Наука
У каждого человека свое представление о том, что же такое дом. Для некоторых это крыша над головой, для других дом - это планета Земля , каменистый шарик, который бороздит космическое пространство по своему замкнутому пути вокруг Солнца.
Какой бы большой не казалась нам наша планета, она - всего лишь песчинка в гигантской звездной системе, размеры которой сложно себе представить. Эта звездная система - галактика Млечный путь, которую также по праву можно назвать нашим родным домом.
Рукава галактики
Млечный путь - спиральная галактика с перемычкой, которая проходит по центру спирали. Примерно две трети всех известных галактик - спиральные, а две трети из них имеют перемычку. То есть Млечный путь входит в список самых распространенных галактик .
Спиральные галактики имеют рукава, которые простираются из центра, как колесные спицы, которые скручиваются по спирали. Наша Солнечная система расположена в центральной части одного из рукавов, который называется рукав Ориона .
Рукав Ориона когда-то считался небольшим "отростком" более крупных рукавов, таких как рукав Персея или рукав Щита-Центавра . Не так давно появилось предположение, что рукав Ориона действительно является ответвлением рукава Персея и не выходит из центра галактики.
Проблема заключается в том, что мы не можем увидеть нашу галактику со стороны. Мы можем наблюдать только те вещи, которые находятся вокруг нас, и судить о том, какую же форму имеет галактика, находясь как бы внутри нее. Однако ученым удалось вычислить, что этот рукав имеет длину примерно 11 тысяч световых лет и толщину 3500 световых лет .
Сверхмассивная черная дыра
Самые маленькие сверхмассивные черные дыры, которые ученым удалось открыть, примерно в
200 тысяч раз
тяжелее Солнца. Для сравнения: обычные черные дыры имеют массу всего в 10 раз
превышающую массу Солнца. В центре Млечного пути находится невероятно массивная черная дыра, массу которой сложно себе вообразить.
Последние 10 лет астрономы следили за активностью звезд на орбите вокруг звезды Стрелец А , плотном регионе в центре спирали нашей галактики. Основываясь на движении этих звезд, было определено, что в центре Стрельца A*, который скрыт за плотным облаком пыли и газа, находится сверхмассивная черная дыра, масса которой в 4,1 миллионов раз больше массы Солнца!
Анимация, представленная ниже, демонстрирует реальное движение звезд вокруг черной дыры с 1997 по 2011 годы в районе одного кубического парсека в центре нашей галактики. Когда звезды приближаются к черной дыре, они делают петлю вокруг нее на невероятной скорости. Например, одна из этих звезд, S 0-2 движется со скоростью 18 миллионов километров в час: черная дыра вначале притягивает ее, а затем резко отталкивает .
Совсем недавно ученые наблюдали, как облако газа приблизилось к черной дыре и было разорвано на куски
ее массивным гравитационным полем. Части этого облака были поглощены дырой, а оставшиеся части стали напоминать длинные тонкие макаронины длиной более 160 миллиардов километров.
Магнитные
частицы
Кроме наличия сверхмассивной всепоглощающей черной дыры, центр нашей галактики может похвастаться невероятной активностью : старые звезды умирают, а новые появляются на свет с завидным постоянством.
Не так давно ученые заметили кое-что еще в галактическом центре - поток высокоэнергичных частиц, которые простираются на расстояние 15 тысяч парсек через галактику. Это расстояние равно примерно половине диаметра Млечного пути.
Частицы невидимы невооруженным глазом, однако с помощью магнитного изображения можно заметить, что гейзеры из частиц занимают около двух третей видимой части неба :
Что же стоит за этим феноменом? Один миллион лет звезды появлялись и исчезали, питая никогда не останавливающийся поток , направленный к внешним рукавам галактики. Общий объем энергии гейзера в миллион раз превышает энергию сверхновой.
Частицы движутся с невероятной скоростью. На основе структуры потока частиц астрономы построили модель магнитного поля , которое господствует в нашей галактике.
Новые звезды
Как часто в нашей галактике образуются новые звезды? Этим вопросом исследователи задавались долгие годы. Удалось нанести на карту районы нашей галактики, где присутствует алюминий-26 , изотоп алюминия, который появляется в том месте, где рождаются или умирают звезды. Таким образом, удалось выяснить, что ежегодно в галактике Млечный путь рождается 7 новых звезд и примерно два раза за сто лет крупная звезда взрывается, образуя сверхновую.
Галактика Млечный путь не является производителем самого большого количества звезд. Когда звезда умирает, она выделяет в космос такое сырье, как водород и гелий . Через сотни тысяч лет эти частицы соединяются в молекулярные облака, которые в конечном итоге становятся настолько плотными, что их центр разрушается под их собственной гравитацией, образуя таким образом новую звезду.
Это похоже на своеобразную эко-систему: смерть питает новую жизнь
. Частицы какой-то определенной звезды в будущем будут частью миллиарда новых звезд. В нашей галактике дела обстоят именно так, поэтому она эволюционирует. Это ведет к образованию новых условий, при которых повышается вероятность возникновения планет, похожих на Землю.
