Звездное небо издревле притягивало взгляды людей. Лучшие умы всех народов пытались осмыслить наше место во Вселенной, вообразить и обосновать ее устройство. Научный прогресс позволил перейти в деле изучения бескрайних просторов космоса от романтических и религиозных построений к логически выверенным теориям, базирующимся на многочисленном фактическом материале. Теперь любой школьник имеет представление о том, как выглядит наша Галактика согласно последним исследованиям, кто, почему и когда дал ей столь поэтичное название и каково ее предполагаемое будущее.
Происхождение названия
Выражение «галактика Млечный Путь», по сути, тавтология. Galactikos в примерном переводе с древнегреческого означает «молочный». Так жители Пелопоннеса звали скопление звезд в ночном небе, приписывая его происхождение вспыльчивой Гере: богиня не пожелала кормить Геракла, внебрачного сына Зевса, и в гневе разбрызгала грудное молоко. Капли и образовали звездную дорожку, видную в ясные ночи. Спустя столетия ученые открыли, что наблюдаемые светила — лишь ничтожная часть существующих небесных тел. Пространству Вселенной, в котором находится и наша планета, они дали название Галактика или система Млечный Путь. После подтверждения предположения о существовании и других схожих формирований в космосе первый термин стал для них универсальным.
Взгляд изнутри
Научные познания о структуре части Вселенной, включающей Солнечную систему, мало что взяли у древних греков. Понимание того, как выглядит наша Галактика, прошло эволюцию от сферического мироздания Аристотеля до современных теорий, в которых есть место черным дырам и темной материи.
Тот факт, что Земля — элемент системы Млечный Путь, накладывает определенные ограничения на тех, кто пытается выяснить, какую форму имеет наша Галактика. Для однозначного ответа на этот вопрос необходим взгляд со стороны, причем на большом расстоянии от объекта наблюдения. Сейчас наука лишена такой возможности. Своеобразным заменителем стороннего наблюдателя становится сбор данных о структуре Галактики и соотнесение их с параметрами других космических систем, доступных для изучения.
Собранные сведения позволяют с уверенностью говорить, что наша Галактика имеет форму диска с утолщением (балджем) в середине и расходящимися от центра спиральными рукавами. Последние содержат наиболее яркие звезды системы. Диаметр диска составляет более 100 тысяч световых лет.
Структура
Центр Галактики скрыт межзвездной пылью, затрудняющей изучение системы. Справиться с проблемой помогают методы радиоастрономии. Волны определенной длины легко преодолевают любые препятствия и позволяют получить столь желанное изображение. Наша Галактика, по полученным данным, имеет неоднородную структуру.
Условно можно выделить два связанных друг с другом элемента: гало и собственно диск. Первая подсистема обладает следующими характеристиками:
- по форме это сфера;
- центром ее считается балдж;
- наибольшая концентрация звезд в гало характерна для его срединной части, с приближением к краям плотность сильно уменьшается;
- вращение этой зоны галактики довольно медленное;
- в гало в основном встречаются старые звезды с относительно небольшой массой;
- значительное пространство подсистемы заполнено темной материей.
Галактический диск по плотности звезд сильно превышает гало. В рукавах встречаются молодые и даже только формирующиеся
Центр и ядро
«Сердце» Млечного Пути находится в Без его изучения тяжело понять до конца, какова наша Галактика. Название «ядро» в научных трудах либо относится только к центральной области диаметром всего несколько парсек, либо включает в себя балдж и газовое кольцо, считающееся местом зарождения звезд. Далее будет использоваться первый вариант термина.
В центр Млечного Пути с трудом проникает видимый свет: он сталкивается с большим количеством космической пыли, скрывающей то, как выглядит наша Галактика. Фото и изображения, сделанные в инфракрасном диапазоне, значительно расширяют познания астрономов о ядре.
Данные об особенностях излучения в центральной части Галактики натолкнули ученых на мысль, что в сердцевине ядра находится черная дыра. Ее масса более чем в 2,5 млн раз больше массы Солнца. Вокруг этого объекта, по мнению исследователей, вращается еще одна, но менее внушительная по своим параметрам, черная дыра. Современные знания об особенностях структуры космоса позволяют предположить, что подобные объекты находятся в центральной части большинства галактик.
