Расположение млечного пути относительно центра вселенной. Галактика Млечный Путь: история и главные секреты. История открытия Галактики Млечный путь
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.
Как выглядят со стороны другие звезды и мы уже говорил, а как видел бы нашу солнечную систему и нашу звезду-Солнце, сторонний наблюдатель?
Судя по анализу окружающего космического пространства, Солнечная система в настоящее время движется через местное , состоящее в основном из водорода и некоторой доли гелия. Предполагается, что это местное межзвездное облако раскинулось на расстоянии в 30 световых лет, что в пересчете на километры, составляет что-то около 180 млн. км.
В свою очередь, «наше» облако находится внутри вытянутого газового облака, так называемого местного пузыря , образованного частицами древних сверхновых звезд. Пузырь растянут на 300 световых лет и находится на внутреннем крае одного из спиральных рукавов .
Впрочем, как уже говорилось мною ранее, наше точное положение относительно рукавов Млечного пути нам неизвестно — как не крути, у нас просто нет возможности посмотреть на него со стороны и оценить ситуацию.
Что поделать: если практически в любом месте планеты вы можете определить ваше местоположение с достаточной точностью, то, если вы имеете дело с галактическими масштабами, это невозможно — наша галактика имеет 100 тыс. световых лет в поперечнике. Даже при изучении космического пространства вокруг нас многое остается неясно.
Если мы воспользуемся системой межгалактического позиционирования, мы вероятно обнаружим себя между верхней и нижней частью Млечного пути и на полпути между центром и внешним краем галактики. Согласно одной из гипотез мы поселились в довольно «престижном районе» галактики.
Существует предположение, что звезды, находящиеся на определенном расстоянии от центра галактики, находятся в так называемой обитаемой зоне , то есть там, где теоретически возможна жизнь. А жизнь возможна лишь в правильном месте с правильной температурой — на планете, расположенной на таком расстоянии от звезды, чтобы на ней жидкая вода. Только тогда жизнь сможет появиться и эволюционировать. В целом обитаемая зона простирается на 13 – 35 тыс. лет от центра Млечного пути. Учитывая, что наша солнечная система находится в 20 – 29 световых годах от ядра галактики, мы как раз посередине «жизненного оптимума».
Впрочем, в настоящее время Солнечная система действительно является очень спокойным «районом» космоса. Планеты системы давно сформировались, «блуждающие» планеты либо разбились о соседей, либо сгинули за пределами нашего звездного дома, да и количество астероидов и метеоритов значительно снизилось по сравнению с тем хаосом, что царил вокруг 4 миллиарда лет назад.
Мы считаем, что ранние звезды формировались только из водорода и гелия. Но так как звезды – это своего рода , с течением времени образовались более тяжелые элементы. Это крайне важно, потому что, когда звезды умирают и взрываются, образуется . Их остатки становятся строительным материалом для более тяжелых элементов и своеобразными семенами галактики. Откуда бы иначе им взяться, как не из «кузнецы химических элементов» находящейся в недрах звезд?
Вот, для примера, углерод в наших клетках, кислород в наших легких, кальций в наших костях, железо в нашей крови – все это те самые тяжелые элементы.
В необитаемой зоне, по-видимому, отсутствовали те процессы, которые сделали возможным возникновение жизни на Земле. Ближе к краю галактики взорвалось меньше массивных звезд, следовательно, было выброшено меньше тяжелых элементов. Дальше в галактике вы не найдете атомов таких важных для жизни элементов как кислород, углерод, азот. Обитаемая зона характеризуется наличием этих более тяжелых атомов и за ее границами жизнь попросту невозможна.
Если крайняя часть галактики – «плохой район», то ее центральная часть еще хуже. И чем ближе к галактическому ядру, тем опаснее. Во времена Коперника, мы считали, что находимся в центре Вселенной. Похоже, после всего, что мы узнали о небесах, мы решили, что находимся в центре галактики. Теперь, когда нам известно еще больше, мы понимаем, как нам повезло оказаться не в центре.
В самом центре Млечного пути находится объект огромной массы – Стрелец А, черная дыра около 14 млн. км в поперечнике, ее масса в 3700 раз больше массы нашего Солнца. Черная дыра, находящаяся в центре галактики, выделяет мощное радиоизлучение, достаточное для того, чтобы испепелить все известные формы жизни. Так, что приблизится к ней невозможно. Есть и другие регионы галактики, которые непригодны для жизни. Например, из-за сильнейшего излучения .
