О нашей Галактике Млечный Путь

О нашей Галактике Млечный  Путь.

 

«…Мироздание предохранено от разрушения и способно существовать вечно…

 … Тем, кто рассматривает  различные области природы целенаправленно  и планомерно, открываются такие  свойства, которые остаются незамеченными  и скрытыми, когда наблюдения  ведутся беспорядочно и бессистемно».

 

Вышеприведенная выдержка из книги Эммануила Канта «Всеобщая  естественная история и теория неба» (1755 год) станет хорошим вступлением  для нашего разговора о Галактике  Млечный Путь, на просторах которой мы живем.

Наше Солнце ( как и другие 300-400 млрд звёзд )  вращается вокруг  центра нашей галактики Млечный Путь на расстоянии ~ 27000 свет. лет от её  центра  по несколько наклонённой орбите  к плоскости спирального галактического диска со скоростью около 250 км/с,  делая полный оборот примерно за 200 мил лионов лет.  Ещё 18 миллионов лет назад Солнечная система располагалась на высоте 100 парсек  или 326 св.лет над экваториальной плоскостью Млечного Пути - тогда вселенная с её бесчисленными галактиками была видна гораздо лучше.  Сейчас от плоскости галлактического экватора нас отделяет лишь 32св. года.  Диаметр нашей галактики около 100 тыс. св.лет. ( хотя внешний шлейф простирается дальше ),размер ядра-элипсоида (балдж) ~ 5 на 10 тыс. св.лет, толщина галактического диска ~ 3-3,5 тыс. св.лет. Вне плоскости диска галактики (гало) также находятся звёзды - это в основном более старые звёзды, но их плотность значительно ниже, кроме того здесь много небольших шаровых звёздных скоплений (око ло 20000 ), плотность звёзд в них выше чем в галактическом диске (их число может достигать от десятков до 1000 в каждом скоплении).  Возраст нашей галактики около 12 млрд лет.Существует серьезная гипотеза  о том,  что в центре  Галактики расположена гигантская  черная дыра,масса которой в 2,6 млн. раз больше солнечной. Однако наблюдается не сама «дыра», а окружающие её  звезды, вращающиеся по орбитам вокруг дыры со скоростями более 1000 км/с.. Размеры нашей наблюдаемой Вселенной до сих пор точно не определены.  В самые мощные телескопы мы можем  разглядеть  звёздные объекты удалённые от нас на расстояние  ~ 13 млрд световых лет,  приблизительно таков и возраст нашей Вселенной. Учёные считают что существуют и более дальние, а значит и более древние объекты, но мощность современных телескопов не позволяет их разглядеть. По другим оценкам возраст Вселенной ~ 15-18 млрд св. лет.  Так как она постоянно расширяется ( с момента Большого взрыва ), то в данный момент  её размеры могут быть значительно больше.  Ведь всвязи с ограниченностью скорости света мы видим окраины Вселенной не такими как сейчас, а лишь их отблеск -