Свет и тьма
Совместное влияние черных дыр на движение звезд вносит свои коррективы в то, как выглядит наша Галактика: оно приводит к специфическим изменениям орбит, нехарактерным для космических тел, например, вблизи Солнечной системы. Изучение этих траекторий и соотношения скоростей движения с удаленностью от центра Галактики легло в основу активно развивающейся сейчас теории о темной материи. Природа ее пока покрыта тайной. Присутствие темной материи, предположительно составляющей подавляющую часть всего вещества во Вселенной, регистрируется лишь по воздействию гравитации как раз на орбиты.
Если рассеять всю космическую пыль, что скрывает от нас ядро, взору откроется поразительна картина. Несмотря на концентрацию темной материи, эта часть Вселенной полна света, излучаемого огромным количеством звезд. На одну единицу пространства их здесь в сотни раз больше, чем вблизи Солнца. Примерно десять миллиардов из них образуют галактический бар, также называемый перемычкой, не совсем обычной формы.
Космический орешек
Изучение центра системы в длинноволновом диапазоне позволило получить подробное инфракрасное изображение. Наша Галактика, как оказалось, в ядре имеет структуру, напоминающую арахис в скорлупе. Этот «орешек» и есть перемычка, включающая в себя более 20 млн красных гигантов (ярких, но менее горячих звезд).
От концов бара расходятся спиральные рукава Млечного Пути.
Работа, связанная с обнаружением «арахиса» в центре звездной системы, не только пролила свет на то, какая наша Галактика по структуре, но и помогла понять, как она развивалась. Изначально в пространстве космоса существовал обычный диск, в котором со временем образовалась перемычка. Под влиянием внутренних процессов бар изменил свою форму и стал походить на орех.
Наш дом на космической карте
Активное происходит как в перемычке, так и в спиральных рукавах, которыми обладает наша Галактика. Название им дали по созвездиям, где были обнаружены участки ответвлений: рукава Персея, Лебедя, Центавра, Стрельца и Ориона. Вблизи последнего (на расстоянии не менее 28 тысяч световых лет от ядра) и находится Солнечная система. Эта область обладает определенными характеристиками, по мнению специалистов, сделавшими возможным возникновение жизни на Земле.
Галактика и наша Солнечная система вместе с ней вращаются. Закономерности движения отдельных составляющих при этом не совпадают. звезд временами то входит в состав спиральных ответвлений, то отделяется от них. Лишь светила, лежащие на границе коротационной окружности, не совершают подобные «путешествия». К ним относится и Солнце, защищенное от мощных процессов, постоянно протекающих в рукавах. Даже незначительное смещение свело бы на нет все остальные преимущества для развития организмов на нашей планете.
Небо в алмазах
Солнце - лишь одно из многих подобных тел, которыми полна наша Галактика. Звезды, одиночные или сгруппированные, общим числом превышают по последним данным 400 млрд. Ближайшая к нам Проксима Центавра входит в систему из трех звезд вместе с чуть более удаленными Альфой Центавра A и Альфой Центавра B. Самая яркая точка ночного неба, Сириус A, находится в Ее светимость по разным данным превышает солнечную в 17-23 раза. Сириус также не одинок, его сопровождает спутник, носящий аналогичное название, но с маркировкой B.
Дети часто начинают знакомиться с тем, как выглядит наша Галактика, с поиска на небе Полярной звезды или Альфы Малой Медведицы. Популярностью своей она обязана положению над Северным полюсом Земли. По светимости Полярная значительно превышает Сириус (почти в две тысячи раз ярче Солнца), но она не может оспаривать права Альфы Большого Пса на звание самой яркой из-за удаленности от Земли (по оценкам от 300 до 465 световых лет).
Типы светил
Звезды отличаются не только светимостью и удаленностью от наблюдателя. Каждой приписывается определенная величина (за единицу берется соответствующий параметр Солнца), степень нагрева поверхности, цвет.
Наиболее внушительными размерами обладают сверхгиганты. Самой большой концентрацией вещества в единице объема отличаются нейтронные звезды. Цветовая характеристика неразрывно связана с температурой:
- красные самые холодные;
- нагрев поверхности до 6 000º, как у Солнца, порождает желтый оттенок;
- белые и голубые светила обладают температурой более 10 000º.