Звезды О-типа – это гиганты значительно горячее Солнца, больше его в 10 – 15 раз и выбрасывающие в космос колоссальные дозы ультрафиолетового излучения. Под лучами такой звезды гибнет все. Такие звезды способны разрушить планеты еще до того, как они закончат формироваться. Излучение от них столь велико, что просто сдирает материю с формирующихся планет и планетарных систем, и буквально срывает планеты с орбит.
Звезды O-типа, это самые настоящие «звезды смерти». Никакая жизнь невозможна в радиусе 10 и больше световых лет от них.
Так что наш уголок галактики – как цветущий сад между пустыней и океаном. У нас есть все необходимые для жизни элементы. На нашем участке главным барьером против космических лучей служит магнитное поле Солнце, а против радиации от Солнца нас защищает магнитное поле Земли. Магнитное поле Солнца отвечает за солнечный ветер , который является защитой от тех неприятностей, которые приходят к нам с края Солнечной системы. Магнитное поле Солнце раскручивает солнечный ветер, представляющий из себя заряженные потоки протонов и электронов, выстреливающих из Солнца со скоростью миллион км в час.
Солнечный ветер несет магнитное поле на расстояние в три раза превышающее орбиту Нептуна. Но миллиард километров спустя в месте, называемом гелиопаузой, солнечный ветер иссякает и почти исчезает. Замедлившись, он перестает быть барьером для космических лучей межзвездного пространства. Это место является границей гелиосферы.
Если бы не было гелиосферы, космические лучи беспрепятственно проникали бы в нашу Солнечную систему. Гелиосфера работает, как клетка для погружения с акулами, только вместо акул здесь радиация, а вместо аквалангиста – наша планета.
Некоторые из космических лучей все же проникают через барьер. Но теряют при этом большую часть своей силы. Раньше мы считали, что гелиосфера – это такой изящный барьер, что-то вроде складчатого занавеса из магнитного поля. До тех пор, пока не были получены данные с Вояджера 1 и Вояджера 2, запущенных в 1997 году. В начале 21 века были обработаны данные с аппаратов. Оказалось, что магнитное поле на границе гелиосферы представляет собой что-то вроде магнитной пены, каждый пузырек которой составляет около 100 млн. км в ширину. Мы привыкли думать, что поверхность поля сплошная, создающая надежный барьер. Но, как выяснилось, оно состоит из пузырьков и узоров.
Когда мы исследуем наши галактические окрестности, нам мешает пыль и газ, чтобы рассмотреть объекты более детально. За долгую историю наблюдений мы выяснили следующее. Когда мы исследуем ночное небо невооруженным глазом или с помощью телескопа, мы видим многое в видимой части спектра. Но это лишь часть того, что там есть на самом деле. Некоторые телескопы могут видеть через космическую пыль благодаря функции инфракрасного видения .
Звезды очень горячи, но скрываются в оболочках из пыли. А в инфракрасный телескоп мы можем их наблюдать. Объекты могут быть прозрачными или непрозрачными, все зависит от световых волн, то есть света, который либо может, либо не может через них пройти. Если что-то вроде газа или космической пыли становится между объектом наблюдения и телескопом, можно переместиться в другую часть спектра, где световые волны будут иметь другую частоту. В таком случае это препятствие может стать видимым.
Вооружившись инфракрасными и другими приспособлениями, мы обнаружили вокруг себя множество космических соседей, о существовании которых не подозревали. Существует ряд приборов для наблюдения за космическими телами, звездами в разных частях спектра.
Обнаружив множество новых космических тел вокруг нас, мы задумываемся как они ведут себя, как они повлияли на Землю в момент зарождения жизни на Земле. Некоторые из них – «хорошие соседи», то есть ведут себя предсказуемо, движутся по предсказуемой траектории. «Плохие соседи» — непредсказуемые. Это может быть взрыв умирающей звезды или столкновение, осколки от которого полетят в нашу сторону.
Некоторые из наших соседей могли в древности принести нам «подарок», который изменил все. Когда наша Земля заканчивала формировать и остывала, поверхность была все еще очень горячей. А так как вода попросту испарилась, вновь она могла быть принесена на Землю многочисленными кометами или астероидами. Существует множество теорий о том, как мы могли получить воду.
