Если планета Земля – наш «дом», а Солнечная система – «страна», то галактику Млечный путь можно сравнить с «материком». Размеры нашего «материка» поражают воображение: лучу света, чтобы долететь от одного края этого грандиозного диска до другого, требуется 100 000! В километрах это будет один квинтиллион. Счёт звёзд идёт на сотни миллиардов (точно не известно, но предположительно – от 200 до 400 миллиардов). Все эти звёзды – вместе с межзвёздным газом – вращаются вокруг галактического центра, где, по мнению учёных, располагается сверхмассивная чёрная дыра.

Кажется, что это великолепие существует вечно… но ведь по современным научным представлениям, даже сама Вселенная имела начало во времени, следовательно, у нашей Галактики тоже есть вполне определённый возраст. Судя по количеству межзвёздного газа (которого осталось сравнительно немного), она не намного моложе Вселенной: приблизительно 12 миллиардов лет. Как же она родилась?

В начале была протогалактика – огромное газовое облако, гораздо больше по размерам чем та, галактика, которую мы имеем сейчас. Состояло оно из самых лёгких элементов, чьи атомы возникли первыми в горниле Большого взрыва – водорода и гелия (водород – 75%, гелий – 25%). Облако это медленно вращалось, а сила гравитации тем временем сжимала его – и так продолжалось три миллиарда лет, пока под воздействием этих сил облако не потеряло свою однородность, оно стало распадаться на части, образуя более плотные скопления вещества.

Эти скопления подчинялись тем же законам – они вращались и сжимались, а сжимаясь – разогревались. В конце концов, их плотность и температура достигла такой степени, что под воздействием того и другого атомы водорода и гелия начали сливаться друг с другом, образуя другие атомы и выделяя энергию – т.е. начался термоядерный синтез. Так родились звёзды первого поколения, состоящие исключительно из водорода и гелия, поскольку не было больше ничего – т.е. обладали минимальной металличностью (в астрономии металлами называются все химические элементы тяжелее гелия).

Эти звёзды-первопроходцы были более массивными и более горячими, чем современные, а чем массивнее звезда – тем меньше она живёт и тем ярче «умирает», взрываясь мощной вспышкой сверхновой. При этом в окружающее космической пространство выбрасываются все те химические элементы, которые возникли в ходе термоядерного синтеза. Таким образом звёзды первого поколения своей жизнью и смертью обогатили хтмический состав протогалактики, и звёзды второго поколения обладали уже более высокой металличностью – т.е. содержали примеси других химических элементов.

Тем временем тот газ, который ещё не был «израсходован» на звездообразование, продолжал вращаться, стягиваясь к центру, образуя диск – вот в этом диске и родились звёзды второго поколения. Их становилось всё больше, и в конце концов они своей кинетической энергией уравняли энергию гравитационного взаимодействия, сжатие прекратилось. Тогда возникли области более плотного газа – те самые рукава, из-за которых нашу Галактику и подобные ей называют спиральными. Там продолжалось звездообразование, порождающее звёзды третьего поколения – с ещё более высокой металличностью (одна из них – наше Солнце).

Вот так галактика Млечный путь приобрела современный вид. Что ждёт её в будущем? По мере звездообразования «запасы» межзвёздного газа будут и дальше истощаться, и через несколько миллиардов лет он будет израсходован весь. Новые звёзды рождаться уже не будут, имеющиеся состарятся, дойдя до состояния красных звёзд и белых карликов, а Галактика из спиральной превратится в линзовидную.

Впрочем, нас ожидает и ещё одно примечательное событие – столкновение с галактикой Туманность Андромеды. Только не надо представлять это как «конец света» – две галактики сольются в одну (для неё даже название придумали – Милкомеда), причём процесс этот будет происходить так медленно, что люди на Земле ничего и не заметят. Единственное, что может случиться – так это то, что Солнце вместе с планетами выбросит за пределы новой галактики, и станет оно межгалактическим блуждающим объектом. Но структура Солнечной системы при этом сохранится, так что на Землю опять же заметного влияния не окажет – вот только наше прекрасное звёздное небо пропадёт… Впрочем, возможно, это уже не будет иметь значения: Солнце, превратившееся в красный гигант, к тому времени уничтожит всё живое на Земле.

