающая межзвездные газ и пыль и втягивающая в себя свежую пищу из клочковатого газового кольца. Падая на черную дыру, этот газ разогревается и выделяет энергию, которую мы наблюдаем.
Не все астрономы согласны с гипотезой, что энергия образуется благодаря черной дыре. По их мнению, выделение такой энергии могло бы быть результатом мощного взрыва звездных рождений.
Наши соседи, Магеллановы облака
Две галактики, являющиеся спутниками Млечного Пути, Большое и Малое Магеллановы облака, были открыты в XVI в. португальскими мореплавателями во время плавания к берегам Южной Африки. Впоследствии они были названы в честь Фердинанда Магеллана (1480—1521), руководителя первого кругосветного путешествия (1519—1522). Магеллановы облака видны в южном полушарии. Большое облако находится от нас иа расстоянии 165 000, а Малое - 200 000 световых лет.
В Большом облаке есть центральная полоса звезд, но нет спиральной структуры. Это галактика среднего размера—в ней около 20 миллиардов звезд. Она в 10 раз ближе к нам, чем ближайшая большая галактика. Поскольку в Большом облаке можно разглядеть отдельные звезды, астрономы часто наблюдают эту галактику, стараясь изучить жизненный путь обычных звезд. В Большом облаке расположена гигантская излучающая туманность — Тарантул. Это гигантское облако сверхгигантских звезд и газа. Здесь находится большая «фабрика звезд». В 1987 г. именно в этом районе произошел знаменитый взрыв сверхновой.
Галактический каннибализм
Оба Магелланова облака движутся по орбитам вокруг пашей Галактики. Поскольку они очень удалены от нас, их движение по небу почти незаметно. Однако в 1993 г. астрономам все же удалось измерить это перемещение, сравнивая фотографии, сделанные с интервалом в 17 лет. Звезды Большого облака сдвинулись за это время как раз настолько, что обнаружили это движение. Зная его скорость, астрономы вычислили орбиту Большого облака. Сделав это, они столкнулись с двумя большими неожиданностями.
Прежде всего, скорость оказалась больше, чем ожидалось. Это можно было объяснить, лишь допустив, что Млечный Путь еще больше, чем считалось раньше. По-видимому, невидимое массивное гало примерно в 10 раз превосходит по размеру спиральный диск Галактики. Путешествие но орбите вокруг Млечного Пути занимает у Большого облака около 2,5 миллиарда лет.
Во-вторых, орбита проходит совсем близко к массивному гало. В результате каждый раз, когда Большое облако оказывается достаточно близко, гравитационные силы рвут его в клочья. Гигантский хвост обломков, состоящий из звездных скоплений и водорода, отсасывается наружу. В итоге от Большого облака отделилась длинная тонкая дуга из вещества, которая в настоящее время падает на Млечный Путь. Та же судьба и у Малого облака. Галактики-спутники, подобно гигантским кометам галактического масштаба, оставляют за собой хвосты обломков. По подсчетам астрономов, в ближайшие 10 млрд лет Млечный Путь совершит акт галактического каннибализма, полностью вобрав все вещество Магеллановых облаков.
Путь во Вселенную
Все звезды Большого Магелланова облака удалены от нас более или менее одинаково. Это примерно то же, что сказать: «Все жители Нью-Йорка находятся на одинаковом расстоянии от Лондона». Это означает, что различия в звездных величинах отдельных звезд Магелланова облака полностью обусловлены разницей в их возрасте и химическом составе. Наблюдая звезды нашей собственной Галактики, мы должны учитывать, что расстояния до них совершенно различны, а точное определение этих расстояний — трудная задача. Сравнивая же между собой звезды Магеллановых облаков, можно быть уверенным, что разница в расстояниях почти не сказывается на результате.