Может меняться и достигать максимума незадолго до ее коллапса. Взрывы сверхновых вносят огромный вклад в понимание, как выглядит наша Галактика. Фото этого процесса, полученные телескопами, поражают.
Собранные на их основе данные помогли восстановить процесс, приведший к вспышке, и спрогнозировать судьбу ряда космических тел.
Будущее Млечного Пути
Наша Галактика и другие галактики постоянно находятся в движении и взаимодействуют. Астрономы установили, что Млечный Путь неоднократно поглощал соседей. Подобные процессы ожидаются и в будущем. Со временем в него войдут Магелланово Облако и еще ряд карликовых систем. Самое же внушительное событие ожидается через 3-5 млрд лет. Это будет столкновение с единственным соседом, который виден с Земли невооруженным глазом. В результате Млечный Путь станет эллиптической галактикой.
Бескрайние просторы космоса поражают воображение. Обывателю трудно осознать масштабность не только Млечного Пути или всей Вселенной, но даже Земли. Однако благодаря достижениям науки мы можем представить себе хотя бы приблизительно, частью какого грандиозного мира являемся.
Разделить на социальные группы, наша галактика Млечный Путь будет принадлежать к крепкому «среднему классу». Так, она относится к самому распространенному виду галактик, но в то же время не является средней по размеру или массе. Галактик, которые мельче Млечного Пути, больше чем тех, что крупнее его. Еще наш «звездный остров» обладает как минимум 14-ю спутниками - другими карликовыми галактиками. Они обречены кружить вокруг Млечного Пути, пока не будут им поглощены, или же не улетят прочь от межгалактического столкновения. Ну и пока что это единственное место, где наверняка существует жизнь - то есть мы с вами.
Но еще Млечный путь остается наиболее загадочной галактикой во Вселенной: находясь на самом краю «звездного острова», мы видим лишь часть из миллиардов его звезд. А галактики и вовсе невидимо - оно закрыто плотными рукавами звезд, газа и пыли. О фактах и тайнах Млечного Пути и пойдет сегодня речь.
В наш век, освещенный сотнями электрических огней, жители города не имеют возможности увидеть Млечный Путь. Это явление, которое возникает на нашем небосклоне только в определенный период года, наблюдают лишь вдали от крупных населенных пунктов. В наших широтах особенно красиво оно в августе. В последний месяц лета Млечный Путь возвышается над Землей в виде гигантской небесной арки. Эта слабая, размытая полоска света плотнее и ярче выглядит в направлении Скорпиона и Стрельца, а бледнее и рассеяннее - возле и Персея.
Звездная загадка
Млечный Путь - это необычное явление, тайна которого не открывалась людям на протяжении целой вереницы столетий. В легендах и мифах многих народов его называли по-разному. Удивительное свечение было таинственным Звездным Мостом, ведущим в райские кущи, Дорогой Богов и волшебной Небесной Рекой, несущей божественное молоко. При этом все народы считали, что Млечный Путь - это нечто священное. Сиянию поклонялись. В честь него строились даже храмы.
Мало кому известно и то, что наша новогодняя елка является отголоском культов людей, живших в прежние времена. Ведь в древности полагали, что Млечный Путь - это ось Вселенной или Мировое Дерево, на ветвях которого зреют звезды. Именно поэтому в начале годового цикла и наряжали елку. Земное дерево было подражанием вечно плодоносящему дереву небесному. Такой ритуал давал надежду на благосклонность богов и хороший урожай. Столь велико было значение Млечного Пути для наших предков.
Научные предположения
Что же такое Млечный Путь? История открытия данного явления насчитывает практически 2000 лет. Еще Платон называл эту полоску света швом, связующим небесные полушария. В противовес этому Анаксагор и Демоксид утверждали, что Млечный Путь (это какой цвет, мы рассмотрим) - своеобразная подсветка звезд. Она и является украшением ночного неба. Аристотель объяснял, что Млечный Путь - сияние в воздухе нашей планеты светящихся окололунных паров.