Связанная силами гравитационного взаимодействия. Количество звезд и размеры галактик могут быть различными. Как правило, галактики содержат от нескольких миллионов до нескольких триллионов (1 000 000 000 000) звезд. Кроме обычных звезд и межзвездной среды галактики также содержат различные туманности. Размеры галактик от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет. А расстояние между галактиками достигает миллионов световых лет.

Около 90 % массы галактик приходится на долю темной материи и энергии. Природа этих невидимых компонентов пока не изучена. Существуют свидетельства того, что в центре многих галактик находятся сверхмассивные . Пространство между галактиками практически не содержит вещества и имеет среднюю плотностью меньше одного атома на кубический метр. Предположительно, в видимой части вселенной находится около 100 млрд. галактик.

По классификации, предложенной астрономом Эдвином Хабблом, в 1925 году существуют несколько видов галактик:

• эллиптические(E),
• линзообразные(S0),
• обычные спиральные(S),
• пересеченные спиральные(SB),
• неправильные (Ir).

Эллиптические галактики — класс галактик с четко выраженной сферической структурой и уменьшающейся к краям яркостью. Они сравнительно медленно вращаются, заметное вращение наблюдается только у галактик со значительным сжатием. В таких галактиках нет пылевой материи, которая в тех галактиках, в которых она имеется, видна как тёмные полосы на непрерывном фоне звёзд галактики. Поэтому внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой — большим или меньшим сжатием.

Доля эллиптических галактик в общем числе галактик в наблюдаемой части вселенной — около 25 %.

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа (почти сферического утолщения в центре галактики). Спиральные галактики имеют центральное сгущение и несколько спиральных ветвей, или рукавов, которые имеют голубоватый цвет, так как в них присутствует много молодых гигантских звезд. Эти звезды возбуждают свечение диффузных газовых туманностей, разбросанных вместе с пылевыми облаками вдоль спиральных ветвей. Диск спиральной галактики обычно окружён большим сфероидальным гало (светящееся кольцо вокруг объекта; оптический феномен), состоящим из старых звёзд второго поколения. Все спиральные галактики вращаются со значительными скоростями, поэтому звезды, пыль и газы сосредоточены у них в узком диске. Обилие газовых и пылевых облаков и присутствие ярких голубых гигантов говорит об активных процессах звездообразования, происходящих в спиральных рукавах этих галактик.

Многие спиральные галактики имеют в центре перемычку (бар), от концов которой отходят спиральные рукава. Наша Галактика также относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Линзообразные галактики — это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Их примерно 20% среди всех звездных систем. В этих галактиках яркое основное тело - линза, окружено слабым ореолом. Иногда линза имеет вокруг себя кольцо.

Неправильные галактики — это галактики, которые не обнаруживают ни спиральной, ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

Эволюция галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции , происходящий под действием гравитационных сил. Как предполагают ученые, около 14 млрд. лет назад произошел большой взрыв, после которого Вселенная везде была одинаковой. Затем частицы пыли и газа начали группироваться, объединяться, сталкиваться и таким образом появлялись сгустки, которые позднее превращались в галактики. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик. Скопление газообразного водорода в пределах таких сгустков стало первыми звездами.

С момента зарождении галактика начинает сжиматься. Сжатие галактики длится около 3 млрд лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения . К ним относится наше .

Запасы межзвездного газа постепенно истощаются, рождение звезд становится менее интенсивным. Через несколько миллиардов лет, когда будут исчерпаны все запасы газа, спиральная галактика превратится в линзообразную, состоящую из слабых красных звезд. Эллиптические галактики уже находятся на этой стадии: весь газ в них израсходован 10-15 млрд. лет назад.