Планеты галактики Млечный путь
Несмотря на постоянную смерть и рождение новых звезд в нашей галактике, их количество подсчитано: Млечный путь является домом примерно для 100 миллиардов звезд . Основываясь на новых исследованиях, ученые предполагают, что вокруг каждой звезды вращается, по крайней мере, одна планета или более. То есть всего в нашем уголке Вселенной имеется от 100 до 200 миллиардов планет.
Ученые, которые пришли к такому выводу, изучали звезды типа красные карлики спектрального класса М . Эти звезды меньше нашего Солнца. Они составляют 75 процентов из всех звезд Млечного пути. В частности, исследователи обратили внимание на звезду Kepler -32, которая приютила пять планет .
Как астрономы открывают новые планеты?Планеты, в отличие от звезд, трудно обнаружить, так как они не излучают свой собственный свет. Мы можем с уверенностью сказать, что вокруг звезды имеется планета, только тогда, когда она становится перед своей звездой и заслоняет ее свет.
Планеты звезды Kepler -32 ведут себя точно так же, как экзопланеты, вращающиеся вокруг других карликовых звезд M . Они расположены примерно на одном расстоянии и имеют похожие размеры. То есть система Kepler -32 является типичной системой для нашей галактики .
Если в нашей галактике имеется более 100 миллиардов планет, сколько же из них планет, похожих на Землю ? Оказывается, не так уж и много. Существуют десятки различных типов планет: газовые гиганты, планеты-пульсары, бурые карлики и планеты, на которых с неба падает дождь из расплавленного металла. Те планеты, которые состоят из каменных пород, могут располагаться слишком далеко или слишком близко к звезде, поэтому на Землю они вряд ли похожи.
Результаты последних исследований показали, что в нашей галактике, оказывается, больше планет земного типа, чем предполагалось раннее, а именно: от 11 до 40 миллиардов . Ученые взяли в качестве примера 42 тысячи звезд , похожих на наше Солнце, и стали искать экзопланеты, которые могут вращаться вокруг них в зоне, где не слишком жарко и не слишком холодно. Было обнаружено 603 экзопланеты , средикоторых 10 соответствовали критериям поиска.
Анализируя данные о звездах, ученые доказали существование миллиардов похожих на Землю планет, которые им только предстоит официально открыть. Теоретически эти планеты способны поддерживать температуру для существования на них жидкой воды , которая, в свою очередь, позволит возникнуть жизни.
Столкновение галактик
Даже если в галактике Млечный путь будут постоянно образовываться новые звезды, она не сможет увеличиться в размерах, если не будет получать новый материал откуда-то еще . А Млечный путь действительно расширяется.
Ранее мы не были точно уверены, как именно галактике удается расти, но недавние открытия позволили предположить, что Млечный путь является галактикой-каннибалом , то есть в прошлом она поглощала другие галактики и, вероятно, будет делать это снова, по крайней мере, до тех пор, пока какая-нибудь более крупная галактика не поглотит ее.
Используя космический телескоп "Хаббл" и информацию, полученную благодаря сделанным на протяжении семи лет фото, ученые обнаружили звезды у внешнего края Млечного пути, которые движутся особым образом . Вместо того чтобы двигаться к центру или от центра галактики, как другие звезды, они как бы дрейфуют у края. Предполагается, что это звездноескопление - все, что осталось от другой галактики, которая была поглощена галактикой Млечный путь.
Это столкновение, по-видимому, произошло несколько миллиардов лет назад
и, скорее всего, оно не последнее. Учитывая ту скорость, с которой мы движемся, наша галактика через 4,5 миллиарда лет
столкнется с галактикой Андромеда.
Влияние галактик спутников
Хотя Млечный путь является спиральной галактикой, он представляет собой не совсем идеальную спираль. В его центре имеется своеобразная выпуклость , которая появилась в результате того, что молекулы газообразного водорода вырываются из плоского диска спирали.
В течение долгих лет астрономы ломали голову над тем, почему у галактики имеется такая выпуклость. Логично предположить, что газ втягивается в сам диск, а не вырывается наружу. Чем дольше они изучали этот вопрос, тем больше запутывались: молекулы выпуклости не только выталкиваются наружу, но и вибрируют на своей собственной частоте .
Что же может вызывать такой эффект? Сегодня ученые считают, что всему виной темная материя и галактики-спутники - Магеллановы Облака . Эти две галактики очень мелкие: вместе взятые они составляют всего 2 процента от общей массы Млечного пути. Этого не достаточно, чтобы иметь на него влияние.
Однако когда темная материя движется через Облака, она создает волны, которые, очевидно, влияют на гравитационное притяжение, усиливая его, а водород под действием этого притяжения улетучивается из центра галактики .
Магеллановы Облакавращаются вокруг Млечного пути. Спиральные рукава Млечного пути под влиянием этих галактик как бы колышутся в том месте, где они проплывают.
Галактики близнецы
Хотя галактику Млечный путь можно назвать уникальной по многим параметрам, она не является большой редкостью. Во Вселенной спиральные галактики преобладают. Учитывая то, что только в поле нашего зрения находятся около 170 миллиардов галактик , можно предположить, что где-то имеются галактики очень похожие на нашу.