Согласно одной из них, воду могли принести ледяные тела, пришедшие в Солнечную систему извне или оставшиеся после формирования Солнца и планет. Согласно одной из последних теорий около 4 млн. лет назад гравитация тяжелого газового гиганта Юпитера направила ледяные астероиды в сторону Марса, Земли и Венеры. Но только на Земле лед смог проникнуть в мантию. Вода размягчила Землю и инициировала процесс тектоники плит, вследствие чего появились континенты и океаны.
А каким образом в океанах зародилась жизнь? Может быть, необходимы органические соединения попали в них из космоса? В некоторых метеоритах, которые называют углекислые хандриты, ученые обнаружили органические соединения, которые могли способствовать развитию жизни на Земле. Эти соединения похожи на те, которые были собраны из антарктических метеоритов, образцов межзвездной пыли и фрагментов комет, полученных НАСА из звездной пыли в 2005 году.
Происхождение жизни – это длинная цепь реакций органических соединений. Все органические соединения содержат углерод и вполне возможно, что различные обстоятельства привели к тому, что образовались различные органические соединения. Одни могли образовать здесь, на планете, а другие в космосе. Вполне возможно, что без этих межгалагтических подарков от наших соседей жизнь на Земле так бы и не появилась.
Но есть и непредсказуемые соседи. Например, звезда — оранжевый карлик Глизе 710 . Эта звезда на 60% массивнее Солнца, в настоящее время всего в 63 световых годах от Земли и продолжает приближаться к Солнечной системе.
Облако Оорта — громадная сфера из замороженных камней и глыб льда, окружающая Солнечную систему (в центре). Источник комет и блуждающих метеоритов «из вне» нашей системы
Также на расстоянии 1 светового года от Земли находится так называемое облако Оорта . Мы можем наблюдать кометы из облака Оорта, если они проходят достаточно близко к Солнцу, но обычно так не бывает и мы их не видим.
Есть же и просто «странные соседи». Один из них (вернее, целая семья) это звезды созвездия Центавра.
Звезда Альфа Центавра, самая яркую звезду в созвездии Центавра, для нас третья по яркости звезда ночного неба. Она – ближайшая наша соседка, находится в 4 световых годах от нас. До 20-го века считалось, что это двойная звезда, но позже выяснилось, что мы наблюдаем ни что иное, как звездную систему из обращающихся вокруг друг друга сразу трех звезд!
Альфа Центавра А очень похожа на наше Солнце, и масса у неё такая же. Альфа Центавра Б немного меньше, а третья звезда Проксима Центравра является звездой типа М, масса которой составляет около 12% массы Солнца. Она так мала, что мы не можем наблюдать ее невооруженным взглядом.
Оказывается, многие другие наши звезды-соседи также имеют несколько систем. Сириус, находящийся на расстоянии около 8,5 световых лет, известный как одна из самых ярких звезд на небе, тоже является двойной звездой. Большинство звезд меньше нашего Солнца и часто являются двойными. Так что наше Солнце-одиночка – скорее исключение из правил.
Большинство звезд вокруг – это красные или коричневые карлики. Красные карлики составляют до 70% всех звезд не только в нашей галактике, но и во Вселенной. Мы привыкли к нашему Солнцу, оно кажется нам эталоном, но красных карликов гораздо больше.
Мы не были уверены есть ли среди наших соседей коричневые карлики до 1990 года. Эти космические объекты также уникальны — не совсем звезды, но и не планеты, да и цвет у них совсем не коричневых.
Коричневые карлики – одни из самых загадочных обитателей нашей Солнечной системы, поскольку они действительно очень холодные и очень темные. Они излучают мало света, поэтому их крайне трудно наблюдать. В 2011 году один из телескопов НАСА, широкоугольный исследователь в инфракрасных лучах, где-то на расстоянии 9 – 40 световых лет от Земли обнаружил множество коричневых карликов с такой температурой поверхности, которая когда-то считалась невозможной. Некоторые из этих коричневых карликов настолько прохладны, что их можно даже потрогать. Температура их поверхности всего 26°С. Звезды комнатной температуры — чего только не увидишь во вселенной!
Однако снаружи нашего «местного пузыря» есть не только звезды, но и планеты, а точнее экзопланет — то есть обращающихся не вокруг Солнца. Открытие такие планет — чрезвычайно сложное событий. Это все равно, что наблюдать за одной единственной лампочкой в ночном Лас Вегасе! Фактически, мы даже не видим этих планет, а только догадываемся о них, когда Телескоп Кеплера отслеживающий изменение яркости звезд, фиксирует ничтожное изменение блеска звезды, когда одна из экзопленет, проходит по её диску.
