Как образовалась галактика млечный путь. Место Солнечной системы в галактике Млечный путь. Что было раньше
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.
Млечный Путь (или Гала́ктика Млечный Путь) - галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.
Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеды, Галактикой Треугольника и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками - своими и Андромеды - образуют Местную Группу галактик, которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы).
Согласно последним научным оценкам, расстояние от Солнца до галактического центра составляет 26 000 ± 1 400 световых лет, в то время как, согласно предварительным оценкам, наша звезда должна находиться на расстоянии около 35 000 световых лет от перемычки. Это означает, что Солнце расположено ближе к краю диска, чем к его центру . Вместе с другими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220-240 км/с, делая один оборот примерно за 200 млн лет. Таким образом, за все время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз.
В окрестностях Солнца удается отследить участки двух спиральных рукавов, которые удалены от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где наблюдаются эти участки, им дали название рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине между этими спиральными ветвями. Но сравнительно близко от нас (по галактическим меркам), в созвездии Ориона, проходит ещё один, не очень четко выраженный рукав - рукав Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.
Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики почти совпадает со скоростью волны уплотнения, образующей спиральный рукав. Такая ситуация является нетипичной для Галактики в целом: спиральные рукава вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы в колесах, а движение звёзд происходит с другой закономерностью, поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них. Единственное место, где скорости звёзд и спиральных рукавов совпадают - это так называемый коротационный круг, и именно на нём расположено Солнце.
Для Земли это обстоятельство чрезвычайно важно, поскольку в спиральных рукавах происходят бурные процессы, образующие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не смогла бы от него защитить. Но наша планета существует в сравнительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов (или даже миллиардов) лет не подвергалась воздействию этих космических катаклизмов. Возможно, именно поэтому на Земле смогла родиться и сохраниться жизнь.
Диск
Лишь в 1980-х годах астрономы высказали предположение, что Млечный Путь является спиральной галактикой с перемычкой, а не обычной спиральной галактикой. Это предположение было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей, чем считалось ранее.
По оценкам ученых, галактический диск, выдающийся в разные стороны в районе галактического центра, имеет диаметр около 100 000 световых лет. По сравнению с гало, диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения неодинакова на различных расстояниях от центра. Она стремительно возрастает от нуля в центре до 200-240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остается почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу, оказалось, что она в 150 млрд раз больше M☉.
Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и звёздные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звёзд. Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он распределён неравномерно, образуя многочисленные газовые облака - от гигантских неоднородных по структуре облаков, протяжённостью свыше нескольких тысяч световых лет, к небольшим облакам размерами не более парсека.
Ядро
Галактический центр Млечного Пути в инфракрасном диапазоне.
В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (англ. bulge - утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. Центр ядра Галактики находится в созвездии Стрельца (α = 265°, δ = −29°). Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 килопарсек (2,62·1017 км, или 27 700 световых лет). В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра (Стрелец A*) (около 4,3 миллиона M☉) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы от 1000 до 10 000 M☉ и периодом обращения около 100 лет и несколько тысяч сравнительно небольших. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям. Существует предположение, что большинство галактик имеет сверхмассивные чёрные дыры в своем ядре.
Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звёзд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Как и в большинстве других галактик, распределение массы в Млечном Пути такое, что орбитальная скорость большинства звёзд Галактики не зависит в значительной степени от их расстояния до центра. Далее от центральной перемычки к внешнему кругу обычная скорость обращения звёзд составляет 210-240 км/с. Таким образом, такое распределение скорости, не наблюдаемое в Солнечной системе, где различные орбиты имеют существенно различные скорости обращения, является одной из предпосылок к существованию тёмной материи.
Считается, что длина галактической перемычки составляет около 27 000 световых лет. Эта перемычка проходит через центр галактики под углом 44 ± 10 градусов к линии между нашим Солнцем и центром галактики. Она состоит преимущественно из красных звёзд, которые считаются очень старыми. Перемычка окружена кольцом, называемым «Кольцом в пять килопарсек». Это кольцо содержит большую часть молекулярного водорода Галактики и является активным регионом звездообразования в нашей Галактике. Если вести наблюдение из галактики Андромеды, то галактическая перемычка Млечного Пути была бы яркой его частью.
В 2016 году японские астрофизики сообщили об обнаружении в Галактическом центре второй гигантской чёрной дыры. Эта чёрная дыра находится в 200 световых годах от центра Млечного Пути. Наблюдаемый астрономический объект с облаком занимает область пространства диаметром 0,3 светового года, а его масса составляет 100 тысяч масс Солнца. Пока точно не установлена природа этого объекта - это чёрная дыра или иной объект.