А что если где-то существует галактика - точная копия Млечного пути? В 2012 году астрономы обнаружили такую галактику. У нее даже есть два небольших спутника, которые вращаются вокруг нее и точно соответствуют нашим Магеллановым Облакам. Кстати, всего 3 процента
спиральных галактик имеют подобных компаньонов, век которых относительно недолог. Магеллановы Облака, скорее всего,растворятся через пару миллиардов лет
.
Обнаружить настолько похожую галактику, имеющую спутники, супермассивную черную дыру в центре и такие же размеры - невероятная удача. Эта галактика получила название NGC
1073
и она настолько похожа на Млечный путь, что астрономы изучают ее, чтобы больше узнать о нашей собственной галактике.
Например, мы можем увидеть ее со стороны и таким образом лучше представить себе, как выглядит Млечный путь.
Галактический год
На Земле год - это время, за которое Земля успевает сделать полный оборот вокруг Солнца . Каждые 365 дней мы возвращаемся в одну и ту же точку. Наша Солнечная система таким же образом вращается вокруг черной дыры, расположенной в центре галактики. Однако полный оборот она делает за 250 миллионов лет . То есть, с тех пор, как исчезли динозавры, мы сделали всего четверть полного оборота.
В описаниях Солнечной системы редко упоминается о том, что она движется в космическом пространстве, как и все в нашем мире. Относительно центра Млечного пути Солнечная система движется со скоростью 792 тысячи километров в час . Для сравнения: если бы вы двигались с такой же скоростью, то смогли бы совершить кругосветное путешествие за 3 минуты .
Период времени, за который Солнце успевает сделать полный оборот вокруг центра Млечного пути, называется галактический год. Подсчитано, что Солнце пока прожило всего 18 галактических лет.
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.
Вдали от городских огней, на темном и прозрачном сентябрьском небе отчетливо виден Млечный Путь, широкой полосой протянувшийся от зенита к южному горизонту. В созвездии Лебедя он разбивается на два потока темными туманностями, следует через созвездия Лисички, Стрелы и Орла вниз, становясь ярче и шире.
Млечный Путь - это плоскость нашей Галактики. Именно здесь, в плоском спиральном диске сосредоточено бо́льшая звезд и газа. Здесь же находится и наше Солнце. Центр Галактики находится в созвездии Стрельца. Здесь Млечный Путь становится очень широким, растекаясь на соседние созвездия Змееносца и Скорпиона. Если бы не темные, поглощающие свет туманности, в этом месте мы наблюдали бы огромное яркое пятно света, уступающее по блеску лишь Солнцу и Луне.
Внутри Млечного Пути астрономы обнаружили множество интересных объектов - диффузные и планетарные туманности, рассеянные и шаровые звездные скопления. Совершим и мы небольшую экскурсию по Млечному Пути, вернее, по той его части, что доступна для наблюдений в августе и сентябре с территории стран СНГ и России. Смотрите 14 фото.
Млечный Путь над долиной Монументов (США). Внизу мы видим огромные скалы - останцы. Останцы - это скалы из твёрдой породы, оставшиеся после того, как вода вымыла весь окружающий их мягкий материал. Две горы - самая близкая гора слева и гора справа от нее - называются Варежки. Вверху гигантской аркой раскинулся Млечный Путь. Над левой Варежкой находится созвездие Лебедя вместе с красноватой туманностью Северная Америка. Далее Млечный Путь следует через созвездия Лисички, Стрелы, Змеи, Орла и Щита, пока не входит в созвездия Стрельца и Скорпиона. Здесь он становится наиболее ярким и заметным. Этот снимок стал лауреатом конкурса Астрономическая картинка дня 1 августа 2012 года. Фото: Wally Pacholka (AstroPics.com, TWAN) / © APOD
Млечный Путь в созвездии Лебедя. В августе-октябре этот участок Млечного Пути виден высоко над головой в южной стороне неба практически на всей территории бывшего СССР. Здесь облака межзвездной пыли клином разбивают могучую звездную реку на два потока. У острия клина ярко сверкает Денеб, альфа Лебедя. Рядом с ним светится туманность Северная Америка. Ниже и правее Денеба, по ту сторону темного облака находится регион гамма Лебедя с достаточно яркими газовыми туманностями. Два полукольца туманности Вуаль - остатка от вспышки сверхновой звезды - видны слева в нижней части фотографии. Еще ниже (и немного правее Вуали) находится рассеянное скопление NGC 6940. Фото:
Участок неба недалеко от туманности Северная Америка (NGC 7000) в созвездии Лебедя. Недалеко от центра снимка мы видим темную туманность Барнард 361. Рассеянное скопление IC 1369 находится над туманностью; внешне оно похоже на горстку золотистых песчинок. Расстояние до скопления - 6700 св. лет. Еще одна темная туманность видна справа от туманности Барнард 361. Выглядит она как маленькое продолговатое пятнышко. Ее название - LDN 963. Наконец, четвертая достопримечательность - планетарная туманность Sh1-89 из каталога астронома Шарплесса. Находится это красноватое пятнышко немного выше туманности Б361. Фото: Wolfgang Howurek, Walter Koprolin, nightsky.at
