Наша Галактика – Млечный путь
Млечный Путь (МП) – это огромная гравитационно связанная система, содержащая не менее 200 миллиардов звезд, тысячи гигантских облаков газа и пыли, скоплений и туманностей. Относится к классу спиральных галактик с перемычкой. МП сжат в плоскости и в профиль похож на «летающую тарелку».
Млечный Путь с Галактикой Андромеды (М31), Галактикой Треугольника (М33), и более 40 карликовыми галактиками-спутниками – своими и Андромеды – все вместе образуют Местную Группу галактик, которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы).
Млечный Путь
Наша Галактика имеет следующую структуру: ядро, состоящее из миллиардов звезд, с черной дырой в центре; диск из звезд, газа и пыли диаметром 100 000 световых лет и толщиной 1000 световых лет, в срединной части диска балдж толщиной 3000 св. лет; рукава; сферическое гало (корона), содержащее карликовые галактики, шаровые звездные скопления, отдельные звезды, группы звезд, пыль и газ.
Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержится многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца.
Галактика вращается, но не равномерно всем диском. С приближением к центру угловая скорость вращения звезд вокруг центра Галактики растет.
В плоскости Галактики, помимо повышенной концентрации звезд, наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа. Между центром Галактики и спиральными рукавами (ветвями) находится газовое кольцо – смесь газа и пыли, сильно излучающей в радио- и инфракрасном диапазоне. Ширина этого кольца около 6 тысяч световых лет. Расположено оно в зоне между 10 000 и 16 000 световых лет от центра. Газовое кольцо содержит миллиарды солнечных масс газа и пыли и является местом активного звездообразования.
У Галактики есть корона, которая содержит шаровые скопления и карликовые галактики (Большое и Малое Магеллановы облака и другие скопления). В галактической короне также имеются звезды и группы звезд. Некоторые из этих групп взаимодействуют с шаровыми скоплениями и карликовыми галактиками.
Плоскость Галактики и плоскость Солнечной системы не совпадают, а находятся под углом друг к другу, и планетная система Солнца совершает оборот вокруг центра Галактики примерно за 180–220 миллионов земных лет – столько длится для нас один галактический год.
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 ещё один, не очень четко выраженный рукав – рукав Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.
Рукава 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 нём 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.
Анализ вращения Галактики показал, что в ней есть большие массы несветящегося (неизлучающего) вещества, названного «скрытой массой», или «темным гало». Масса Галактики с учетом этой скрытой массы оценивается примерно в 10 триллионов масс Солнца. По одной из гипотез, часть скрытой массы может заключаться в коричневых карликах, в планетах газовых гигантах, занимающих промежуточное положение между звездами и планетами, и в плотных и холодных молекулярных облаках, которые имеют низкую температуру и недоступны для обычных наблюдений. Кроме того, в нашей и других галактиках есть множество тел размерами с планеты, которые не входят ни в одну из околозвездных систем и потому в телескопы не видны. Часть скрытой массы галактик может принадлежать «погасшим» звездам. По другой гипотезе, галактическое пространство (вакуум) также вносит свой вклад в количество темной материи. Скрытая масса есть не только в нашей Галактике, она есть во всех галактиках.
Проблема темного вещества в астрофизике возникла тогда, когда выяснилось, что вращение галактик (включая наш собственный Млечный путь) невозможно корректно описать, если учитывать лишь содержащуюся в них обычную видимую (светящуюся) материю. Все звезды Галактики в таком случае должны были бы разлететься и рассеяться в просторах Вселенной. Для того чтобы этого не произошло (а этого и не происходит), необходимо присутствие дополнительной невидимой материи, имеющей большую массу. Действие этой невидимой массы проявляется исключительно при гравитационном взаимодействии с видимой материей. При этом количество невидимой материи должно примерно в шесть раз превышать количество видимой (информация об этом опубликована в научном журнале Astrophysical Journal Letters). Природа темного вещества, как и темной энергии, наличие которых предполагается в наблюдаемой Вселенной, остается пока не ясной.
ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
1″ :pagination=»pagination» :callback=»loadData» :options=»paginationOptions»>
Журнал «Все о Космосе»
Млечный Путь
Млечный путь (компьютерная модель). Спиральная галактика с перемычкой. Доминируют два из четырёх рукавов.
Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеды (М31), Галактикой Треугольника (М33), и более 40 карликовыми галактиками-спутниками — своими и Андромеды — образуют Местную Группу галактик, которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы).
Этимология
Название Млечный Путь распространено в западной культуре и является калькой с лат. via lactea «молочная дорога», которое, в свою очередь, калька с др.-греч. ϰύϰλος γαλαξίας «молочный круг». Название Галактика образовано по аналогии с др.-греч. γαλαϰτιϰός «молочный». По древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.