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики - это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течение короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие ядра получили название «активных», а процессы, происходящие в них, «активность».

В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали . Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

Галактика - это огромное скопление звёзд. Весь обозримый с Земли космос состоит из таких образований, в каждом из которых насчитываются миллиарды светил. Это как бы сияющие острова в бескрайней чёрной бездне. Все эти "острова" имеют сплюснутую к краям форму. То есть в центе наблюдается утолщение, а к краям звёздное скопление утончается. Звёздные "острова" располагаются на разном расстоянии друг от друга. Наиболее близкие объединяются в группы. Такие группы называются сверхскоплениями галактик .

К примеру, планета Земля входит в Солнечную систему . Та, в свою очередь, является составной частью Млечного пути , а тот считается частью Сверхскопления Девы . В это гигантское образования входят также Туманность Андромеды и галактика Треугольника. Это огромные звёздные гиганты. А помимо них существуют небольшие звёздные островки, которых на сегодняшний день насчитывается около 60. Все они принадлежат к местной группе, а всего в Сверхскопление Девы входит около 2 тыс. галактик. Пересечь из конца в коней это звёздное изобилие можно за 200 млн. световых лет.

Классификация галактик

Все, без исключения, галактики классифицируются по видам. Насчитывается их четыре: эллиптические (Е), линзообразные (SO), спиральные (S), неправильные (Ir).

Эллиптические имеют сферическую структуру с заметно уменьшающейся к краям яркостью. Между собой они различаются по степени сжатия. Чем она выше, тем быстрее скорость вращения. Примечательной чертой является отсутствие пылевых облаков. Из космоса они обычно видны в виде тёмных полос и пятен.

Спиральные состоят из ядра (балджа) и рукавов, которые представляют собой плотные скопления звёзд. Между ними простираются газопылевые облака, а также наблюдаются плотные скопления газа и звёзд. Данные образования имеют форму диска и окружены светящейся сферой (гало). Представляет она собой разреженный газ, звёзды и тёмную материю. Скорость вращения таких галактик высокая. В них наблюдаются активные процессы звёздообразования. Млечный путь относится именно к этим звёздным скоплениям. В одном из его рукавов (рукав Ориона) вращается наше Солнце.

Линзообразные напоминают спиральные. У них есть балдж, но отсутствуют рукава. Таких образований в видимой части космоса насчитывается порядка 15%. Со стороны они выглядят как яркое утолщение, окружённое слабо сияющим плоским ореолом.

Неправильные представляют собой продукт деформации спиральных либо эллиптических галактик. Огромные силы гравитации придали им хаотичную форму, в которой невозможно обнаружить чётко выраженное ядро и рукава. Наблюдается большое скопление газопылевых облаков. Таких звёздных скоплений насчитывается порядка 25% от общего числа ярких космических «островов».

Масса галактики и тёмная материя

Масса галактики складывается из массы миллиардов звёзд, газопылевых облаков и гало. Основной вес гало составляет тёмная материя . Это загадочная сущность, которая содержит в себе гипотетические космические объекты. Их масса составляет 95% всей массы Вселенной. На их невидимое присутствие указывает гравитация. То есть тёмная материя воздействует на видимые человеческим глазом светила.

Выражается это в неестественно высокой скорости движения звёзд, расположенных у края галактического диска. Создаётся впечатление, что их ускоряет какая-то неведомая сила. А породить её может только большая масса. Стало быть, она существует, но у неё никак не проявляется электромагнитное излучение. Поэтому нет ни гамма-излучения, ни ультрафиолета, ни инфракрасного излучения, ни видимого света. Есть только сплошная чернота, которую и воспринимает человеческий глаз. Тёмная материя характерна для всех видов галактик. Различается она лишь по процентному соотношению к светящейся массе.