Было и множество других предположений. Так, римлянин Марк Манилий говорил о том, что Млечный Путь - это созвездие из небольших небесных светил. Именно он и был наиболее близок к истине, но подтвердить свои предположения в те времена, когда за небом наблюдали лишь невооруженным глазом, он не мог. Все древние исследователи считали, что Млечный Путь - это часть солнечной системы.
Открытие Галилея
Свою тайну Млечный Путь приоткрыл только в 1610 г. Именно тогда был изобретен первый телескоп, который и использовал Галилео Галилей. Знаменитый ученый увидел в прибор, что Млечный Путь - это настоящее скопище звезд, которые при рассмотрении невооруженным глазом сливались в сплошную слабо мерцающую полосу. Галилею даже удалось объяснить неоднородность строения данной полосы.
Оно было вызвано наличием в небесном явлении не только звездных скоплений. Присутствуют там и темные облака. Комбинация этих двух элементов и создает удивительный образ ночного явления.
Открытие Вильяма Гершеля
Изучение Млечного Пути продолжалось и в 18-м в. В этот период его самым активным исследователем был Вильям Гершель. Известный композитор и музыкант занимался изготовлением телескопов и изучал науку о звездах. Важнейшим открытием Гершеля стал Великий План Вселенной. Этот ученый наблюдал в телескоп планеты и производил их подсчет на разных участках неба. Исследования позволили сделать вывод о том, что Млечный Путь - это своеобразный звездный остров, в котором расположено и наше Солнце. Гершель даже нарисовал схематический план своего открытия. На рисунке звездная система была изображена в виде жернова и имела вытянутую неправильную форму. Солнце при этом находилось внутри данного кольца, окружавшего наш мир. Именно так представляли нашу Галактику все ученые вплоть до начала прошлого века.
Только в 1920-х годах свет увидела работа Якобуса Каптейна, в которой Млечный Путь описывался наиболее подробно. При этом автором была дана схема звездного острова, максимально похожая на ту, которая известна нам в настоящее время. Сегодня мы знаем, что Млечный Путь - это Галактика, в составе которой находится Солнечная система, Земля и те отдельные звезды, которые видны человеку невооруженным глазом.
Строение галактик
С развитием науки астрономические телескопы становились мощнее и мощнее. При этом все яснее было строение наблюдаемых галактик. Оказалось, что они не похожи друг на друга. Были среди них неправильные. Их структура не имела симметрии.
Также наблюдались галактики эллиптические и спиральные. К какому же этих типов относится Млечный Путь? Это наша Галактика, и, находясь внутри, определить ее строение весьма сложно. Однако ученые нашли ответ и на этот вопрос. Теперь нам известно, что такое Млечный Путь. Определение его было дано исследователями, установившими, что это диск, имеющий внутреннее ядро.
Общая характеристика
Млечный Путь относится к галактикам спирального типа. При этом он имеет перемычку в виде огромной связанной между собой гравитационными силами.
Считается, что Млечный Путь существует уже более тринадцати миллиардов лет. Это период, в течение которого в данной Галактике образовалось порядка 400 млрд созвездий и звезд, свыше тысячи огромных по своим размерам газовых туманностей, скоплений и облаков.
Форма Млечного Пути хорошо видна на карте Вселенной. При ее рассмотрении становится понятно, что это скопление звезд представляет собой диск, диаметр которого равен 100 тыс. световых лет (один такой световой год составляет десять триллионов километров). Толщина - 15 тыс., а глубина - около 8 тыс. световых лет.
Сколько весит Млечный Путь? Это (определение его массы - весьма сложная задача) подсчитать не представляется возможным. Сложности вызывает определение массы темной материи, которая не вступает во взаимодействие с электромагнитным излучением. Вот почему астрономы окончательно не могут ответить на данный вопрос. Но существуют грубые подсчеты, согласно которым, вес Галактики находится в пределах от 500 до 3000 млрд масс Солнца.
Млечный Путь подобен всем небесным телам. Он делает обороты вокруг своей оси, перемещаясь во Вселенной. Астрономы указывают на неравномерное, даже хаотичное передвижение нашей Галактики. Это объясняется тем, что каждая из входящих в ее состав звездных систем и туманностей имеет свою, отличную от других скорость, а также разные формы и виды орбит.