Туманность Кокон в созвездии Лебедя. Туманность находится на севере созвездия, недалеко от границы с созвездием Ящерицы. По форме туманность действительно напоминает кокон, в который завернута звезда 10-й зв. величины. Именно она заставляет светиться газ, разогревая его ультрафиолетовым излучением. Фото:
Туманность Орел (М16) в созвездии Змеи. На фото мы видим одновременно горячий разреженный газ, светящийся под воздействием мощного излучения молодых звезд, и темные, плотные глобулы, почти не пропускающие свет. Глобулы представляют собой газопылевые коконы, внутри которых формируются звезды. Кое-где излучение новорожденных звезд пробиваются сквозь пылевую завесу, и тогда края темного кокона начинают светиться. Особенно это заметно на примере центрального образования туманности М16, известного как Столпы Творения. Фото: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona
Млечный Путь в созвездии Змееносца. Во многих местах золотые россыпи звезд скрыты причудливыми темными туманностями. Огромное черное пятно на переднем плане - туманность Трубка. Выше нее расположена еще одна хорошо известная туманность - Змея. Она невелика по размером, но ее можно легко различить по характерному изгибу. Фото: Éder Iván
Темная туманность Змея (объект номер 72 из каталога темных туманностей Эдуарда Барнарда) крупным планом. Справа от нее находится целая цепочка очень плотных туманностей - Барнард 68, Барнард 69, 70 и 74 (справа внизу). Фото: Emil Ivanov
На краю Млечного Пути в созвездии Змееносца находятся два шаровых скопления - М10 и М12. На краю в буквальном и переносном смысле, ибо физически эти древние скопления составляют далекую периферию нашей Галактики, но проецируются таким образом, что визуально видятся недалеко от облаков Млечного Пути. Фото: Rogelio Bernal Andreo
Между созвездиями Орла и Стрельца находится маленькое созвездие Щит. Главная его достопримечательность - рассеянное звездное скопление М11 (Дикая Утка), которое расположено в гуще Млечного Пути. Фото: Éder Iván
Туманности Тройная (Трифид) и Лагуна в созвездии Стрельца. Французский охотник за кометами XVIII века Шарль Мессье внес эти туманности в свой каталог под номерами М20 и М8. Трифид и Лагуна - два ярких объекта глубокого космоса, однако в умеренных широтах они находятся очень низко над горизонтом, и потому наблюдать их весьма проблематично. У левого края снимка видно также рассеянное звездное скопление М21. Фото: Jordi Gallego
Туманность Лагуна (или М8) крупным планом. На снимках высокого разрешения туманность показывает сложную структуру - светящиеся газовые струи, петли и нити, ударные волны плотности и темные глобулы. Туманность Лагуна в созвездии Стрельца - это еще одна колыбель звезд в нашей галактике. Расстояние до нее оценивается в 4100 световых лет. Фото: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona
Между туманностью Орел в созвездии Змеи и туманностями Трифид и Лагуна лежит еще одно достаточно большое и яркое облако водорода - туманность Омега или М17. Фото: Harel Boren
Центр Галактики. На этот великолепный широкоугольный снимок попало сразу несколько объектов, которые мы представили выше. В левом верхнем углу находится красноватая туманность Орел. Чуть ниже ее располагается туманность Омега. Еще ниже мы видим продолговатое звездное облако М24, справа от которого находится рассеянное скопление М23. Наконец, слева по центру расположились еще две диффузные туманности - компактная Тройная туманность (или Трифид) и яркая туманность Лагуна. Центр фото занят большим комплексом темных туманностей во главе с туманностью Трубка. Правую часть фото занимает красивый регион Ро Змееносца. В нем находится яркая желто-оранжевая звезда - Антарес. Наблюдение этого участка неба с большей части территории России сопряжено с большими трудностями, так как даже в наиболее благоприятное время он находится низко над южным горизонтом. Фото: Éder Iván
Последний взгляд на Млечный Путь в созвездии Стрельца. Мириады звезд разбросаны по фото; упоминавшаяся нами туманность Лагуна видна справа, а слева находятся два шаровых скопления - М28 и М22 (желтого цвета). Более яркое скопление М22 находится в 2,5 раза дальше, чем туманность Лагуна, на расстоянии свыше 10 тысяч световых лет, и состоит из четверти миллиона звезд. Облака пыли, находящиеся на полпути между Землей и М22 существенно ослабляют свет этого скопления и окрашивают его в красновато-желтый цвет. Фото: Rogelio Bernal Andreo
Галактика Млечный Путь очень величественна, прекрасна. Этот огромный мир - наша Родина, наша Солнечная система. Все звезды и другие объекты, которые видны невооруженным глазом на ночном небе, - это наша галактика. Хотя есть некоторые объекты, которые располагаются в Туманности Андромеды - соседке нашего Млечного Пути.
Описание Млечного Пути
Галактика Млечный Путь огромна, размером в 100 тысяч световых лет, а, как известно, один световой год равен 9460730472580 км. Наша Солнечная система располагается от центра галактики на расстоянии 27000 световых лет, в одном из рукавов, который называют рукавом Ориона.