Насколько нам известно, наш ближайший экзопланетарный сосед находится буквально «на одной» улице с нами, «всего» в 10 световых годах, на орбите оранжевой звезды Эпсилон Эридана. Однако экзопланета похожа скорее не на Землю, а на Юпитер, так как является огромным газовым гигантом. Впрочем, учитывая, что с момента первых открытий экзопланет прошло меньше двух десятков лет, как знать, что ждет нас дальше.
В 2011 году в нашем районе астрономы обнаружили новый вид планет – бездомные планеты. Оказывается, существуют планеты, которые не вращаются вокруг своей родительской звезды. Они начали свою жизнь, как и все остальные планеты, но в силу тех или иных причин были смещены со своей орбиты, покинули свои солнечные системы и теперь бесцельно блуждают по галактике без возможности вернуться домой. Это удивительно, но потребуется новое определения для названия подобного рода планет, для планет, существующих вне притяжения своих родительских звезд.
Впрочем, на горизонте маячит и пара событий, которые могут стать настоящей сенсацией даже в масштабах космоса.
Космос, который мы стараемся изучить, представляет собой огромное и бескрайнее пространство, в котором существуют десятки, сотни, тысячи триллионов звезд, объединенные в определенные группы. Наша Земля не живет сама по себе. Мы входим в состав солнечной системы, которая является маленькой частицей и входит в состав Млечного Пути — более крупного космического образования.
Наша Земля, как и другие планеты Млечного Пути, наша звезда по имени Солнце, как и другие звезды Млечного Пути, двигаются во Вселенной в определенном порядке и занимают отведенные места. Постараемся подробнее разобраться, каково строение Млечного Пути, и каковы основные особенности нашей галактики?
Происхождение Млечного Пути
Наша галактика имеет свою историю, как и другие области космического пространства, и является продуктом катастрофы вселенского масштаба. Основная теория происхождения Вселенной, которая сегодня доминирует в научном сообществе – Большой Взрыв. Модель, которая прекрасно характеризует теорию Большого Взрыва — цепная ядерная реакция на микроскопическом уровне. Изначально существовала какая-то субстанция, которая в силу определенных причин в одно мгновение пришла в движение и взорвалась. Об условиях, приведших к началу взрывной реакции, говорить не стоит. Это далеко от нашего понимания. Сейчас образовавшаяся 15 млрд. лет назад в результате катаклизма Вселенная представляет собой огромный, бескрайний полигон.
Первичные продукты взрыва сначала представляли скопления и облака газа. В дальнейшем под воздействием гравитационных сил и других физических процессов произошло образование более крупных объектов вселенского масштаба. Все произошло очень быстро по космическим меркам, в течение миллиардов лет. Сначала было формирование звезд, которые сформировали скопления и позже объединились в галактики, точное количество которых неизвестно. По своему составу галактическое вещество – это атомы водорода и гелия в компании других элементов, которые являются строительным материалом для образования звезд и других космических объектов.
Сказать точно, в каком месте Вселенной находится Млечный Путь, не представляется возможным, так как точно неизвестен центр мироздания.
Ввиду схожести процессов, сформировавших Вселенную, наша галактика очень похожа по своей структуре на многие другие. По своему типу это типичная спиральная галактика, тип объектов, который распространен во Вселенной в огромном множестве. По своим размерам галактика находится в золотой середине — не маленькая и не огромная. Меньших соседей по звездному дому у нашей галактики гораздо больше, чем тех, кто обладает колоссальными размерами.
Одинаков и возраст всех галактик, которые существуют в космическом пространстве. Наша галактика практически ровесница Вселенной и имеет возраст 14,5 млрд. лет. За этот громадный промежуток времени неоднократно менялась структура Млечного Пути, происходит это и сегодня, только незаметно, в сравнении с темпами земной жизни.
Любопытна история с названием нашей галактики. Ученые считают, что название Млечный Путь легендарно. Это попытка связать расположение звезд на нашем небосклоне с древнегреческим мифом об отце богов Кроносе, который пожирал собственных детей. Последний ребенок, которого ожидала такая же печальная участь, оказался худым и был отдан кормилице на откорм. Во время кормления брызги молока упали на небо, тем самым создав молочную дорожку. Впоследствии ученые и астрономы всех времен и народов сходились во мнении, что наша галактика действительно очень похожа на молочную дорогу.