В советской астрономической школе галактика Млечный Путь называлась просто «наша Галактика» или «система Млечный Путь»; словосочетание «Млечный путь» использовалось для обозначения видимых звёзд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь.
Вне западной культуры имеется масса других названий Млечного Пути. Слово «Путь» часто остаётся, слово «Млечный» заменяется на другие эпитеты.
Структура Галактики
Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3·10 12 масс Солнца, или 6·10 42 кг. Новая минимальная оценка определяет массу галактики всего в 5·10 11 масс Солнца. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.
Лишь в 1980-х годах астрономы высказали предположение, что Млечный Путь является спиральной галактикой с перемычкой, а не обычной спиральной галактикой. Это предположение было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей, чем считалось ранее.
По оценкам ученых, галактический диск, выдающийся в разные стороны в районе галактического центра, имеет диаметр около 100 000 световых лет. По сравнению с гало, диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения неодинакова 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 позволило оценить его массу, оказалось, что она в 150 млрд раз больше M☉.
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 распределен неравномерно, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднородных по структуре облаков, протяженностью свыше нескольких тысяч световых лет, к небольшим облакам размерами не более парсека.
Галактический центр Млечного Пути в инфракрасном диапазоне.
Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержится многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Как и в большинстве других галактик, распределение массы в Млечном Пути такое, что орбитальная скорость большинства звезд Галактики не зависит в значительной степени от их расстояния до центра. Далее от центральной перемычки к внешнему кругу, обычная скорость обращения звезд составляет 210—240 км/с. Таким образом, такое распределение скорости, не наблюдаемое в солнечной системе, где различные орбиты имеют существенно различные скорости обращения, является одной из предпосылок к существованию темной материи.
Считается, что длина галактической перемычки составляет около 27 000 световых лет. Эта перемычка проходит через центр галактики под углом 44 ± 10 градусов к линии между нашим Солнцем и центром галактики. Она состоит преимущественно из красных звезд, которые считаются очень старыми. Перемычка окружена кольцом, называемым «Кольцом в пять килопарсек». Это кольцо содержит большую часть молекулярного водорода Галактики и является активным регионом звездообразования в нашей Галактике. Если вести наблюдение из галактики Андромеды, то галактическая перемычка Млечного Пути была бы яркой его частью.
В 2016 году японские астрофизики сообщили об обнаружении в Галактическом центре второй гигантской чёрной дыры. Эта чёрная дыра находится в 200 световых годах от центра Млечного Пути. Наблюдаемый астрономический объект с облаком занимает область пространства диаметром 0,3 светового года, а его масса составляет 100 тысяч масс Солнца. Пока точно не установлена природа этого объекта — это чёрная дыра или иной объект.
Рукава
Окрестности Млечного пути и его гало.
В то время как галактический диск содержит газ и пыль, что затрудняет прохождение видимого света, сфероидная компонента таких составляющих не содержит. Активное звездообразование происходит в диске (особенно в спиральных рукавах, являющихся зонами повышенной плотности). В гало звездообразование завершилось. Рассеянные скопления также встречаются преимущественно в диске. Считается, что основную массу нашей галактики составляет темная материя, которая формирует гало темной материи массой примерно 600 — 3000 миллиардов M☉. Гало темной материи сконцентрировано в направлении центра галактики.
Звезды и звездные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Так как вращение отдельных звезд происходит несколько беспорядочно (то есть скорости соседних звезд могут иметь любые направления), гало в целом вращается очень медленно.
История открытия Галактики
Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна обращается вокруг Земли, спутники планет-гигантов образуют свои, богатые телами, системы. На более высоком уровне, Земля и остальные планеты обращаются вокруг Солнца. Возникал естественный вопрос: не входит ли и Солнце в систему ещё большего размера?
Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил в XVIII веке английский астроном Уильям Гершель. Он подсчитывал количество звёзд в разных областях неба и обнаружил, что на небе присутствует большой круг (впоследствии он был назван галактическим экватором), который делит небо на две равные части и на котором количество звёзд оказывается наибольшим. Кроме того, звёзд оказывается тем больше, чем ближе участок неба расположен к этому кругу. Наконец обнаружилось, что именно на этом круге располагается Млечный Путь. Благодаря этому Гершель догадался, что все наблюдаемые нами звёзды образуют гигантскую звёздную систему, которая сплюснута к галактическому экватору.