Огромные газопылевые облака являются теми зонами, в которых рождаются новые звёзды. Некоторые из этих облаков имеют высокую температуру, поэтому их хорошо видно в телескопы. К примеру, в созвездии Ориона существует гигантская туманность, которую видно даже невооружённым взглядом. А вот холодные газопылевые образования поглощают свет, поэтому смотрятся как чёрные провалы среди сияющих мириад звёзд.

Распределение звёзд, а стало быть, светимости и массы в звёздных скоплениях неравномерное. В центре плотность максимальная, а ближе к краям она падает. Существуют шаровые скопления звёзд, диаметры которых составляют сотни световых лет. Постоянно вспыхивают сверхновые звёзды. Много чёрных дыр, которые образуются в основном на месте погасших массивных звёзд. Например, в Млечном пути их насчитывается около 100 млн.

Возникновение галактик и их эволюция

Как возникают галактики ? Вначале существует первичное вещество или гигантское газопылевое облако. В нём под действием динамических процессов, обусловленных силами гравитации, происходит выделение галактических групп. Эти группы начинают сжиматься и постепенно превращаются в звёздные системы. Сами звёзды также образуются за счёт сжатия облаков газа и пыли.

Растёт плотность и температура. Наконец, они повышаются до такой степени, что начинается термоядерная реакция. Так на небе возникает звезда или солнце. Звёзды бывают первого, второго и третьего поколения. В звёздах первого поколения наблюдается высокое содержание водорода и гелия. А вот примесей тяжёлых элементов мало. В звёздах второго поколения концентрация тяжёлых элементов более существенная, так как они образуются позже из того газа, который уже обогащён тяжёлыми элементами.

Звёзды рождаются, а галактика сжимается. Она приобретает рукава, в которых продолжается процесс образования солнц. Это уже возникают звёзды третьего поколения. Именно к ним принадлежит и наше родное Солнце.

Наконец, звёздное скопление приобретает спиральную форму, а запасы газопылевых облаков начинают истощаться. Проходят миллиарды лет, и спиральная форма меняется на линзообразную, так как запасы газа и пыли исчерпываются. Поэтому рукава исчезают, а свечение звёзд становится слабым.

По своему возрасту галактики соответствуют возрасту Вселенной, а та, как известно, расширяется. Возраст её оценивается в 13,5 млрд. лет, а её существование началось после Большого Взрыва. Именно, благодаря ему, и образовалось большинство космических объектов.

Чем же завершится расширение нашего космического пространства ? Здесь существует два прогноза. В первом случае расширение через какое-то время закончится, и силы притяжения начнут стягивать звёздные системы обратно в кучу. Когда всё вещество Вселенной соберётся вместе, то опять последует Большой Взрыв, и родится новая Вселенная. Во втором случае гигантские скопления звёзд будут разбегаться вечно.

А где заканчивается Вселенная ? Здесь можно привести аналогию с Землёй. Двигаясь всё время в одну сторону, можно вернуться в начальную точку. То же самое, по всей видимости, происходит и в космосе. Только изогнуто в нём само пространство. Поэтому края, как такового, нет.

Существует ли разумная жизнь в других звёздных системах ? Во Вселенной триллионы звёзд, а возле них вращаются планеты. Вполне возможно, что на некоторых из них существует жизнь, аналогичная земной. Но, учитывая гигантские расстояния, обнаружить очаги разума очень сложно. Так что остаётся надеяться только на Его величество случай.

Может быть, "попутный ветер" занесёт представителей высокоразвитой цивилизации на просторы Млечного пути, да ещё и в рукав Ориона. Вот тогда земляне и увидят пришельцев во всём их первозданном великолепии. Это будет самое величайшее событие в истории человечества.