В настоящее время Млечный Путь пребывает в середине своего цикла развития. Другими словами, космический газ и вещество для формирования новых звезд подходят к концу. Существующие при этом звезды еще достаточно молоды. Как и в истории с Солнцем, которая возможно через 6-7 млрд. лет превратиться в Красный Гигант, наши потомки будут наблюдать трансформацию других звезд и всей галактики в целом в красную последовательность.
Прекратить свое существование наша галактика может и в результате очередного вселенского катаклизма. Темы исследований последних лет ориентируются на предстоящую в далеком будущем встречу Млечного Пути с ближайшей нашей соседкой — галактикой Андромеда. Вероятно, Млечный Путь после встречи с галактикой Андромеды распадется на несколько маленьких галактик. В любом случае это станет поводом для появления новых звезд и переустройства ближайшего к нам космоса. Остается только предполагать, какая судьба Вселенной и нашей галактики в далеком будущем.
Астрофизические параметры Млечного Пути
Для того чтобы представить, как выглядит Млечный Путь в масштабах космоса, достаточно взглянуть на саму Вселенную и сравнить отдельные ее части. Наша галактика входит в подгруппу, которая в свою очередь является частью Местной группы, более крупного образования. Здесь наш космический мегаполис соседствует с галактиками Андромеда и Треугольника. Окружение троице составляют более 40 мелких галактик. Местная группа уже входит в состав еще более крупного образования и является частью сверхскопления Девы. Некоторые утверждают, что это только приблизительные предположения о том, где находится наша галактика. Масштабы образований настолько огромны, что все это представить практически невозможно. Сегодня мы знаем расстояние до ближайших соседствующих галактик. Другие объекты глубокого космоса находятся за пределами видимости. Только теоретически и математически допускается их существование.
Местоположение галактики стало известно только благодаря приблизительным расчетам, определившим расстояние до ближайших соседей. Спутниками Млечного Пути являются карликовые галактики – Малое и Большое Магелланово Облако. Всего, по мнению ученых, насчитывается до 14 галактик-спутников, которые составляют эскорт вселенской колесницы под названием Млечный Путь.
Что касается обозримого мира, то сегодня имеется достаточно информации о том, как выглядит наша галактика. Существующая модель, а вместе с ней и карта Млечного Пути, составлена на основании математических расчетов, данных полученных в результате астрофизических наблюдений. Каждое космическое тело или фрагмент галактики занимает свое место. Это, как и во Вселенной, только в меньшем масштабе. Интересны астрофизические параметры нашего космического мегаполиса, а они впечатляют.
Наша галактика спирального типа с перемычкой, которую на звездных картах обозначают индексом SBbc. Диаметр галактического диска Млечного Пути составляет порядка 50-90 тысяч световых лет или 30 тысяч парсек. Для сравнения радиус галактики Андромеды равен 110 тыс. световых лет в масштабах Вселенной. Можно только представить насколько больше Млечного Пути наша соседка. Размеры же ближайших к Млечному Пути карликовых галактик в десятки раз меньше параметров нашей галактики. Магеллановы облака имеют диаметр всего 7-10 тыс. световых лет. В этом огромном звездном круговороте насчитывается порядка 200-400 миллиардов звезд. Эти звезды собраны в скопления и туманности. Значительная ее часть – это рукава Млечного Пути, в одном из которых находится наша солнечная система.
Все остальное — это темная материя, облака космического газа и пузыри, которые заполняют межзвездное пространство. Чем ближе к центру галактики, тем больше звезд, тем теснее становится космическое пространство. Наше Солнце располагается в области космоса, состоящем из более мелких космических объектов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.
Масса Млечного Пути составляет 6х1042 кг, что в триллионы раз больше массы нашего Солнца. Практически все звезды, населяющие нашу звездную страну, расположены в плоскости одного диска, толщина которого составляет по разным оценкам 1000 световых лет. Узнать точную массу нашей галактики не представляется возможным, так как большая часть видимого спектра звезд, скрыта от нас рукавами Млечного Пути. К тому же неизвестна масса темной материи, которая занимает огромные межзвездные пространства.
Расстояние от Солнца до центра нашей галактики составляет 27 тыс. световых лет. Находясь на относительной периферии, Солнце стремительно движется вокруг центра галактики, совершая полный оборот за 240 млн. лет.