Вначале предполагалось, что все объекты Вселенной являются частями нашей Галактики, хотя ещё Кант высказывал предположение, что некоторые туманности могут быть галактиками, подобными Млечному Пути. Ещё в 1920 году вопрос о существовании внегалактических объектов вызывал дебаты (например, известный Большой спор между Харлоу Шепли и Гебером Кёртисом; первый отстаивал единственность нашей Галактики). Гипотеза Канта была окончательно доказана лишь в 1920-х годах, когда Эрнсту Эпику и Эдвину Хабблу удалось измерить расстояние до некоторых спиральных туманностей и показать, что по своему удалению они не могут входить в состав Галактики.
Расположение Солнца в Галактике
Согласно последним научным оценкам, расстояние от Солнца до галактического центра составляет 26 000 ± 1 400 световых лет, в то время как согласно предварительным оценкам наша звезда должна находиться на расстоянии около 35 000 световых лет от перемычки. Это означает, что Солнце расположено ближе к краю диска, чем к его центру. Вместе с другими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220—240 км/с, делая один оборот примерно за 200 млн лет. Таким образом, за все время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз.
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 ещё 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 нём 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.
Эволюция и будущее Галактики
Возможны столкновения нашей Галактики с иными галактиками, в том числе со столь крупной, как галактика Андромеды, однако конкретные предсказания пока невозможны ввиду незнания поперечной скорости внегалактических объектов.
Согласно опубликованном в сентябре 2014 года данным, по одной из моделей, через 4 млрд лет Млечный Путь «поглотит» Большое и Малое Магеллановы Облака, а через 5 млрд лет сам будет поглощён Туманностью Андромеды.
Модель
100 000 Звезд — Творческий проект компании Google по визуализации галактики Млечный Путь
Панорамы
Панорама Млечного Пути, сделанная в Долине Смерти, США, 2005 год.
Панорама южного неба, сделанная около обсерватории Параналь, Чили, 2009 год.
Млечный Путь: история открытия, характеристика
Содержание статьи
Если посмотреть на прозрачное небо в безоблачную ночь, то взгляду откроется изумительное зрелище. Среди миллиардов сверкающих звезд, через ночной небосвод, проходит белая туманность. Ее имя Млечный Путь, при переводе на греческий язык, оно будет звучать как «Галактика».
История открытия Млечного Пути
Жители Древней Греции верили в мифы о богах Олимпа. Они считали, что облако на ночном небе, образовалось в тот момент, когда богиня Гера кормила маленького Геракла и случайно пролила молоко.
В 1610 г. Галилео Галилей (1564–1642 гг.) создал телескоп и смог рассмотреть небесную туманность. Оказалось, что наш Млечный Путь собран из множества звезд и темных облаков, которые невооруженным глазом рассмотреть невозможно.
В 18-м веке Уильям Гершель (1738–1822 гг.) смог систематизировать исследования Млечного Пути. Он выяснил, что в безвоздушном пространстве находится большой круг, теперь его называют галактическим экватором. Этот круг разделяет пространство на две одинаковые части и собран из огромного количества звездных скоплений. Чем ближе находится участок неба к экватору, тем больше можно обнаружить на нем звезд. Наша родная галактика также обитает в этом круге. Из этих наблюдений Гершель сделал вывод, что небесные объекты, которые мы видим, составляют сплюснутую к экватору, звездную систему.
Иммануил Кант (1724–1804 гг.) первым выдвинул предположение, что в пространстве можно найти еще несколько галактик, подобных нашему Млечному Пути. Но еще в 1920 году продолжались споры о единственности галактики. Доказать предположение философа смогли Эдвин Хаббл и Эрнест Эпик. Они замерили расстояние до других туманностей, и в результате решили, что их расположение слишком далеко, и они не являются частью Млечного Пути.
Форма нашей галактики
Суперкластер Девы, который собран из множества разных галактик, включает в себя Млечный Путь и другие туманности. Точно так же, как и все астрономические объекты, наша галактика крутится вокруг своей оси и летит в пространстве.
При движении по вселенной, галактики сталкиваются, и происходит поглощение маленьких туманностей более крупными. Если размеры у двух столкнувшихся галактик одинаковые, то начинают образовываться новые звезды.
Существует гипотеза, что Млечный Путь сначала столкнется с Большим Магеллановым Облаком и вберет его в себя. Затем столкнется с Андромедой, и тогда произойдет поглощение нашей галактики. Эти процессы создадут новые созвездия, а солнечная система может выпасть в огромное межгалактическое пространство. Но произойдут эти столкновения только через 2 — 4 млрд лет.
Возраст нашей галактики равен 13 млрд лет. На протяжении этого периода времени, образовалось более 1000 газовых облаков и разных туманностей, в которых насчитывается около 300 млрд звезд.