Наша Солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Это происходит так же, как вращается Земля вокруг Солнца. Полный оборот Солнечная система совершает за 200 млн лет.
Деформация
Галактика Млечный Путь выглядит как диск с выпуклостью в центре. Он не идеальной формы. С одной стороны имеется изгиб к северу от центра галактики, а с другой - уходит вниз, затем поворачивает направо. Внешне такая деформация чем-то напоминает волну. Сам же диск деформирован. Это связано с присутствием рядом Малого и Большого Магеллановых Облаков. Они вращаются около Млечного Пути очень быстро - это подтвердил телескоп «Хаббл». Эти две карликовые галактики часто называют спутниками Млечного Пути. Облака создают гравитационно связанную систему, которая очень тяжелая и довольно массивная из-за тяжелых элементов в массе. Предполагается, что они будто перетягивают канат между галактиками, создавая вибрации. В результате происходит деформация галактики Млечный Путь. Строение нашей галактики особенное, у нее имеется ореол.
Ученые считают, что через миллиарды лет Млечный Путь поглотит Магеллановы Облака, а спустя еще какое-то время его поглотит Андромеда.
Ореол
Задаваясь вопросом о том, какая галактика Млечный Путь, ученые начали ее изучение. Им удалось выяснить, что на 90 % своей массы она состоит из темной материи, из-за чего возникает загадочный ореол. Все, что видно невооруженным глазом с Земли, а именно та светящаяся материя, это примерно 10 % от галактики.
Проведенные многочисленные исследования подтвердили, что у Млечного Пути есть гало. Ученые составляли различные модели, которые учитывали невидимую часть и без нее. После экспериментов было выдвинуто мнение, что если бы не было гало, то скорость движения планет и других элементов Млечного Пути была бы меньше, чем сейчас. Из-за этой особенности предположили, что большая часть компонентов состоит из невидимой массы или темной материи.
Количество звезд
Одной из самых уникальных считается галактика Млечный путь. Строение нашей галактики необычно, в ней насчитывается более 400 миллиардов звезд. Примерно четвертая их часть - крупные звезды. К сведению: другие галактики имеют меньшее количество звезд. В Облаке насчитывается около десяти миллиардов звезд, некоторые другие состоят из миллиарда, а в Млечном Пути - более 400 миллиардов самых разных звезд, причем с Земли видна только малая часть, около 3000. Точно сказать, сколько звезд содержится в Млечном Пути, невозможно, так как галактика постоянно теряет объекты из-за их превращения в сверхновые.
Газы и пыль
Примерно 15 % составляющей галактики - пыль и газы. Может быть из-за них наша галактика называется Млечный Путь? Несмотря на свои огромные размеры, мы может видеть около 6000 световых лет вперед, а ведь размеры галактики - 120000 световых лет. Может, она и больше, но дальше этого не видят даже самые мощные телескопы. Это связано со скоплением газа и пыли.
Толщина пыли не пропускает видимый свет, но инфракрасное свечение проходит сквозь нее, и ученые могут создавать карты звездного неба.
Что было раньше
По мнению ученых, наша галактика не всегда была такой. Млечный Путь появился из-за слияния нескольких других галактик. Этот гигант захватывал другие планеты, участки, что оказало сильное влияние на размер и форму. Даже сейчас происходит захват планет галактикой Млечный Путь. Примером этого являются объекты Большого Пса - карликовой галактики, расположенной возле нашего Млечного Пути. Звезды Пса периодически добавляются в нашу вселенную, а от нашей переходят в другие галактики, например, происходит обмен объектами с галактикой Стрельца.
Вид Млечного Пути
Ни один ученый, астроном не может точно сказать, как выглядит наш Млечный Путь сверху. Это связано с тем, что Земля находится в галактике Млечный путь в 26000 световых лет от центра. Из-за такого расположения не удается сделать снимки всего Млечного Пути. Следовательно, любое изображение галактики - это либо снимки других видимых галактик, либо чья-то фантазия. И нам остается только гадать, как на самом деле она выглядит. Даже есть вероятность того, что мы сейчас о ней знаем столько же, сколько древние люди, считающие Землю плоской.
Центр
Центром галактики Млечный Путь называют Стрелец А* - великий источник радиоволн, позволяющих предположить, что в самом сердце находится огромная черная дыра. По предположениям, ее размеры составляют чуть больше 22 млн километров, и это сама дыра.
Все вещества, которые пытаются попасть в дыру, образуют огромный диск, почти в 5 миллионов раз больше нашего Солнца. Но даже такая сила втягивания не мешает формироваться новым звездам на границе черной дыры.
Возраст
По оценкам состава галактики Млечный Путь удалось установить предположительный возраст - около 14 миллиардов лет. Возраст самой старой звезды - чуть больше 13 миллиардов лет. Возраст галактики рассчитывается путем определения возраста самой старой звезды и предшествующих ее формированию фаз. Исходя из имеющихся данных, ученые предположили, что нашей вселенной около 13.6-13.8 миллиардов лет.