Cтатью написал Александр Щербаков

Слово «гала́ктика» (др.-греч. γαλαξίας) происходит от греческого названия нашей Галактики (κύκλος γαλαξίας означает «молочное кольцо» – как описание наблюдаемого явления на ночном небе). Когда астрономы предположили, что различные небесные объекты, считавшиеся спиральными туманностями, могут быть огромными скоплениями звёзд, эти объекты стали называть «островными вселенными» или «звёздными островами». Но позже, когда стало понятно, что эти объекты похожи на нашу Галактику, оба термина перестали использоваться и были заменены на термин «галактика».

Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Исходя из теории расширяющейся Вселенной, ученые установили, что галактики начали возникать из газопылевых туманностей 10 млрд. лет тому назад. Существуют галактики, включающие триллионы звезд… Исходя из теории расширяющейся Вселенной, ученые установили, что галактики начали возникать из газопылевых туманностей 10 млрд. лет тому назад. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Самые маленькие галактики содержат звезд в миллион раз меньше и скорее напоминают находящиеся в Млечном Пути шаровые скопления, только значительно больше по размерам. Помимо обычных звезд галактики включают в себя межзвездный газ, пыль, а также различные «экзотические» объекты: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.

В центрах многих ярких галактик имеется сгущение, называемое ядром, а внутри ядер некоторых галактик имеются ядрышки – керны. Природа ядер резко отличается от природы остальных частей галактик. В них наблюдаются активные процессы, связанные с выделением энергии. Известны галактики с необычайно активными процессами в ядрах.

Газ в галактиках не только рассеян между звезд, но и образует громадные облака (массой до миллионов масс Солнца), яркие туманности вокруг горячих звезд, плотные и холодные газопылевые туманности. Большие звездные системы имеют массы в сотни миллиардов масс Солнца. Наименьшие из карликовых галактик «весят» всего лишь в 100 тыс. раз больше Солнца. Таким образом, интервал масс у галактик значительно шире, чем у звезд: самые «тяжелые» и самые «легкие» звезды различаются по массе менее чем в 1000 раз.

Внешний вид и структура звездных систем весьма различны, и в соответствии с этим галактики делятся на морфологические типы.

Существует четыре основных вида галактик:

1. Эллиптические галактики (E ) – галактики, у которых дисковой составляющей нет, либо она слабоконтрастна. Все остальные галактики дисковые.
2. Спиральные галактики (S ) – галактики, обладающие спиральными ветвями. Иногда ветви могут вырождаться в кольца.
3. Линзовидные галактики (S0 ) – галактики, по своей структуре не отличающиеся от спиральных, за исключением отсутствия чёткого спирального узора. Объясняется это низким содержанием межзвёздного газа, а значит, и низким темпом звездообразования.
4. Неправильные галактики (Irr ) – для них характерна неправильная клочковатая структура. Как правило, в них очень много межзвёздного газа, до 50 % от массы галактики.

Во многих случаях очень удобной оказывается несколько более подробная Хаббловская классификация галактик по подвидам. Хаббловское деление (или камертон Хаббла), охватывающее все галактики, основывается на их визуально воспринимаемом строении. И если эллиптические она описывает вполне точно, то одна и та же спиральная галактика может классифицироваться по-разному. В 2003 году Майклом Дринкуотером (Michael Drinkwater ) из университета Квинсленда (University of Queensland) был открыт новый вид галактик, классифицируемый как ультракомпактные карликовые галактики.

Возникновение и эволюция галактик

Иерархическая теория

Согласно первой, после возникновения первых звёзд во Вселенной начался процесс гравитационного объединения звёзд в скопления и далее в галактики. В последнее время эта теория поставлена под сомнение. Современные телескопы способны «заглянуть» так далеко, что видят объекты, существовавшие приблизительно через 400 млн. лет после Большого взрыва.

Обнаружилось, что на тот момент уже существовали сформировавшиеся галактики. Предполагается, что между возникновением первых звёзд и вышеуказанным периодом развития Вселенной прошло слишком мало времени, и галактики сформироваться не успели бы.