Размер диаметра диска у Млечного Пути составляет 30 тыс. парсеков, а толщина равна 1 тыс. световых лет (1 световой год равен 10 триллионам км). Массу галактики определить трудно, основной вес в ней составляет неизученная, темная материя, на нее не влияет электромагнитное излучение. Она создает гало, которое сконцентрировано у центра.
Структура Млечного Пути
Если обозревать на нашу галактику непосредственно из космоса, то легко заметить, что она выглядит, как плоская круглая поверхность.
В ядре находится утолщение, поперечный размер которого равен 8 тыс. парсеков. Там расположен источник нетеплового излучения с высокой плотностью энергии. В видимом свете его температура составляет 10 млн градусов.
В сердце галактики астрономы обнаружили огромного размера, черную дыру. Научный мир выдвинул гипотезу, что вокруг нее передвигается еще одна небольшая черная дыра. Ее период обращения длится сто лет. Кроме нее существует еще несколько тысяч маленьких черных дыр. Существует гипотеза, что в основном, все галактики вселенной в своем центре содержат черную дыру.
Гравитационное воздействие, которое оказывают черные дыры на ближайшие звезды, заставляет их передвигаться по своеобразным траекториям. Непосредственно в центре галактики находится огромное количество звезд. Все эти звезды старые или умирающие.
Перемычка
В центральной части можно увидеть перемычку, размер которой равен 27 тыс. световых лет. Она находится под углом 44 градуса к воображаемой линии, проложенной между нашей звездой и галактическим ядром. В ее составе можно обнаружить около 22 млн стареющих звезд. Перемычку окружает газовое кольцо, именно в нем образуются новые звезды.
Спиральные рукава
Непосредственно за газовым кольцом расположились пять гигантских спиральных рукавов. Их величина составляет около 4 тыс. парсек. У каждого рукава есть свое название:
Нашу солнечную систему можно обнаружить в рукаве Ориона, с его внутренней части. Рукава состоят из молекулярного газа, пыли и звезд. Газ расположен очень неравномерно и поэтому вносит коррекцию в правила, по которым вращается галактика, создавая определенную погрешность.
Диск и корона
По форме наша галактика является гигантским диском. В его составе можно обнаружить газовые туманности, космическую пыль и множество звезд. Общий диаметр этого диска около 100 тыс. световых лет. Поблизости от поверхности диска, расположились новые звезды и газовые облака. Именно в диске, а также в самих спиральных рукавах происходит активное образование звезд.
На внешнем крае располагается корона. Она распространяется за границы нашей галактики на целых 10 световых лет и похожа на сферическое гало. В отличие от высокой скорости движения диска, вращение короны происходит очень медленно.
Она собрана из скопления горячего газа, небольших стареющих звезд, и мелких галактик. Они беспорядочно передвигаются вокруг центра по эллипсоидным орбитам. Исследователи космоса считают, что гало появилось в результате захватывания более мелких галактик. По подсчетам, корона одного возраста с Млечным Путем и поэтому рождение звезд в ней остановилось.
Адрес солнечной системы
Млечный путь люди могут наблюдать на прозрачном темном небе из любой точки Земли. Он выглядит как широкая полоса, похожая на белое полупрозрачное облако. Так как солнечная система расположилась на внутренней части рукава Ориона, то люди могут увидеть только небольшую часть галактики.
Солнце поселилось у самой крайней части диска. Расстояние от нашей звезды до ядра галактики равно 28 тыс. световых лет. Для того чтобы Солнце могло сделать один круг, потребуется 200 млн лет. За то время, которое прошло с момента рождения звезды, Солнце облетело галактику около тридцати раз.
Планета Земля обитает в уникальном месте, там, где угловая скорость вращения звезд, совпадает с угловым вращением спиральных рукавов. В результате такого взаимодействия, звезды не покидают рукава или никогда в них не входят.
Такой вид вращения не типичен для галактики. Обычно, спиральные рукава имеют постоянную угловую скорость и вращаются, как спицы в колесе велосипеда. При этом звезды двигаются с абсолютно другой скоростью. В результате этого несоответствия звезды перемещаются, то залетая в спиральные рукава, то вылетая из них.
Это место называется коротационный круг или «пояс жизни». Ученые считают, что только в зоне коротации (при переводе с английского языка это слово звучит, как зона совместного вращения), где очень мало звезд, можно найти обитаемые планеты. Сами спиральные рукава имеют очень высокую радиацию, и жить в таких условиях невозможно. Исходя из этой гипотезы, систем, на которых может зародиться жизнь, очень мало.