Сначала был сформирован балдж Млечного Пути, затем - его срединная часть, на месте которой впоследствии образовалась черная дыра. Спустя три миллиарда лет появился диск с рукавами. Постепенно он изменялся, и только около десяти миллиардов лет тому назад стал выглядеть так, как сейчас.
Мы - часть чего-то большего
Все звезды галактики Млечный Путь - это часть более крупной галактической структуры. Мы входим в состав Сверхскопления Девы. Ближайшие галактики к Млечному Пути, такие как Магелланово Облако, Андромеда и другие полсотни галактик, - это одно скопление, Суперкластер Девы. Сверхскопление - группа галактик, занимающая огромную площадь. И это только малая часть звездной окрестности.
В Суперкластере Девы находится более сотни групп скоплений на территории более 110 млн световых лет в диаметре. Само же скопление Девы - малая часть сверхскопления Ланиакеа, а оно, в свою очередь, входит в комплекс Рыб-Кита.
Вращение
Наша Земля движется вокруг Солнца, совершая полный оборот за 1 год. Наше Солнце вращается в Млечном Пути вокруг центра галактики. Наша галактика движется по отношению к особому излучению. Реликтовое излучение - удобный ориентир, который позволяет определить скорость самых разных материй во Вселенной. Проведенные исследования показали, что наша галактика вращается со скоростью 600 километров в секунду.
Появление названия
Свое название галактика получила из-за особого внешнего вида, напоминающего разлитое молоко на ночном небе. Название ей было дано еще в Древнем Риме. Тогда ее называли «дорогой молока». До сих пор ее так и называют - Млечный Путь, ассоциируя название именно с внешним видом белой полосы на ночном небе, с разлитым молоком.
О галактике найдены упоминания начиная с эпохи Аристотеля, который говорил, что Млечный Путь - это место, где небесные сферы контактируют с земными. До момента, когда был создан телескоп, никто не добавлял ничего к этому мнению. И только с семнадцатого века люди стали по-другому смотреть на мир.
Наши соседи
Почему-то многие думают, что ближайшая галактика к Млечному Пути - это Андромеда. Но такое мнение не совсем верное. Ближайшая «соседка» к нам - галактика Большого Пса, расположенная внутри Млечного Пути. Она расположилась от нас на расстоянии 25000 световых лет, а от центра - 42000 световых лет. По сути, до Большого Пса от нас ближе, чем до черной дыры в центре галактики.
До обнаружения Большого Пса на расстоянии 70 тыс. световых лет ближайшей соседкой считали Стрельца, а после - Большое Магелланово Облако. В Псе открыли необычные звезды с огромной плотностью класса М.
По теории, Млечный Путь поглотил Большого Пса вместе со всеми его звездами, планетами и другими объектами.
Столкновение галактик
В последнее время все чаще встречается информация о том, что ближайшая галактика к Млечному Пути - Туманность Андромеды, поглотит нашу вселенную. Эти два гиганта сформировались примерно в одно и то же время - около 13.6 миллиарда лет назад. Есть мнение, что эти гиганты способны объединять галактики, а из-за расширения Вселенной они должны отходить друг от друга. Но, вопреки всем правилам, эти объекты движутся навстречу друг другу. Скорость движения - 200 километров в секунду. По подсчетам, через 2-3 миллиарда лет Андромеда столкнется с Млечным Путем.
Астроном Дж. Дубински создал модель столкновения, представленную в этом видео:
Столкновение не приведет к катастрофе глобального масштаба. И спустя несколько миллиардов лет сформируется новая система, с привычными галактическими формами.
Погибшие галактики
Ученые провели масштабное исследование звездного неба, охватив примерно восьмую его часть. В результате анализа звездных систем галактики Млечный Путь удалось выяснить, что есть ранее неизвестные потоки звезд на окраинах нашей вселенной. Это все то, что осталось от мелких галактик, которые были когда-то уничтожены гравитацией.
Установленный в Чили телескоп сделал огромное количество снимков, которые позволили ученым провести оценку небосвода. По оценке изображений, нашу галактику окружают гало из темной материи, разряженный газ и малочисленные звезды, остатки карликовых галактик, которые когда-то были поглощены Млечным Путем. Имея достаточное количество данных, ученым удалось собрать «скелет» погибших галактик. Это как в палеонтологии - трудно сказать по нескольким косточкам, как выглядело существо, но, имея достаточное количество данных, можно собрать скелет и предположить, каким был ящер. Так и здесь: информативность изображений позволила воссоздать одиннадцать галактик, которые поглотил Млечный Путь.
Ученые уверены, что по мере наблюдения и оценки получаемых сведений они смогут найти еще несколько новых распавшихся галактик, которые были «съедены» Млечным Путем.
Мы под обстрелом
По мнению ученых, гиперскоростные звезды, находящиеся в нашей галактике, зародились не в ней, а в Большом Магеллановом Облаке. Теоретики не могут объяснить многие моменты, касающиеся существованию подобных звезд. Например, невозможно точно сказать, почему сконцентрировано большое количество гиперскоростных звезд в Секстанте и во Льве. Пересмотрев теорию, ученые пришли к выводу, что такая скорость может развиваться только из-за воздействия на них черной дыры, расположенной в центре Млечного Пути.