Инфляционная теория

Другая распространённая версия заключается в следующем. Как известно, в вакууме постоянно происходят квантовые флуктуации. Происходили они и в самом начале существования Вселенной, когда, как предполагается, шёл процесс инфляционного расширения Вселенной, расширения со сверхсветовой скоростью. Это значит, что расширялись и сами квантовые флуктуации, причём до размеров, возможно, в 10 1012 раз превышающих начальный. Те из них, которые существовали в момент прекращения инфляции, остались «раздутыми» и таким образом оказались первыми тяготеющими неоднородностями во Вселенной. Получается, что у материи было порядка 400 млн лет на гравитационное сжатие вокруг этих неоднородностей и образование газовых туманностей. А далее начался процесс возникновения звёзд и превращения туманностей в галактики.

Что находится в центре галактики?

Одно из наиболее загадочных мест в галактике – ее центральная область. Ее физические свойства настолько отличаются от окружающих ее участков космоса, что ученые долго не могли понять природу этого явления.

Только недавно было точно установлено, что центральную часть нашей галактики занимает черная дыра – область пространства с измененными свойствами.

Возраст нашей галактики относительно невелик – около 12 миллиардов лет, и процессы образования звезд в ее ядре до сих пор активно продолжаются. Там обнаружено множество белых карликов – молодых звезд, гигантских скоплений раскаленного газа, черных дыр различной мощности и нейтронных звезд.

Все это в комплексе образует гигантскую, невообразимо огромную космическую «кухню», которая продолжает поставлять во Вселенную новые звезды, как горячие пирожки.

Что больше, Вселенная или галактика?

Следует знать, что наша галактика, несмотря на ее размеры, не одинока во Вселенной. Сегодня ученым-астрономам достоверно известно о более чем ста других галактиках.

Некоторые из них расположены сравнительно близко от нашей и могут быть различимы даже невооруженным глазом, как, например, галактика в созвездии Волосы Вероники. Другие можно увидеть только в мощный телескоп обсерватории. Третьи различимы только с орбитальной станции, где атмосфера не препятствует наблюдению за космосом.

Вселенная, согласно представлениям ученых, бесконечна, и в ней находится бесконечное число галактик. Одни рождаются из облаков раскаленного газа и пыли, другие находятся в таком же состоянии, как и наш Млечный путь, третьи угасают, исчерпав свою энергию. До сих пор нет единой теории, объясняющей происхождение Вселенной и образование в ней звезд и галактик. Возможно, в отдаленном будущем человечество будет обладать этими знаниями, но пока мы можем только строить об этом самые фантастические догадки.

Галактика Млечный Путь

Обнаружение и наименование

У нашей галактики довольно интересное название, так как туманная дымка напоминает молочный след. Имя имеет древние корни и переведено с латинского «Via Lactea». Это имя фигурирует уже в работе «Тадхира» Насир ад-Дин Туси. Он писал: «Представлена множеством небольших и плотно сгруппированных звезд. Они расположены близко, поэтому кажутся пятнами. Цветом напоминает молоко…».

Ученые думали, что Млечный Путь наполнен звездами, но это оставалось лишь догадкой до 1610 года. Именно тогда Галилео Галилей направляет первый телескоп в небо и видит отдельные звезды. Это также открыло людям новую правду: звезд намного больше, чем мы думали, и они входят в состав Млечного Пути.

Иммануил Кант в 1755 году считал, что Млечный Путь – это коллекция звезд, объединенных совместной гравитацией. Гравитационная сила заставляет объекты вращаться и приплющивает в форме диска. В 1785 году Уильям Гершель попробовал воссоздать галактическую форму, но не догадался, что большая ее часть скрывается за пылевой и газовой дымкой.

Ситуация меняется в 1920-х годах. Эдвин Хаббл сумел убедить, что мы видим не спиральные туманности, а отдельные галактики. Именно тогда появилась возможность осознать форму нашей. С того момента стало ясно, что это спиральная галактика, обладающая перемычкой.