Из каких звеньев состоит Млечный Путь? Это ядро и перемычки, диск и спиральные рукава, а также корона. Рассмотрим их подробнее.
Ядро
Эта часть Млечного Пути расположена в В ядре находится источник нетеплового излучения, имеющий температуру порядка десяти миллионов градусов. В центре данной части Млечного Пути находится уплотнение, называемое "балджем". Это целая вереница старых звезд, которая движется по вытянутой орбите. У большей части этих небесных тел жизненный цикл уже подходит к концу.
В центральной части ядра Млечного Пути расположена Этот участок космического пространства, вес которого равен массе трех миллионов солнц, имеет мощнейшую гравитацию. Вокруг него вращается еще одна черная дыра, только меньшего размера. Такая система создает настолько сильное что находящиеся неподалеку созвездия и звезды совершают движение по весьма необычным траекториям.
У центра Млечного Пути есть и другие особенности. Так, для него характерно большое скопление звезд. Причем расстояние между ними в сотни раз меньше, чем то, которое наблюдается на периферии образования.
Интересно и то, что, наблюдая ядра других галактик, астрономы отмечают их яркое сияние. Но почему его не видно в Млечном Пути? Некоторые исследователи высказывали даже предположение об отсутствии в нашей Галактике ядра. Однако было определено, что в спиральных туманностях существуют темные прослойки, которые являются межзвездными скоплениями пыли и газа. Есть они и в Млечном Пути. Эти огромных размеров темные облака и не дают земному наблюдателю увидеть сияние ядра. Если бы подобное образование не мешало землянам, то мы могли бы наблюдать ядро в виде сияющего эллипсоида, размер которого превышал бы диаметр ста лун.
Ответить на этот вопрос людям помогли современные телескопы, которые способны работать в особых диапазонах электромагнитного спектра излучений. С помощью этой современной техники, которая смогла обойти пылевой щит, ученым удалось увидеть ядро Млечного Пути.
Перемычка
Данный элемент Млечного Пути пересекает его центральный участок и имеет размер в 27 тыс. световых лет. Состоит перемычка из 22 млн красных звезд, обладающих внушительным возрастом. Вокруг этого образования находится газовое кольцо, в составе которого содержится большой процент молекулярного кислорода. Все это говорит о том, что перемычка Млечного Пути является участком, на котором в наибольшем количестве образуются звезды.
Диск
Эту форму имеет сам Млечный Путь, который находится в постоянном вращательном движении. Интересно, что скорость данного процесса зависит от расстояния того или иного участка от ядра. Так, в самом центре она равна нулю. На расстоянии от ядра в две тысячи световых лет скорость вращения составляет 250 километров в час.
Внешнюю сторону Млечного Пути окружает слой атомарного водорода. Его толщина составляет 1,5 тысячи световых лет.
На окраине Галактики астрономы обнаружили присутствие плотных скоплений газа, обладающих температурой 10 тыс. градусов. Толщина таких образований составляет несколько тысяч световых лет.
Пять спиральных рукавов
Это еще одни составляющие части Млечного Пути, находящиеся непосредственно за газовым кольцом. Спиральные рукава пересекают созвездия Лебедя и Персея, Ориона и Стрельца, а также Центавра. Данные образования неравномерно наполнены молекулярным газом. Такой состав вносит погрешности в правила вращения Галактики.
Спиральные рукава выходят непосредственно из ядра звездного острова. Их-то мы и наблюдаем невооруженным глазом, называя светлую полосу Млечным Путем.
Спиральные ветви проецируются друг на друга, что затрудняет понимание их устройства. Ученые предполагают, что подобные рукава образовались из-за присутствия в Млечном Пути гигантских волн разрежения и сжатия межзвездного газа, которые перемещаются от ядра к галактическому диску.
Корона
Млечный Путь имеет сферическое гало. Это и есть его корона. Данное образование состоит из отдельных звезд и скоплений созвездий. Причем размеры сферического гало таковы, что оно выходит за границы Галактики на 50 световых лет.
В составе короны Млечного Пути находятся, как правило, маломассивные и старые звезды, а также карликовые галактики и скопления горячего газа. Все эти составляющие производят движение по вытянутым орбитам вокруг ядра, совершая беспорядочное вращение.