В последнее время все больше обнаруживается звезд, которые движутся не из центра нашей галактики. После анализа траектории сверхбыстрых звезд ученым удалось выяснить, что мы находимся под атакой Большого Магелланова Облака.
Гибель планеты
Наблюдая за планетами в нашей галактике, ученым удалось увидеть, как погибла планета. Она была поглощена стареющей звездой. Во время расширения и превращения в красного гиганта звезда поглотила свою планету. А другая планета в этой же системе изменила орбиту. Увидев подобное и оценив состояние нашего Солнца, ученые пришли к выводу, что то же самое произойдет с нашим светилом. Примерно через пять миллионов лет оно превратится в красного гиганта.
Как устроена галактика
В нашем Млечном Пути есть несколько рукавов, которые вращаются по спирали. Центр всего диска - черная дыра гигантских размеров.
На ночном небе нам видны галактические рукава. Они выглядят как белые полосы, напоминающие молочную дорогу, которая усыпана звездами. Это и есть ветви Млечного Пути. Лучше всего их видно в ясную погоду в теплое время года, когда космической пыли и газов больше всего.
В нашей галактике выделяют следующие рукава:
- Ветвь наугольника.
- Орион. В этом рукаве находится наша Солнечная система. Этот рукав - наша "комната" в "доме".
- Рукав Киля-Стрельца.
- Ветвь Персея.
- Ветка Щита Южного Креста.
Также в составе есть ядро, газовое кольцо, темная материя. Она поставляет порядка 90 % от всей галактики, а остальные десять - это видимые объекты.
Наша Солнечная система, Земля и другие планеты - это единое целое огромной гравитационной системы, которую можно видеть каждую ночь на ясном небе. В нашем «доме» постоянно происходят самые разные процессы: зарождаются звезды, распадаются, нас обстреливают другие галактики, появляется пыль, газы, звезды изменяются и гаснут, вспыхивают другие, водят вокруг хороводы... И все это происходит где-то там, далеко во вселенной, о которой мы знаем так мало. Кто знает, может, придет время, когда люди смогут за считанные минуты добираться до других рукавов и планет нашей галактики, путешествовать по другим вселенным.
В Галактике Млечный путь находится Солнечная система, Земля и все звезды, которые видны невооруженным глазом. Вместе с Галактикой Треугольника, Андромеды и карликовыми галактиками и спутниками она формирует Местную группу галактик, входящую в Сверхскопление Девы.
По древней легенде, когда Зевс решил сделать своего сына Геракла бессмертным, то подложил его к груди своей жены Геры испить молока. Но супруга проснулась и, увидев, что кормит неродного ребенка, оттолкнула его. Струя молока брызнула и обратилась в Млечный путь. В советской астрономической школе его называли просто «система Млечный путь» или «наша Галактика». Вне западной культуры существует множество названий этой галактики. Слово «млечный» заменяется другими эпитетами. Галактика состоит из порядка 200 млрд звезд. Основное их количество расположено в форме диска. Большая часть массы Млечного пути содержится в гало из темной материи.
В 1980 годах ученые выдвинули мнение, что Млечный путь – это спиральная галактика с перемычкой. Гипотеза подтвердилась в 2005 при помощи телескопа Спитцера. Выяснилось, что центральная перемычка галактики больше, чем считалось раньше. Диаметр галактического диска составляет приблизительно 100 тыс. световых лет. В сравнении с гало, он вращается гораздо быстрее. На разных расстояниях от центра его скорость неодинаковая. Изучения вращения диска помогли оценить его массу, которая в 150 миллиардов больше массы Солнца. Поблизости плоскости диска собраны молодые звездные скопления и звезды, которые образуют плоскую составляющую. Ученые предполагают, что множество галактик имеют в своем ядре черные дыры.
В центральных участках Галактики Млечный путь собрано большое количество звезд. Расстояние между ними намного меньше, чем в окрестностях Солнца. Длина галактической перемычки по подсчетам ученых составляет 27 тыс. световых лет. Она проходит через центр Млечного пути под углом в 44 градуса ± 10 градусов к линии между центром галактики и Солнцем. Ее составляющая – это преимущественно красные звезды. Перемычка окружена кольцом, которое называется «Кольцо в 5 килопарсек». Оно содержит большое количество молекулярного водорода. Также это активный регион звездообразования в Галактике. Если наблюдать из галактики Андромеды, то перемычка Млечного пути была бы его яркой частью.
Так как Галактика Млечный путь считается спиральной, у нее имеются спиральные рукава, которые располагаются в плоскости диска. Вокруг диска расположена сферическая корона. Солнечная система находится в 8,5 тыс. парсек от центра галактики. По последним наблюдениям можно сказать, что наша Галактика имеет 2 рукава и еще пару рукавов во внутренней части. Они переходят в четырехрукавную структуру, которая наблюдается в линии нейтрального водорода.
Гало галактики имеет сферическую форму, которая выходит за пределы Млечного пути на 5–10 тыс. световых лет. Его температура примерно составляет 5*10 5 К. Гало состоит из старых, маломассивных неярких звезд. Их можно встретить и в виде шаровых скоплений, и поодиночке. Основную массу галактики составляет темная материя, формирующая гало темной материи. Его масса примерно 600–3000 млрд массы Солнца. Звездные скопления и звезды гало двигаются вокруг галактического центра по вытянутым орбитам. Гало вращается очень медленно.