    каким он был  на заре создания нашего мира..  Проблема определения возраста  и размеров Вселенной связана   с неточностью  определения  больших  расстояний,  кроме  того вычисление этих расстояний  разными методами заметно отличается..  Метод определения расстояния  до переменные звёзд Цефеид  в звёздных скоплениях, метод  звёздного  параллакса, измерение  постоянной Хаббла, исследование  светимости квазаров и сверхновых  звёзд, пока все эти методы  определяют размерность нашей  Вселенной с точностью около  20%. Последние исследования вакуума  (основной составляющей мирового  пространства) свидетельствуют о  его влиянии на световой спектр  и величину постоянной Хаббла,  в результате расстояние до  окраин нашей Вселенной  т.е. её радиус может быть около 15-16 млрд св.лет ( вместо принятых 12-13 млрд св.лет ). Если принять диаметр Вселенной около 30 млрд св.лет,  то он составит  ~ 300000  диаметров нашей галактики..Толща галактического диска заполненная межзвёздным газом и пылью заслоняет от нас Вселенную с её бесчисленными галактиками ( не менее 100 млрд ). Кроме того это затрудняет изучение структуры и нашей галактики - особенно её ядра, поэтому учёные пристально изучают ближайшие к нам спиральные  галактики.Сначала считали,  что спиральные рукава - естественные нитевидные образования галактики за счёт  разной скорости вращения её внешних и внутренних областей. Но сопоставив время образования спирали (~ 100 млн лет) и время эволюции галактики (10-12 млрд лет) учёные получили порядка 100 спиральных витков, чего в действительности мы не наблюдаем.  Значит спирали имеют другую природу возникновения.  Спирали не вытягиваются поскольку состоят не из одних и тех же звезд. Поток звёзд идет сквозь рукава. Когда звёзды движутся по своим круговым орбитам, попадая в рукава, они сближаются теснее. Когда звезды выходят из рукавов, расстояние между ними увеличивается. Таким образом, спиральные рукава являются подобием огромных гравитационных волн с яркими областями повышенной плотности звёзд, но одновременно в них возрастает и плотность межзвёздного газа, что значительно ускоряет процесс звёздообразования в области рукавов.

Наше Солнце - жёлтая звезда Главной Последовательности, находится  на окраине рукава Ориона  нашей  галактики.  В нём огромноге количество разнообразных звёзд,  среди них в одном направлении от Солнца в созвездии Ориона находятся красный сверхгигант Бетельгейзе (на расстоянии 428 св. лет)  и   голубой сверхгигант Ригель ( 773 св. лет от нас),  в почти противоположном направлении в созвездии Лебедя - белый сверхгигант Денеб ( удалённый на 3229 св. лет)  и оранжевый гигант Альбирео ( 386 св. лет),  который со своим спутником образует яркую двойную звезду. Наш рукав Ориона находится между рукавами Стрельца ( ближе к центру галактики )  и Персея ( с внешней стороны галактики ). Суперскопление галактик Персей-Печь ( около 1000 галактик ), до которого около 300 миллионов световых лет и Великий Аттрактор ( более 600 галактик  ).  Гравитационное состязание этих сверхмасс главным образом ответственно за движение нашей весьма скромной Местной Группы,  в которую помимо Млечного Пути  входят ещё две спиральных галактики - Туманность Андромеды (М31), галактика М33 в созвездии Треугольника (расположена недалеко от M31), и связанные с нашей галактикой  две галактики неправильной формы - Большое и Малое Магеллановы Облака  (на расстоянии 170 и 210 тыс. световых лет )  и другие меньшие по размерам  "карликовые"  галактики ( всего около 30 ). Диаметр нашей Группы галактик  =  порядка 6 млн. световых лет.

Туманность Андромеды  и  Млечный Путь являются доминирующими  галактиками в Местной Группе, причём Туманность Андромеды, от которой  свет до нас летит 2,5 миллионов лет  больше  нашей  галактики, однако плотность вещества  в ней меньше  - видимо,  вследствии поглощения  ею  другой  малой галактики. Об этом также свидетельствует её двойное ядро. Самый большой по размерам объект  Местной Группы - это М31.  Но вот какая из систем  больше  по массе -  Млечный Путь  или   Туманность

    Андромеды,  пока  неясно.  Вплоть  до недавнего  времени  астрономы полагали, что последняя  превосходит  нашу Галактику и по массе,  но работы американских ученых  М. Уилкинсона  и Н. Эванса  1999 -2000 г. заставили ученых  в этом усомниться.  Анализируя  динамику  спутников нашей Галактики и М31, они оценили массу Млечного Пути в 1.9 триллионов  масс Солнца, а массу М31 -  в 1.2 трлн. масс Солнца.  Интересно отметить, что эти две гигантские галактики сближаются друг с другом со скорость  около 120 км/с, и спустя 4-5 миллиардов лет они должны  испытать столкновение  и в конечном итоге слиться в одну большую эллиптическую галактику. Хотя  реально столкнуться могут лишь ядра галактик,  но видимо, столкновения какой то, хоть и не значительной, части звёзд неизбежны, так как собственные скорости звёзд внутри галактик  ~  в 2 раза  больше скорости  сближения галактик и движутся  они  под разными углами. Через  200 млн. лет наша галлактика также должна окончательно поглотить галактику Стрельца присоединив к себе около 10 миллионов звёзд.  Так что слияние галактик  это естейственный процесс в ходе эволюции Вселенной и сейчас он исследуется на примере других далёких галактик.

Млечный Путь - грандиозное  скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. На древнегреческом языке слово "глактикос" означает "молочный", "млечный", поэтому Млечный Путь и похожие на него звездные системы называют галактиками.  В нашей Галактике - Млечном Пути - более 200 млрд. звезд самой разной светимости и цвета.  Полоса Млечного Пути опоясывает небосвод широким кольцом. Особенно хорошо Млечный Путь виден вдали от городских огней. В Северном полушарии его удобно наблюдать около полуночи в июле, в 10 часов вечера в августе или в 8 часов вечера в сентябре, когда Северный Крест созвездия Лебедь находится вблизи зенита. Следуя взглядом за мерцающей полосой Млечного Пути на север или северо-восток, мы минуем созвездие Кассиопеи (в форме буквы W) и движемся в сторону яркой звезды Капелла. За Капеллой можно увидеть, как менее широкая и яркая часть Млечного Пути проходит чуть восточнее Пояса Ориона и склоняется к горизонту невдалеке от Сириуса – ярчайшей звезды на небе. Наиболее яркая часть Млечного Пути видна на юге или юго-западе в то время, когда Северный Крест находится над головой. При этом видны две ветви Млечного Пути, разделенные темным промежутком. Облако в Щите, которое Э. Барнард называл «жемчужиной Млечного Пути», располагается на полпути к зениту, а ниже видны великолепные созвездия Стрелец и Скорпион.

 

 Галактика Млечный  Путь, называемая также просто  Галактика (с заглавной буквы)  — гигантская звёздная система,  в которой находится Солнечная  система, все видимые невооружённым  глазом отдельные звёзды, а также  огромное количество звёзд, сливающихся  вместе и наблюдаемых в виде  млечного пути.

 

 Млечный Путь — одна  из многочисленных галактик Вселенной.  Является спиральной галактикой  с перемычкой типа SBbc по классификации Хаббла, и вместе с галактикой Андромеды (M31) и галактикой Треугольника (М33), они входят в Сверхскопление Девы.

 

Наши предки объединили все  звезды в группы - созвездия. 

 

Созвездия не являются физическими  группировками звезд, связанных  между собой общими свойствами.

 

Созвездия - это участки  звездного неба. Звезды в созвездиях объединены нашими предками для того, чтобы было легче ориентироваться  в звездном небе, т.е. на основании  случайного совпадения их положений  на небе. 

 

Все небо разделено на 88 созвездий, которые носят имена мифических героев (например, Геркулес, Персей), животных (например, Лев, Жираф), предметов (например, Весы, Лира) и др. 

 

Скопления звезд - это их группы с общими физическими свойствами. Этим скопления отличаются от созвездий, которые являются результатом случайного совпадения положений звезд на небе. 

 

Наблюдения в XIX веке позволили  установить, что звездные скопления  разделяются на шаровые скопления  и рассеянные скопления. Во второй половине XX века к этим классам звездных группировок  добавился еще один - ассоциации звезд. 

 

Часть из звездных группировок  принадлежит нашей Галактике. 

 

Шаровые скопления звезд - старейшие объекты нашей Галактики: они образовались одновременно с  ней. Расстояния до этих скоплений очень  велики - тысячи парсек. Сейчас известно свыше 150 шаровых скоплений, всего  же их в Галактике может быть несколько  сот. 