Центр галактики имеет диаметр 1000 парсек и состоит из ядра с интересной последовательностью. Центр ядра имеет форму выпуклости, в которой сосредоточены крупнейшие звезды и скопление раскаленных газов. Именно эта область выделяет огромное количество энергии, которая по совокупности больше, чем излучают миллиарды звезд, входящие в состав галактики. Эта часть ядра самая активная и самая яркая часть галактики. По краям ядра имеется перемычка, которая является началом рукавов нашей галактики. Такой мостик возникает в результате колоссальной силы гравитации, вызванной стремительной скоростью вращения самой галактики.
Рассматривая центральную часть галактики, парадоксальным выглядит следующий факт. Ученые долгое время не могли понять, что находится в центре Млечного Пути. Оказывается, в самом центре звездной страны под названием Млечный Путь устроилась сверхмассивная черная дыра, диаметр которой составляет порядка 140 км. Именно туда и уходит большая часть энергии, выделяемой ядром галактики, именно в этой бездонной бездне растворяются и умирают звезды. Присутствие черной дыры в центре Млечного Пути свидетельствует о том, что все процессы образования во Вселенной, должны когда-то закончиться. Материя превратится в антиматерию и все повторится снова. Как будет себя вести это чудовище через миллионы и миллиарды лет, черная бездна молчит, что указывает на то, что процессы поглощения материи только набирают силу.
От центра отходят два главных рукава галактики — Щит Кентавра и Персея. Названия эти структурные образования получили по расположеным на небе созвездиям. В дополнение к главным рукавам галактику опоясывают еще 5 малых рукавов.
Ближайшее и далекое будущее
Рожденные ядром Млечного Пути рукава раскручиваются по спирали, заполняя звездами и космическими материалом космическое пространство. Здесь уместна аналогия с космическими телами, которые вращаются вокруг Солнца в нашей звездной системе. Огромная масса звезд, больших и малых, скоплений и туманностей, космических объектов разной величины и природы, вертится на гигантской карусели. Все они создают чудесную картину звездного неба, на которое человек глядит уже не одну тысячу лет. Изучая нашу галактику, следует знать, что звезды в галактике живут по своим законам, находясь сегодня в одном из рукавов галактики, завтра они начнут путь в другую сторону, покидая один рукав и перелетая в другой.
Земля в галактике Млечный Путь — далеко не единственная планета, пригодная для жизни. Это всего лишь частица пыли, размером с атом, которая затерялась в огромном звездном мире нашей галактики. Таких планет, похожих на Землю, в галактике может быть огромное количество. Достаточно представить количество звезд, которые так или иначе имеют свои звездные планетарные системы. Другая жизнь может быть далеко, на самом краю галактики, в десятках тысяч световых лет или, наоборот, присутствовать в соседних областях, которые скрыты от нас рукавами Млечного Пути.
Млечный путь - это полосатая спиральная галактика. Размер нашей галактики в диаметре составляет от 100 000 до 180 000 световых лет. Она, по оценкам ученых, содержит 100-400 миллиардов звезд. Вероятно, в Млечном Пути по крайней мере 100 миллиардов планет. Солнечная система находится внутри диска, на расстоянии 26 490 световых лет от Галактического центра, на внутреннем краю Руки Ориона, одной из спиральных концентраций газа и пыли. Звезды в самых внутренних 10 000 световых лет образуют выпуклость и один или несколько стержней. Галактический центр представляет собой интенсивный радиоисточник, известный как Стрелец A, представляющий собой, вероятно, составляющую 4,100 миллиона солнечных масс.
Скорость и излучения
Звезды и газы на широком диапазоне расстояний от орбиты Галактического центра движутся со скоростью около 220 километров в секунду. Постоянная скорость вращения противоречит законам кеплеровской динамики и предполагает, что большая часть массы Млечного Пути не излучает и не поглощает электромагнитное излучение. Эта масса была названа «темной материей». Период вращения составляет около 240 миллионов лет в положении Солнца. Млечный путь движется со скоростью около 600 км в секунду относительно внегалактических систем отсчета. Самые старые звезды в Млечном Пути почти столь же стары, как и сама Вселенная, и, вероятно, сформировались вскоре после Темных веков Большого Взрыва.