Расположение

Млечный Путь узнается очень быстро благодаря широкой и вытянутой белой линии, напоминающей молочный след. Интересно, что эта звездная группа доступна для обзора с момента формирования планеты. На самом деле, этот участок выступает галактическим центром.

Галактика простирается на 100000 световых лет в диаметре. Если бы вам удалось посмотреть на нее сверху, то заметили бы выпуклость в центре, от которой исходят 4 крупных спиральных рукава. Этот тип представляет 2/3 вселенских галактик.

В отличие от привычной спирали, экземпляры с перемычкой вмещают стержень в центре с двумя ответвлениями. У нашей галактики есть два главных рукава и два второстепенных. В рукаве Ориона расположена наша система. Млечный Путь не статичен и вращается, перенося с собою все объекты. Наша система движется на скорости 828000 км/ч. Но галактика невероятно огромная, поэтому на один проход уходит 230 миллионов лет.

В спиральных рукавах накапливается много пыли и газа, из-за чего создаются прекрасные условия для образования новых звезд. Рукава исходят от галактического диска, охватывающего примерно 1000 световых лет. В центре можно заметить выпуклость, наполненную пылью, звездами и газом. Именно из-за этого вам удается увидеть лишь небольшой процент от общего количества галактических звезд. Все дело в густой газовой и пылевой дымке, перекрывающей обзор.

В самом центре скрывается сверхмассивная черная дыра, превышающая по массе Солнце в миллиарды раз. Скорее всего, раньше она была намного меньше, но регулярный рацион из пыли и газа позволил ей вырасти. Это невероятная обжора, потому что иногда засасывает даже звезды. Конечно, напрямую ее увидеть невозможно, но гравитационное влияние отслеживается.

Вокруг галактики расположен ореол горячего газа, где проживают старые звезды и шаровые скопления. Он простирается на сотни тысяч световых лет, но вмещает лишь 2% звезд от тех, что находятся в диске. Не будем забывать и про темную материю (90% галактической массы).

Структура и состав

При наблюдении видно, что Млечный Путь разделяет небесное пространство на два практически одинаковых полушария. Это говорит о том, что наша система расположена возле галактической плоскости. Заметно, что у галактики низкий уровень поверхностной яркости из-за того, что газ и пыль сконцентрированы в диске. Это не только не позволяет рассмотреть галактический центр, но и понять, что скрывается по ту сторону.

Если бы вам удалось вырваться за пределы Млечного Пути и получить перспективу для обзора сверху, то перед вами предстала спираль с баром. Простирается на 120000 световых лет и 1000 световых лет в ширину. Многие годы ученые думали, что видят 4 рукава, но их всего два: Щита-Центавра и Стрельца.

Рукава создаются плотными волнами, вращающимися вокруг галактики. Они передвигаются по площади, поэтому сдавливают пыль и газ. Этот процесс запускает активное формирование звезд. Подобное происходит во всех галактиках этого типа.

Если вам попадались изображения Млечного Пути, то все они являются художественными интерпретациями или же другими похожими галактиками. Нам было сложно осознать его внешний вид, так как мы расположены внутри. Представьте, что вы хотите описать дом снаружи, если никогда не покидали его стен. Но ведь всегда можно выглянуть в окно и посмотреть на соседние строения.

Наземные и космические миссии позволили понять, что в галактике проживают 100-400 миллиардов звезд. У каждой из них может быть одна планета, то есть, это могут быть сотни миллиардов планет, 17 миллиардов из которых по размеру и массе подобны Земле.

Примерно 90% массы уходит на темную материю. Никто так и не может объяснить, с чем мы сталкиваемся. В принципе, ее пока не удалось увидеть, но мы знаем о присутствии благодаря быстрому галактическому вращению и прочим воздействиям. Именно она удерживает галактики от разрушений при вращении.

Что ждет Млечный Путь?

Полагают, что Млечный Путь появился из-за слияния меньших галактик. Этот процесс продолжается, так как к нам уже мчится галактика Андромеды, чтобы через 3-4 миллиарда лет создать гигантский эллипс.

