Наша галактика

Наша Галактика населена мільярдами зірок, які живуть і помирають, так само як і люди, але життя їх складає мільйони і мільярди років. Із залишків зірок з'являються туманності, в яких знову зароджуються зірки. Навколо однієї з таких зірок ― Сонця ― в 26 тис. світлових років від центру Галактики і виникло розумне життя, яке може спостерігати і вивчати навколишній світ, зміни усередині Чумацького Шляху і за його межами.

Галактика Чумацький Шлях ― велетенська зоряна система, в якій знаходиться Сонячна система, усі видимі неозброєним оком окремі зірки, а також величезна кількість зірок, що зливаються разом і спостережуваних у вигляді Чумацького Шляху.

Чумацький шлях (комп'ютерна модель). Спіральна галактика з перемичкою. Домінують два з чотирьох рукавів.

Розташування Сонця в нашій Галактиці досить невдале для вивчення цієї системи як цілого: ми знаходимося поблизу площини зоряного диска, і з Землі складно виявити структуру Галактики. До того ж, в області, де розташовано Сонце, досить багато міжзоряної речовини, що поглинає світло і робить зоряний диск майже непрозорим для видимого світла в деяких напрямах, особливо у напрямі її ядра. Тому дослідження інших галактик грають величезну роль в розумінні природи нашої Галактики.

За останні десятиліття астрономія зробила великий крок вперед, використовуючи найсучасніші технології для досліджень Галактики в радіо, інфрачервоному, оптичному, рентгенівському і інших частотних діапазонах. Ці дослідження дозволили людям глибше зрозуміти будову і еволюцію нашої Галактики.

Чумацький Шлях в різних довжинах хвиль: Атомарний водень

Чумацький Шлях в різних довжинах хвиль: Чадний газ

Чумацький Шлях в різних довжинах хвиль: Радіодіапазон

Чумацький Шлях в різних довжинах хвиль: ІЧ - діапазон

Чумацький Шлях в різних довжинах хвиль: Гамма - діапазон

Галактика складається з диска, гало і корони. Центральна, найбільш компактна область Галактики називається ядром. У ядрі висока концентрація зірок: в кожному кубічному парсеку знаходяться тисячі зірок. Якби ми жили на планеті біля зірки, що знаходиться поблизу ядра Галактики, то на небі були б видні десятки зірок, по яскравості порівнянних з місяцем. У центрі Галактики передбачається існування масивної чорної діри. У кільцевій області галактичного диска (3-7 кпк) зосереджена майже уся молекулярна речовина міжзоряного середовища; там знаходиться найбільша кількість пульсарів, залишків наднових і джерел інфрачервоного випромінювання. Видиме випромінювання центральних областей Галактики повністю приховано від нас потужними шарами поглинаючої матерії.

Галактика містить дві основні підсистеми (два компоненти), вкладені одна в іншу і гравітаційно-пов'язані одна з одною. Перша називається сферичною ― гало, її зірки концентруються в центрі галактики, а щільність речовини, висока в центрі галактики, досить швидко падає з віддаленням від нього. Центральна, найбільш щільна частина гало в межах декількох тисяч світлових років від центру Галактики, називається балдж. Друга підсистема ― це масивний зоряний диск. Він є як би дві складені краями тарілки. У диску концентрація зірок значно більше, ніж в гало. Зірки усередині диска рухаються по кругових траєкторіях навколо центру Галактики. У зоряному диску між спіральними рукавами розташовано Сонце.

Зірки галактичного диску були названі населенням I типу, зірки гало ― населенням II типу. До диска, плоскої складової Галактики, відносяться зірки ранніх спектральних класів О і В, зірки розсіяних скупчень, темні пилові туманності. Гало, навпаки, складають об'єкти, що виникли на ранніх стадіях еволюції Галактики: зірки кульових скупчень, зірки типу RR Ліри. Зірки плоскої складової в порівнянні із зірками сферичної складової відрізняються великим вмістом важких елементів. Вік населення сферичної складової перевищує 12 мільярдів років. Його зазвичай приймають за вік самої Галактики.

Простір між зірками заповнений розрідженою речовиною, випромінюванням і магнітним полем. У міжзоряному середовищі відкриті величезні холодні області (молекулярні хмари) з температурою 5-50 К і дуже гарячий газ з температурою 106 К ― корональный газ. По температурі і щільності міжзоряні хмари ділять на чотири різні типи.

Кругообіг газу і пилу в Галактиці

У Галактиці (особливо, в плоскій складовій) є також велика кількість міжзоряного пилу. Середній радіус порошинок складає долі мікрометра. Нині вважають, що порошинки складаються з суміші графітових і силікатних часток, покритих оболонками з органічних молекул і льоду. Сумарна маса пилу всього 0,03 % повної маси Галактики, її повна світимість складає 30% від світимості зірок і повністю визначає випромінювання Галактики в інфрачервоному діапазоні. Температура пилу 15-25 К.