Существует гипотеза, согласно которой, возникновение короны стало следствием поглощения Млечным Путем небольших галактик. По данным астрономов, возраст гало составляет порядка двенадцати миллиардов лет.
Расположение звезд
На безоблачном ночном небе Млечный Путь виден с любой точки нашей планеты. Однако взгляду человека доступна только часть Галактики, которая представляет собой систему звезд, находящихся внутри рукава Ориона.
Что такое Млечный Путь? Определение в пространстве всех его частей становится наиболее понятным, если рассматривать звездную карту. В таком случае становится ясно, что Солнце, освещающее Землю, располагается практически на диске. Это почти край Галактики, где расстояние от ядра равно 26-28 тыс. световых лет. Двигаясь со скоростью 240 километров в час, Светило тратит на один оборот вокруг ядра 200 миллионов лет, так что за все время своего существования оно путешествовало по диску, обогнув ядро, всего тридцать раз.
Наша же планета находится в так называемом коротационном кругу. Это такое место, в котором скорость вращения рукавов и звезд идентичны. Для данного круга характерен повышенный уровень радиации. Именно поэтому жизнь, как полагают ученые, могла возникнуть только на той планете, возле которой находится небольшое количество звезд.
Такой планетой и явилась наша Земля. Она находится на периферии Галактики, в самом спокойном ее месте. Именно поэтому на нашей планете в течение нескольких миллиардов лет не было глобальных катаклизмов, которые часто происходят во Вселенной.
Прогноз на будущее
Ученые предполагают, что в дальнейшем весьма вероятны столкновения между Млечным Путем и иными галактиками, самой крупной из которых является галактика Андромеды. Но в то же время конкретно говорить о чем-либо не представляется возможным. Для этого требуются знания о величине поперечных скоростей внегалактических объектов, которые для современных исследователей пока недоступны.
В сентябре 2014 г. в СМИ была опубликована одна из моделей развития событий. Согласно ей, пройдет четыре миллиарда лет, и Млечный Путь поглотит Магеллановы облака (Большое и Малое), а еще через миллиард лет он сам станет частью Туманности Андромеды.
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.
> Млечный Путь
Млечный Путь – спиральная галактика с Солнечной системой: интересные факты, размер, площадь, обнаружение и имя, исследование с видео, структура, расположение.
Млечный Путь - спиральная галактика, охватывающая площадь в 100000 световых лет, в которой расположена Солнечная система.
Если вы располагаете местечком подальше от города, где царит темнота и открывается прекрасный вид на звездное небо, то можете заметить слабую светлую полосу. Это группа с миллионами маленьких ярких огоньков и светящихся ореолов. Перед вами звезды галактики Млечный Путь .
Но что она собою представляет? Начнем с того, что Млечный Путь - спиральный тип галактики с перемычкой, на территории которой проживает Солнечная система. Сложно назвать родную галактику чем-то уникальным, ведь существуют еще сотни миллиардов галактик во Вселенной, причем многие похожи.
Интересные факты о галактике Млечный Путь
- Млечный Путь начал формирование как скопление плотных областей после Большого Взрыва. Первые появившиеся звезды пребывали в шаровых скоплениях, которые продолжают существовать. Это древнейшие звезды галактики;
- Галактика увеличила свои параметры за счет поглощения и слияния с другими. Сейчас она отбирает звезды у Карликовой галактики Стрельца и Магеллановых Облаков;
- Млечный Путь движется в пространстве с ускорением в 550 км/с по отношению к реликтовому излучению;
- В галактическом центре скрывается сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. По массе в 4.3 млн. раз превышает солнечную;
- Газ, пыль и звезды вращаются вокруг центра на скорости в 220 км/с. Это стабильный показатель, подразумевающий наличие оболочки из темной материи;
- Через 5 млрд. лет ожидается столкновение с галактикой Андромеды. Некоторые считают, что Млечный Путь – двойная система гигантской спирали;
Обнаружение и наименование галактики Млечный Путь
У нашей галактики Млечный Путь довольно интересное название, так как туманная дымка напоминает молочный след. Имя имеет древние корни и переведено с латинского «Via Lactea». Это имя фигурирует уже в работе «Тадхира» Насир ад-Дин Туси. Он писал: «Представлена множеством небольших и плотно сгруппированных звезд. Они расположены близко, поэтому кажутся пятнами. Цветом напоминает молоко…». Полюбуйтесь на фото галактики Млечный Путь с ее рукавами и центром (конечно, никто не может сделать фото нашей галактики, однако есть похожие конструкции и точные данные о структуре, на основе которых составляется представление о внешнем виде галактического центра и рукавов).
Ученые думали, что Млечный Путь наполнен звездами, но это оставалось лишь догадкой до 1610 года. Именно тогда Галилео Галилей направляет первый телескоп в небо и видит отдельные звезды. Это также открыло людям новую правду: звезд намного больше, чем мы думали, и они входят в состав Млечного Пути.
Иммануил Кант в 1755 году считал, что Млечный Путь – это коллекция звезд, объединенных совместной гравитацией. Гравитационная сила заставляет объекты вращаться и приплющивает в форме диска. В 1785 году Уильям Гершель попробовал воссоздать галактическую форму, но не догадался, что большая ее часть скрывается за пылевой и газовой дымкой.
Ситуация меняется в 1920-х годах. Эдвин Хаббл сумел убедить, что мы видим не спиральные туманности, а отдельные галактики. Именно тогда появилась возможность осознать форму нашей. С того момента стало ясно, что это спиральная галактика, обладающая перемычкой. Смотрите видео, чтобы изучить структуру галактики Млечный Путь и исследовать ее шаровые скопления и узнать, сколько звезд проживает в галактике.
Наша галактика: взгляд изнутри
Астрофизик Анатолий Засов об основных составляющих нашей галактики, межзвездной среде и шаровых скоплениях:
Расположение галактики Млечный Путь
Млечный Путь в небе узнается быстро благодаря широкой и вытянутой белой линии, напоминающей молочный след. Интересно, что эта звездная группа доступна для обзора с момента формирования планеты. На самом деле, этот участок выступает галактическим центром.
Галактика простирается на 100000 световых лет в диаметре. Если бы вам удалось посмотреть на нее сверху, то заметили бы выпуклость в центре, от которой исходят 4 крупных спиральных рукава. Этот тип представляет 2/3 вселенских галактик.
В отличие от привычной спирали, экземпляры с перемычкой вмещают стержень в центре с двумя ответвлениями. У нашей галактики есть два главных рукава и два второстепенных. В рукаве Ориона расположена наша система.
Млечный Путь не статичен и вращается в космосе, перенося с собою все объекты. Солнечная система движется вокруг галактического центра на скорости 828000 км/ч. Но галактика невероятно огромная, поэтому на один проход уходит 230 миллионов лет.
В спиральных рукавах накапливается много пыли и газа, из-за чего создаются прекрасные условия для образования новых звезд. Рукава исходят от галактического диска, охватывающего примерно 1000 световых лет.
В центре Млечного Пути можно заметить выпуклость, наполненную пылью, звездами и газом. Именно из-за этого вам удается увидеть лишь небольшой процент от общего количества галактических звезд. Все дело в густой газовой и пылевой дымке, перекрывающей обзор.
В самом центре скрывается сверхмассивная черная дыра, превышающая по массе Солнце в миллиарды раз. Скорее всего, раньше она была намного меньше, но регулярный рацион из пыли и газа позволил ей вырасти. Это невероятная обжора, потому что иногда засасывает даже звезды. Конечно, напрямую ее увидеть невозможно, но гравитационное влияние отслеживается.
Вокруг галактики расположен ореол горячего газа, где проживают старые звезды и шаровые скопления. Он простирается на сотни тысяч световых лет, но вмещает лишь 2% звезд от тех, что находятся в диске. Не будем забывать и про темную материю (90% галактической массы).
Структура и состав галактики Млечный Путь
При наблюдении видно, что Млечный Путь разделяет небесное пространство на два практически одинаковых полушария. Это говорит о том, что наша система расположена возле галактической плоскости. Заметно, что у галактики низкий уровень поверхностной яркости из-за того, что газ и пыль сконцентрированы в диске. Это не только не позволяет рассмотреть галактический центр, но и понять, что скрывается по ту сторону. Вы легко обнаружите центр галактики Млечный Путь на нижней схеме.