Млечный Путь и Андромеда не существуют в изоляции, а входят в Местную группу, которая также является частью Сверхскопления Девы. На этой гигантской области (110 миллионов световых лет) располагается 100 групп и галактических скоплений.

Если вам так и не удалось полюбоваться родной галактикой, то сделайте это как можно скорее. Найдите тихое и темное место с открытым небом и просто насладитесь этой удивительной звездной коллекцией.

Последние исследования

Астрофизики из США рассчитали, каким должно быть количество небольших чёрных дыр, массой от нескольких солнечных до нескольких сот масс Солнца в Млечном Пути. По их расчётам получилось, что в нашей Галактике их примерно сто миллионов. Это заметно больше, чем ожидали исследователи, и означает, что ближайшая чёрная дыра может находиться сравнительно близко к Солнечной системе. Соответствующая статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Исследователи взяли известное из астрономических наблюдений распределение видимых звёзд по массам. Рассчитав, какая часть из них массивнее Солнца настолько, что в конце своей эволюции они схлопываются в чёрную дыру, авторы работы обнаружили, что хотя такое событие само по себе довольно редко, однако из-за многочисленности звёзд встречается чаще, чем они предполагали изначально. На Млечный Путь, в котором находится наша система, должно приходиться порядка 100 миллионов чёрных дыр звёздных масс, чёрных дыр средних масс, а также сверхмассивные в этой работе не затрагивались.

Астрономы также отмечают, что для нашей Галактики наиболее типичная масса чёрной дыры звёздных масс сравнительно невелика, как правило, не выше 30 масс Солнца. В карликовых галактиках-спутниках, окружающих нашу, их средняя масса ближе к сотне солнечных. Причина – в малом количестве тяжелых элементов в карликовых галактиках. Без тяжелых элементов от светила исходит меньше звёздного ветра (так называют поток заряженных частиц, выбрасываемых звездой). Не теряя массу на звёздный ветер, массивные солнца из карликовых галактик сохраняют больше своего вещества до конца жизненного цикла, образуя в итоге более массивные чёрные дыры.

Согласно современным представлениям, Галактика образовалась около 14 млрд. лет назад из первичного медленно вращавшегося газового облака, по своим размерам превосходившего ее в десятки раз. Первоначально это облако (протогалактика) на 75% состояло из водорода и на 25% - из гелия. В течение примерно 3 миллиардов лет протооблако свободно сжималось под действием сил гравитации.

Этот коллапс неизбежно привел к распаданию облака на части (фрагментации) и началу процесса звездообразования. Сначала газа было много, и он находился на больших расстояниях от плоскости вращения. Возникли звезды первого поколения, а также шаровые скопления.

Звезда рождается, когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций. В недрах массивных звезд происходил термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попали в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образовались при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогатили первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые, они состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов.

Та часть газа, которая не превратилась в звезды, продолжала свой процесс сжатия к центру Галактики. Из-за сохранения момента количества движения, ее вращение становилось быстрее, образовался диск, и, в нем снова начался процесс звездообразования. Звезды второго поколения оказались богатыми тяжелыми элементами, так как они образовались из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Оставшийся газ сжался в еще более тонкий слой. Так возникла плоская составляющая – звездный диск, который является основной ареной современного звездообразования.

Когда прекратилось сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска уравнялась с энергией коллективного гравитационного взаимодействия. В это время создались условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения . К ним относится наше Солнце.

Дальнейшую эволюцию Галактики ученые представляют так.

Запасы межзвездного газа постепенно истощатся, рождение звезд станет менее интенсивным. Через несколько миллиардов лет, когда будут исчерпаны все запасы газа, спиральная галактика превратится в линзообразную, состоящую из слабых красных звезд и белых карликов - это сверхплотные звёзды малых размеров, представляющие собой одну из последних стадий эволюции звёзд.