Рукава Галактики
Галактика относится к классу спиральных галактик, это означает, что у Галактики есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Диск погружён в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая 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 крае 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, наблюдающуюся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики.
Гало
Окрестности Млечного пути и его гало.
Галактическое гало имеет сферическую форму, выходящую за пределы галактики на 5-10 тысяч световых лет, и температуру около 5·105 K. Галактический диск окружён сфероидным гало, состоящим из старых звёзд и шаровых скоплений, 90 % которых находится на расстоянии менее 100 000 световых лет от центра галактики. Однако в последнее время было найдено несколько шаровых скоплений, таких как Pal 4 и AM 1, находящихся на расстоянии более чем 200 000 световых лет от центра галактики. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска. Состоит гало в основном из очень старых, неярких маломассивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут содержать до миллиона звёзд. Возраст населения сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет, его обычно считают возрастом самой Галактики.
В то время как галактический диск содержит газ и пыль, что затрудняет прохождение видимого света, сфероидная компонента таких составляющих не содержит. Активное звездообразование происходит в диске (особенно в спиральных рукавах, являющихся зонами повышенной плотности). В гало звездообразование завершилось. Рассеянные скопления также встречаются преимущественно в диске. Считается, что основную массу нашей галактики составляет тёмная материя, которая формирует гало тёмной материи массой примерно 600 - 3000 миллиардов M☉. Гало тёмной материи сконцентрировано в направлении центра галактики.
Звёзды и звёздные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Так как вращение отдельных звёзд происходит несколько беспорядочно (то есть скорости соседних звёзд могут иметь любые направления), гало в целом вращается очень медленно.
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.
Звезды – это шары газа (очень горячего), по своим размерам во много раз превышающие размеры нашей с вами Земли. В зависимости от температуры могут быть: голубыми, желтыми или красными. Они настолько удалены от нас, что в результате мы видим их просто светящимися точками. Собираясь в огромные группы, состоящие из десятков миллионов звезд, они образуют огромных размеров галактики.
К данному типу относятся космические системы, обладающие слишком маленьким размером, чтобы иметь возможность образовать спиральную форму, которая есть у таких довольно крупных звездных систем, как Андромеда или Млечный Путь. Как правило, она вмещает в себя всего около десяти миллионов звезд, и если сравнивать ее с такой системой как Млечный Путь, относящийся к спиральному типу, то он значительно массивнее по своим размерам и внутреннему скоплению небесных тел.
Млечный путь и скопление галактик
Нашу звездную систему, как правило, называют просто Галактикой или часто говорят “галактика Млечный путь”. Она считается космической системой спирального типа, однако, некоторые астрономы делают предположения, что она может быть просто пересечена иной спиральной галактикой.
Трехмерная модель Млечного пути
Как звезды собираются в скопления, так и галактики собираются в группы, а мощные группы скоплений называют сверхскоплениями. Наш Млечный путь входит в скопление под названием Местная группа. Это скопление содержит около трех десятков галактик различного размера и типа, а наш Млечный путь — считается одной из самых крупных. На данный момент практически ответить на вопрос — сколько звезд в нашей галактике точно нельзя, но астрономы оценивают количество светил в 200-400 миллиардов в зависимости от способа подсчета.
Можно ли сосчитать?
Еще в древности, астрономы изучали нашу вселенную и пытались сосчитать количество звезд, которые тогда казались лишь недвижимыми точками на небе. Прошло много лет, но желание сосчитать их не угасло и по сей день. В составе Млечного пути на данном этапе, насчитано более двухсот миллиардов звезд, которые, подобно людям, рождаются и умирают, а из их остатков снова зарождаются абсолютно новые звезды, при этом длительность их существования можно измерять миллионами и миллиардами лет. Тяжело представить, а еще труднее изучить каждую из них.
Одна страница в книге…
Сколько же может понадобиться времени, чтобы узнать — сколько звезд в нашей галактике? Ответ пока не знает никто. Можно точно утверждать лишь то, что, если бы представилась такая возможность — что можно было бы изучить каждую звездочку досконально и поместить всю информацию в книги. То описывая каждую, из двухсот или четырехсот миллиардов звезд и посвящать ей всего одну страницу, скорей всего, тома книг не поместились бы в самую большую библиотеку в мире.
Звезды, входящие в Млечный путь – это всего лишь мизерная часть в пятидесяти миллиардах галактик, которые существуют во вселенной. Чем дольше мы изучаем нашу вселенную, тем понятней становиться то, что для человечества есть много неразгаданных загадок в необъятном космическом пространстве.
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.