Если бы вам удалось вырваться за пределы Млечного Пути и получить перспективу для обзора сверху, то перед вами предстала спираль с баром. Простирается на 120000 световых лет и 1000 световых лет в ширину. Многие годы ученые думали, что видят 4 рукава, но их всего два: Щита-Центавра и Стрельца.
Рукава создаются плотными волнами, вращающимися вокруг галактики. Они передвигаются по площади, поэтому сдавливают пыль и газ. Этот процесс запускает активное рождение звезд. Подобное происходит во всех галактиках этого типа.
Если вам попадались фото Млечного Пути, то все они являются художественными интерпретациями или же другими похожими галактиками. Нам было сложно осознать его внешний вид, так как мы расположены внутри. Представьте, что вы хотите описать дом снаружи, если никогда не покидали его стен. Но ведь всегда можно выглянуть в окно и посмотреть на соседние строения. На нижнем рисунке можно легко понять, где находится Солнечная система в галактике Млечный Путь.
Наземные и космические миссии позволили понять, что в галактике проживают 100-400 миллиардов звезд. У каждой из них может быть одна планета, то есть, галактика Млечный Путь способна приютить сотни миллиардов планет, 17 миллиардов из которых по размеру и массе подобны Земле.
Примерно 90% галактической массы уходит на темную материю. Никто так и не может объяснить, с чем мы сталкиваемся. В принципе, ее пока не удалось увидеть, но мы знаем о присутствии благодаря быстрому галактическому вращению и прочим воздействиям. Именно она удерживает галактики от разрушений при вращении. Посмотрите видео, чтобы больше узнать о звездах Млечного Пути.
Звездное население галактики
Астроном Алексей Расторгуев о возрасте звезд, звездных скоплениях и свойствах галактического диска:
Положение Солнца в галактике Млечный Путь
Между двумя главными рукавами находится рукав Ориона, в котором на 27000 световых лет от центра расположена наша система. Жаловаться на удаленность не стоит, ведь в центральной части притаилась сверхмассивная черная дыра (Стрелец А*).
У нашей звезды Солнца уходит 240 миллионов лет, чтобы облететь галактику (космический год). Это звучит невероятно, ведь в прошлый раз, когда Солнце было в этом районе, по Земле бродили динозавры. За все свое существование звезда совершила примерно 18-20 пролетов. То есть, она родилась 18.4 космических лет назад, а возраст галактики – 61 космических лет.
Траектория столкновения галактики Млечный Путь
Млечный Путь не просто вращается, но еще и движется в самой Вселенной. И хотя пространство велико, никто не застрахован от столкновений.
По расчетам, примерно через 4 миллиарда лет наша галактика Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды. Они приближаются на скорости в 112 км/с. После столкновения активируется процесс рождения звезд. В целом, Андромеда не самый аккуратный гонщик, как так в прошлом уже врезалась в другие галактики (заметно большое пылевое кольцо в центре).
Но землянам не стоит переживать по поводу будущего события. Ведь к тому времени Солнце уже взорвется и уничтожит нашу планету.
Что ждет галактику Млечный Путь?
Полагают, что Млечный Путь появился из-за слияния меньших галактик. Этот процесс продолжается, так как к нам уже мчится галактика Андромеды, чтобы через 3-4 миллиарда лет создать гигантский эллипс.
Млечный Путь и Андромеда не существуют в изоляции, а входят в Местную группу, которая также является частью Сверхскопления Девы. На этой гигантской области (110 миллионов световых лет) располагается 100 групп и галактических скоплений.
Если вам так и не удалось полюбоваться родной галактикой, то сделайте это как можно скорее. Найдите тихое и темное место с открытым небом и просто насладитесь этой удивительной звездной коллекцией. Напомним, что на сайте есть виртуальная 3D-модель галактики Млечный Путь, позволяющая изучить все звезды, скопления, туманности и известные планеты в режиме онлайн. А наша карта звездного неба поможет отыскать все эти небесные тела на небе самостоятельно, если решили купить телескоп.
Положение и движение Млечного Пути