 

Рассеянное скопление  состоит из нескольких сот или  тысяч звезд. Масса рассеянных скоплений  невелика и их гравитационное поле не в состоянии долго противостоять  разрушению скоплений. Просуществовав около миллиарда лет, они растворяются в океане Галактики. Ассоциация - это  группировка молодых звезд, объединенных общим образованием. Они более  разреженные, чем скопления. 

 

Многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их изучают на примере других галактик, сходных с нашей, например, туманности Андромеды (как это сделал в 40-е годы XX века немецкий астроном Вальтер Бааде). 

 

В итоге в структуре  Галактики выделяют плоский линзообразный  диск, погруженный в более разреженный  звездное облако сферической формы - гало. В итоге Галактика имеет  форму двояковыпуклой линзы, похожа на чечевичное зерно.  Звезды галактического диска называются населением I типа, звезды гало - населением II типа.  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. В самом центре Галактики  предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца.  Одним  из наиболее заметных образований в  дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава).

Структура Млечного пути

 

 

 Диаметр Галактики  составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет) при  оценочной средней толщине порядка  1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка  200 миллиардов звёзд (современная  оценка колеблется в диапазоне  предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена  в форме плоского диска. По  состоянию на январь 2009, масса  Галактики оценивается в 3Ч1012 масс Солнца, или 6Ч1042 кг. Большая  часть массы Галактики содержится  не в звёздах и межзвёздном  газе, а в несветящемся гало  из тёмной материи.

 

 Темная материя –  это общее название совокупности  астрономических объектов, недоступных  прямым наблюдениям современными  средствами астрономии (то есть  не испускающие электромагнитного  излучения достаточной для наблюдений  интенсивности), но наблюдаемым косвенно  по гравитационным эффектам, оказываемым  на наблюдаемые объекты.

 

 В средней части  Галактики находится утолщение,  которое называется балджем (англ. bulge — утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям.

 

 Центр ядра галактики  проецируется на созвездие Стрельца (α = 265°, δ = −29°). Расстояние  до центра Галактики 8,5 килопарсек (2,62 · 1022 см, или 27 700 световых лет).

 

 Галактика относится  к классу спиральных галактик, что означает, что у Галактики  есть спиральные рукава, расположенные  в плоскости диска. Диск погружён  в гало сферической формы, а  вокруг него располагается сферическая  же корона. Солнечная система  находится на расстоянии 8,5 тысяч  парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение  к Северному полюсу Галактики  составляет всего 10 парсек), на  внутреннем краю рукава, носящего  название рукав Ориона. Такое  расположение не даёт возможности  наблюдать форму рукавов визуально.  Новые данные по наблюдениям  молекулярного газа (СО) говорят  о том, что у нашей Галактики  есть два рукава, начинающиеся  у бара во внутренней части  Галактики. Кроме того, во внутренней  части есть ещё пара рукавов.  Затем эти рукава переходят  в четырёхрукавную структуру, наблюдающуйся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики.

 

 Галактическое гало  имеет сферическую форму диаметром  около 5-10 тысяч световых лет  и температуру около 5Ч105 K.

 

 Гало галактики —  невидимый компонент галактики  сферической формы, который простирается  за видимую часть галактики.  В основном состоит из разреженного  горячего газа, звёзд и темной  материи. Последняя составляет  основную массу галактики.

 

 Учёные из Калифорнийского  университета при исследовании  распространённости водорода в  областях, подвергающихся искажению,  обнаружили, что эти деформации  тесно связаны с положением  орбит двух галактик-спутников  Млечного Пути — Большого и  Малого Магеллановых облаков,  которые регулярно проходят сквозь  окружающую его тёмную материю.  Имеются и иные, ещё менее близкие  к Млечному Пути галактики,  однако их роль (спутники или  поглощаемые Млечным Путём тела) не ясна.