История открытия Галактики Млечный путь
Множество небесных тел объединяется в разнообразные вращающиеся системы. Таким образом, Луна вращается вокруг Земли, а спутники больших планет образуют свои системы. Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. У ученых возникал вполне логичный вопрос: не входит ли Солнце в еще большую по размерам систему?
Впервые на этот вопрос пытался ответить Уильям Гершель. Он высчитал количество звезд в разных уголках неба и выяснил, что в небе есть большой круг – галактический экватор, делящий небо на две части. Здесь количество звезд оказалось наибольшим. Чем ближе тот или иной участок неба расположен к этому кругу, тем больше на нем звезд. В конечном итоге было обнаружено, что именно на экваторе галактики находится Млечный путь. Гершель пришел к заключению, что все звезды образуют одну звездную систему.
Изначально считалось, все, что есть во Вселенной, является частью нашей галактики. Но еще Кант утверждал, что некоторые туманности могут быть отдельными галактиками, как и Млечный путь. Только когда Эдвин Хаббл измерил расстояние до некоторых спиральных туманностей и показал, что они не могут входить в состав Галактики, гипотеза Канта была доказана.
Будущее Галактики
В будущем возможны столкновения нашей Галактики с другими, в том числе и с Андромедой. Но конкретных предсказаний пока что нет. Считается, что через 4 миллиарда лет Млечный путь поглотит Малое и Большое Магелановые Облака, а через 5 миллиардов лет его поглотит Туманность Андромеды.
Планеты Млечного пути
Несмотря на то, что звезды постоянно рождаются и умирают, их количество четко подсчитано. Ученые считают, что вокруг каждой звезды вращается хотя бы одна планета. Значит, во Вселенной существует от 100 до 200 млрд планет. Ученые, которые работали над этим утверждением, изучали звезды «красные карлики». Они меньше Солнца и составляют 75% из всех звезд Галактики Млечный путь. Особое внимание было уделено звезде Kepler-32, которая «приютила» 5 планет.
Обнаружить планеты гораздо сложнее, чем звезды, ведь они не излучают света. Мы можем уверенно сказать о существовании планеты только тогда, когда она заслонит собой свет звезды.
Существуют и планеты, которые похожи на нашу Землю, но их не так уж и много. Есть множество типов планет, например, планеты-пульсары, газовые гиганты, бурые карлики… Если планета состоит из каменных пород, она будет мало похожа на Землю.
Последние исследования утверждают, что в галактике имеется от 11 до 40 млрд планет, схожих с Землей. Ученые исследовали 42 звезды, похожие на Солнце и обнаружили 603 экзопланеты, 10 из которых соответствовали критериям поиска. Было доказано, что все планеты, схожие с Землей, могут поддерживать нужную температуру, для существования жидкой воды, что, в свою очередь, поможет возникнуть жизни.
У внешнего края Млечного пути были обнаружены звезды, которые двигаются особым образом. Они дрейфуют у края. Ученые предполагают, что это все, что осталось от галактик, которые поглотил Млечный путь. Их столкновение случилось множество лет тому назад.
Галактики спутники
Как мы уже говорили, Галактика Млечный путь является спиральной. Она представляет собой спираль неидеальной формы. На протяжении долгих лет ученые не могли найти объяснение выпуклости галактики. Сейчас все пришли к выводу, что это происходит из-за галактик-спутников и темной материи. Они очень мелкие и не могут влиять на Млечный путь. Но когда темная материя двигается через Магелановые Облака, создаются волны. Они и влияют на гравитационные притяжения. Под этим действием водород улетучивается из галактического центра. Облака обращаются вокруг Млечного пути.
Хоть Млечный путь и называют по многим параметрам уникальным, он не является большой редкостью. Если учесть тот факт, что в поле зрения имеется примерно 170 млрд галактик, можно утверждать о существовании галактик, похожих на нашу. В 2012 году астрономами была найдена точная копия Млечного пути. Она даже имеет два спутника, которые соответствуют Магелановым Облакам. Кстати, предполагают, что через пару миллиардов лет они растворятся. Находка подобной галактики была невероятной удачей. Ее назвали NGC 1073. Она так сильно похожа на Млечный путь, что астрономы изучают ее для того, чтобы больше узнать о нашей галактике.
Галактический год
Земной год – это время, за которое планета делает полный оборот вокруг Солнца. Таким же образом Солнечная система вращается вокруг черной дыры, которая расположена в центре галактики. Полный ее оборот составляет 250 млн лет. Когда описывают Солнечную систему, редко упоминают то, что она двигается в космическом пространстве, как и все в мире. Скорость ее движения 792000 км в час относительно центра Галактики Млечный путь. Если сравнить, то мы, двигаясь с подобной скоростью, могли бы обойти весь мир за 3 минуты. Галактический год – это время, за которое Солнце делает полный оборот вокруг Млечного пути. По последним подсчетам солнце прожило 18 галактических лет.