Внешний вид
Центр Млечного пути виден с Земли как туманная полоса белого света, шириной около 30°, выгнутая ночным небом. Все отдельные звезды в ночном небе, видимые невооруженным глазом, являются частью Млечного Пути. Свет исходит из накопления неразрешенных звезд и другого материала, расположенного в направлении галактической плоскости. Темные области внутри полосы, такие как Великий Разлом и Коалсак, являются областями, где межзвездная пыль блокирует свет от далеких звезд. Область неба, которую скрывает Млечный Путь, называется Зоной Избегания.
Яркость
Млечный путь имеет относительно низкую поверхностную яркость. Его видимость может быть значительно уменьшена фоном, например, светом или лунным свечением. Для того чтобы Млечный Путь был видимым, небо должно быть темнее, чем обычно. Он должен быть виден, если предельная величина приблизительно равна + 5,1 или выше и показывает большую детализацию при +6,1. Это делает Млечный Путь труднодоступным из ярко освещенных городских или пригородных районов, но очень заметным при взгляде из сельских районов, когда Луна находится ниже горизонта. «Новый мировой атлас искусственной яркости ночного неба» показывает, что больше чем одна треть населения Земли не может видеть Млечный Путь из своих домов из-за загрязнения воздуха.
Размер галактики Млечный путь
Млечный путь - вторая по величине галактика в локальной группе, со своим звездным диском диаметром около 100 000 литов (30 кпк) и средней толщиной около 1000 лит (0,3 кпк). Кольцевидная нить звезд, обернутая вокруг Млечного Пути, может принадлежать самой галактике, колеблющейся выше и ниже относительно галактической плоскости. Если это так, это будет говорить о диаметре 150 000-180 000 световых лет (46-55 кпк).
Масса
Оценки массы Млечного пути различаются в зависимости от метода и используемых данных. В нижнем конце диапазона оценки масса Млечного Пути составляет 5,8 × 1011 массы Солнца (M☉), что несколько меньше, чем масса галактики Андромеды. Измерения с использованием очень длинного базового массива в 2009 году показали скорости, достигающие 254 км / с (570 000 миль/ч) для звезд на внешнем краю Млечного пути. Поскольку орбитальная скорость зависит от общей массы в радиусе орбиты, это говорит о том, что Млечный путь более массивный, примерно равный массе Галактики Андромеды при 7×1011 М☉ в пределах 160 000 литров (49 кпк) ее центра. В 2010 году измерение радиальной скорости гало-звезд показало, что масса, заключенная в пределах 80 килопарсек, составляет 7×1011 М☉. Согласно исследованию, опубликованному в 2014 году, масса всего Млечного Пути оценивается в 8,5×1011 M☉, что составляет примерно половину массы Галактики Андромеды.
Темная материя
Большая часть Млечного Пути является темной материей, неизвестной и невидимой ее формой, которая гравитационно взаимодействует с обычной материей. Гало темного вещества распределяется относительно равномерно на расстоянии, превышающем сто километров (kpc) от Галактического центра. Математические модели Млечного пути предполагают, что масса темной материи составляет 1-1,5×1012 М☉. Недавние исследования показывают диапазон в массе, равный 4,5×1012 M☉, а также размерность 8×1011 M☉.
Межзвездный газ
Общая масса всех звезд в Млечном Пути оценивается между 4.6×1010 M☉ и 6.43×1010 M☉. В дополнение к звездам существует также межзвездный газ, содержащий 90% водорода и 10% гелия, причем две трети водорода находятся в атомной форме, а оставшаяся треть - в виде молекулярного водорода. Масса этого газа равна 10% или 15% от общей массы звезд галактики. Межзвездная пыль составляет еще 1% от общей массы.
Структура и размеры нашей галактики
Млечный Путь содержит от 200 до 400 миллиардов звезд и не менее 100 миллиардов планет. Точная цифра зависит от количества звезд с очень низкой массой, которые трудно обнаружить, особенно на расстояниях более 300 литов от Солнца. Для сравнения, соседняя содержит приблизительно три триллиона звезд, а потому превосходит размер нашей галактики. Млечный Путь может также содержать, возможно, десять миллиардов белых карликов, миллиардные нейтронные звезды и сто миллионов черных дыр. Заполнение пространства между звездами является диском газа и пыли называемой межзвездной средой. Этот диск имеет по крайней мере сравнительную протяженность по радиусу к звездам, тогда как толщина газового слоя колеблется от сотен световых лет для более холодного газа до тысяч световых лет для более теплого.
Млечный путь состоит из стержнеобразной области ядра, окруженной диском газа, пыли и звезд. Распределение масс в Млечном Пути очень напоминает тип Sbc в классификации Хаббла, представляющий спиральные галактики с относительно свободно раскинутыми рукавами. Астрономы впервые начали подозревать, что Млечный путь - это замкнутая спиральная галактика, а не обычная спиральная галактика, в 1960-х годах. Их подозрения были подтверждены наблюдениями космического телескопа Спитцера в 2005 году, в которых центральный барьер Млечного пути был больше, чем считалось ранее.
Представления о размере нашей галактики могут различаться. Диск звезд в Млечном Пути не имеет острого края, за которым нет звезд. Скорее, концентрация звезд уменьшается с расстоянием от центра Млечного Пути. По причинам, которые не понятны, за радиусом около 40 000 литов от центра число звезд на кубический парсек падает намного быстрее. Окружающий галактический диск представляет собой сферическое галактическое гало звезд и шаровых скоплений, которое простирается дальше наружу, но ограничено по размерам орбитами двух спутников Млечного Пути - Большого и Малого Магеллановых Облаков, ближайший из которых находится от Галактического Центра на расстоянии около 180 000 литов. На этом расстоянии или дальше орбиты большинства объектов ореола будут разрушены Магеллановыми облаками. Следовательно, такие объекты, вероятно, будут выброшены из окрестностей Млечного Пути.
и независимые планеты
Вопрос о размере Млечного пути - это вопрос о том, каковы размеры галактик вообще. Как гравитационное микролинзирование, так и планетарные наблюдения за транзитом, указывают на то, что, по крайней мере, существует столько же планет, привязанных к звездам, сколько и самих звезд в Млечном пути. А измерения микролинзирования указывают на то, что существует больше независимых планет, не привязанных к звездам-хозяевам, чем собственно звезд. Согласно Мейлинскому Пути, по крайней мере, на звезду приходится одна планета, в результате чего их насчитывается около 100-400 миллиардов.
Для того чтобы понять, какова структура и размеры нашей галактики, ученые часто проводят различные анализы подобного рода, постоянно обновляя и пересматривая устаревшие данные. К примеру, в другом анализе данных Кеплера, проведенном в январе 2013 года, было установлено, что в Млечном пути находится не менее 17 миллиардов экзопланет размером с Землю. 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, исходя из данных космической миссии Кеплера, что в пределах пригодных для Солнца звезд и красных карликов в районе Млечного Пути могут существовать до 40 миллиардов планет размером с Землю, 11 миллиардов из этих оценочных планет могут вращаться вокруг солнцеподобных звезд. Согласно исследованию 2016 года, ближайшая такая планета может быть в 4,2 световых годах. Такие планеты размером с Землю могут быть более многочисленными, чем газовые гиганты. Помимо экзопланет, «экзокометы», кометы за пределами Солнечной системы, также были обнаружены и могут быть распространенным явлением в Млечном Пути. Размеры звезд и галактик при этом могут варьироваться.
Млечный Путь - наша родная галактика, в которой находится Солнечная система, в которой находится планета Земля, на которой живут люди. Относится к спиральным галактикам с перемычкой и входит в Местную группу галактик вместе с галактикой Андромеды, галактикой Треугольника и 40 карликовыми галактиками. Диаметр Млечного Пути - 100 000 световых лет. Звезд в нашей галактике порядка 200-400 миллиардов. Наша Солнечная система находится на окраине диска галактики, в сравнительно спокойном месте, которое позволило зародиться жизни на нашей планете. Возможно, в Млечном Пути живем не только мы, но это еще только предстоит узнать. Хотя, в океане Вселенной вся история человечества - не больше чем едва заметная рябь, нам весьма интересно познавать Млечный Путь и следить за развитием событий в родной галактике.
В бесконечно расширяющейся обитает несметное количество галактик. Сотканные из пыли и газа, и наполненные небесными телами, эти удивительные космические путешественники сталкиваются друг с другом. Это происходит из-за гравитационного притяжения. Дюйм за дюймом, световой год за световым годом, ход космических часов приближает неизбежное. Массивные структуры, каждая из которых содержит сотни миллиардов звезд смешиваются и воспламеняются. И наша галактика не исключение. Недавно астрономы открыли Антлию 2 — малоплотную, но массивную галактику, которая словно призрак вращается вокруг . Ученые считают, что Антлия 2 может помочь в разгадке тайн темной материи.