Обертання Галактики відбувається за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на Галактику з боку її північного полюса, що знаходиться в сузір'ї Волосся Вероніки. Кутова швидкість обертання залежить від відстані від центру і зменшується в міру віддалення від центру.

Сонце рухається зі швидкістю близько 220 км/с навколо центру Галактики і робить повний оберт навколо центру за 220 мільйонів років. За час свого існування Сонце облетіло Галактику приблизно 30 разів.

Зірки гало швидко рухаються у всіх напрямах, так що середня відмінність між швидкостями просторово близьких зірок ― дисперсія швидкостей ― складає для них сотні кілометрів в секунду.

Зірки диску ― це значно "холодніша" система (дисперсія швидкостей звичайні 20-50 км/с), зате зі швидшим обертанням. Проте найнижча динамічна температура у сукупності газових хмар в диску галактики і у молодих зірок, які з цих хмар утворюються і тому зберігають ті ж особливості руху. Їх дисперсія швидкостей у більшості спостережуваних галактик близька до 10 км/с, що в 15-30 разів менше, ніж швидкість обертання навколо центру.

Аналіз обертання показав, що в Галактиці окрім гало, балджу і диска, разом із спостережуваним газом, що знаходиться в них, є великі маси речовини, що не світиться, названі прихованою масою або темним гало. По одній з гіпотез частина прихованої маси може полягати в коричневих карликах, в тілах, що займають проміжне положення між зірками і планетами, в щільних і холодних молекулярних хмарках, які мають низьку температуру, малий розмір і недоступні для звичайних спостережень. Прихована маса може також знаходитися в зірках, що давно проеволюціонували і "згаслих".

По іншій гіпотезі порожній простір (вакуум) має такі властивості, що вносить свій вклад в повну щільність матерії. Також припускають, що нейтрино мають ненульову масу спокою і заповнюють периферію Галактики.

Прихована маса існує не лише в нашій Галактиці. Так, в середині восьмидесятих років було встановлено, що Місцева група галактик рухається із швидкістю більше 600 км/с у бік великого надскупчення галактик. Ця швидкість занадто велика, щоб її можна було пояснити гравітаційною дією спостережуваних галактик. Вона свідчить про присутність прихованої маси між галактиками. Інший доказ прихованої маси ― ефект гравітаційного лінзування.

Ефект гравітаційної лінзи

Природа сама придумала для астрофізиків велетенський всехвильовий космічний телескоп, ґрунтований на ефекті гравітаційного лінзування. Це явище, ґрунтоване на загальній теорії відносності, було теоретично передбачене в тридцяті роки ХХ століття.

Якщо на шляху світла від далекого джерела (скажімо, квазара) до нас є який-небудь масивний об'єкт(наприклад, галактика), то промені світла в її полі тяжіння викривлятимуться, і галактика виступить в ролі гравітаційної лінзи. Результат, зокрема, може полягати в появі кратного(подвійного, потрійного і так далі) зображення одного і того ж квазара.

Спіральні рукави Галактики

Одним з найпомітніших утворень в дисках галактик, подібних до нашої, є спіральні гілки (або рукави). Вони дали назву цьому типу об'єктів — спіральні галактики. Спіральна структура в наший Галактиці дуже добре розвинена. Уздовж рукавів в основному зосереджені наймолодші зірки, багато розсіяних зоряних скупчень і асоціації, а також ланцюжки щільних хмар міжзоряного газу, в яких продовжують утворюватися зірки. У спіральних гілках велика кількість змінних і спалахуючих зірок, у них найчастіше спостерігаються вибухи деяких типів наднових. На відміну від гало, де будь-які прояви зоряної активності надзвичайно рідкісні, в гілках продовжується бурхливе життя, пов'язане з безперервним переходом речовини з міжзоряного простору в зірки і назад. Галактичне магнітне поле, яке пронизує весь газовий диск, також зосереджене головним чином у рукавах.

Кожен спіральний рукав описує логарифмічну спіраль із нахилом приблизно 12°. Вважається, що у нашій галактиці існують чотири основні спіральні рукави, котрі беруть свій початок у галактичному центрі. Згідно із зображенням ліворуч ці рукави мають такі назви: Трьохкілопарсековий Рукав та Рукав Персея; Рукав Норми та Рукав Лебедя (разом із нещодавно відкритим відгалуженням 6); Рукав Південного Хреста та Щита; Рукав Каріни та Стрільця. Окрім перелічених вище, існують також менші рукави або відгалуження, включаючи: Рукав Оріона, у якому міститься наше Сонце та Сонячна система.

Поза межами основних спіральних рукавів розташоване Зовнішнє Кільце або Кільце Єдинорога. Воно складається із газу та зірок, що були запозичені від інших галактик мільярди років тому. Існування цього кільця передбачили астрономи Брайан Йанні та Хайді Н'юберг.

Рукав Оріона, у якому міститься наше Сонце та Сонячна система

Супутники Галактики

Наша Галактика є гігантською зоряною системою і логічно, що у неї мають бути супутники. Серед них найвідоміші такі карликові галактики, зоряні потоки та кулясті скупчення: