Диаметр диска галактики



Млечный Путь
Млечный Путь. Жёлтая точка – это местоположение нашей Солнечной системы. Авторы и права: Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC).

Группа исследователей из Канарского Института Астрофизики (IAC) и Национальной астрономической обсерватории в Пекине (NAOC) опубликовала статью, в которой говорится, что если бы мы могли путешествовать со скоростью света, нам потребовалось бы около 200 000 лет, чтобы пересечь диск нашей галактики.

Спиральные галактики, такие как Млечный Путь, имеют очень тонкие диски, в которых находится основная часть звёзд. Эти диски ограничены определённым радиусом за пределами которого располагается очень мало звёзд.

Мы знали, что в диске нашей галактики звёзды находятся в два раза дальше от центра, чем располагается Солнце. Это означает, что наша собственная звезда, по-видимому, вращается на расстоянии около половины радиуса галактики от её центра. Однако теперь астрономы обнаружили, что звёзды есть и немного дальше, на расстоянии более чем в три раза большем, чем считалось ранее.


“Диск нашей галактики огромен, около 200 тысяч световых лет в диаметре”, — говорит Мартин Лопес-Корредойра (Martín López-Corredoira), научный сотрудник IAC и ведущий автор статьи, недавно опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

Галактики, такие как Млечный Путь, состоят из вращающегося диска, который включает в себя спиральные рукава и гало – сферическую область, которая окружает галактику. В новом исследовании астрономы сравнили обилие металлов (тяжёлых элементов) в звёздах галактической плоскости и в звёздах в гало, чтобы уточнить размер диска галактики.

Исследователи использовали данные обзоров APOGEE и LAMOST, двух проектов, которые используют спектры звёзд для получения информации об их скоростях и химическом составе. Используя данные о металличности звёзд астрономы обнаружили, что на значительно большем расстоянии существует большое количество звёзд с более высокой металличностью, что характерно для галактического диска.

В проведённом исследовании учёные использовали только статистические данные для большого количества объектов. Таким образом, результаты не имеют априорных предположений, кроме нескольких базовых и хорошо зарекомендовавших себя.

Источник: universetoday.ru

Скорость и излучения


Звезды и газы на широком диапазоне расстояний от орбиты Галактического центра движутся со скоростью около 220 километров в секунду. Постоянная скорость вращения противоречит законам кеплеровской динамики и предполагает, что большая часть массы Млечного Пути не излучает и не поглощает электромагнитное излучение. Эта масса была названа «темной материей». Период вращения составляет около 240 миллионов лет в положении Солнца. Млечный путь движется со скоростью около 600 км в секунду относительно внегалактических систем отсчета. Самые старые звезды в Млечном Пути почти столь же стары, как и сама Вселенная, и, вероятно, сформировались вскоре после Темных веков Большого Взрыва.

Внешний вид

Центр Млечного пути виден с Земли как туманная полоса белого света, шириной около 30°, выгнутая ночным небом. Все отдельные звезды в ночном небе, видимые невооруженным глазом, являются частью Млечного Пути. Свет исходит из накопления неразрешенных звезд и другого материала, расположенного в направлении галактической плоскости. Темные области внутри полосы, такие как Великий Разлом и Коалсак, являются областями, где межзвездная пыль блокирует свет от далеких звезд. Область неба, которую скрывает Млечный Путь, называется Зоной Избегания.

Яркость


Млечный путь имеет относительно низкую поверхностную яркость. Его видимость может быть значительно уменьшена фоном, например, светом или лунным свечением. Для того чтобы Млечный Путь был видимым, небо должно быть темнее, чем обычно. Он должен быть виден, если предельная величина приблизительно равна + 5,1 или выше и показывает большую детализацию при +6,1. Это делает Млечный Путь труднодоступным из ярко освещенных городских или пригородных районов, но очень заметным при взгляде из сельских районов, когда Луна находится ниже горизонта. «Новый мировой атлас искусственной яркости ночного неба» показывает, что больше чем одна треть населения Земли не может видеть Млечный Путь из своих домов из-за загрязнения воздуха.

Размер галактики Млечный путь

Млечный путь — вторая по величине галактика в локальной группе, со своим звездным диском диаметром около 100 000 литов (30 кпк) и средней толщиной около 1000 лит (0,3 кпк). Кольцевидная нить звезд, обернутая вокруг Млечного Пути, может принадлежать самой галактике, колеблющейся выше и ниже относительно галактической плоскости. Если это так, это будет говорить о диаметре 150 000-180 000 световых лет (46-55 кпк).

Масса

Оценки массы Млечного пути различаются в зависимости от метода и используемых данных.
нижнем конце диапазона оценки масса Млечного Пути составляет 5,8 × 1011 массы Солнца (M☉), что несколько меньше, чем масса галактики Андромеды. Измерения с использованием очень длинного базового массива в 2009 году показали скорости, достигающие 254 км / с (570 000 миль/ч) для звезд на внешнем краю Млечного пути. Поскольку орбитальная скорость зависит от общей массы в радиусе орбиты, это говорит о том, что Млечный путь более массивный, примерно равный массе Галактики Андромеды при 7×1011 М☉ в пределах 160 000 литров (49 кпк) ее центра. В 2010 году измерение радиальной скорости гало-звезд показало, что масса, заключенная в пределах 80 килопарсек, составляет 7×1011 М☉. Согласно исследованию, опубликованному в 2014 году, масса всего Млечного Пути оценивается в 8,5×1011 M☉, что составляет примерно половину массы Галактики Андромеды.

Темная материя

Большая часть Млечного Пути является темной материей, неизвестной и невидимой ее формой, которая гравитационно взаимодействует с обычной материей. Гало темного вещества распределяется относительно равномерно на расстоянии, превышающем сто километров (kpc) от Галактического центра. Математические модели Млечного пути предполагают, что масса темной материи составляет 1-1,5×1012 М☉. Недавние исследования показывают диапазон в массе, равный 4,5×1012 M☉, а также размерность 8×1011 M☉.

Межзвездный газ


Общая масса всех звезд в Млечном Пути оценивается между 4.6×1010 M☉ и 6.43×1010 M☉. В дополнение к звездам существует также межзвездный газ, содержащий 90% водорода и 10% гелия, причем две трети водорода находятся в атомной форме, а оставшаяся треть — в виде молекулярного водорода. Масса этого газа равна 10% или 15% от общей массы звезд галактики. Межзвездная пыль составляет еще 1% от общей массы.

Структура и размеры нашей галактики

Млечный Путь содержит от 200 до 400 миллиардов звезд и не менее 100 миллиардов планет. Точная цифра зависит от количества звезд с очень низкой массой, которые трудно обнаружить, особенно на расстояниях более 300 литов от Солнца. Для сравнения, соседняя Галактика Андромеды содержит приблизительно три триллиона звезд, а потому превосходит размер нашей галактики. Млечный Путь может также содержать, возможно, десять миллиардов белых карликов, миллиардные нейтронные звезды и сто миллионов черных дыр. Заполнение пространства между звездами является диском газа и пыли называемой межзвездной средой. Этот диск имеет по крайней мере сравнительную протяженность по радиусу к звездам, тогда как толщина газового слоя колеблется от сотен световых лет для более холодного газа до тысяч световых лет для более теплого.

Млечный путь состоит из стержнеобразной области ядра, окруженной диском газа, пыли и звезд. Распределение масс в Млечном Пути очень напоминает тип Sbc в классификации Хаббла, представляющий спиральные галактики с относительно свободно раскинутыми рукавами. Астрономы впервые начали подозревать, что Млечный путь — это замкнутая спиральная галактика, а не обычная спиральная галактика, в 1960-х годах. Их подозрения были подтверждены наблюдениями космического телескопа Спитцера в 2005 году, в которых центральный барьер Млечного пути был больше, чем считалось ранее.


Представления о размере нашей галактики могут различаться. Диск звезд в Млечном Пути не имеет острого края, за которым нет звезд. Скорее, концентрация звезд уменьшается с расстоянием от центра Млечного Пути. По причинам, которые не понятны, за радиусом около 40 000 литов от центра число звезд на кубический парсек падает намного быстрее. Окружающий галактический диск представляет собой сферическое галактическое гало звезд и шаровых скоплений, которое простирается дальше наружу, но ограничено по размерам орбитами двух спутников Млечного Пути — Большого и Малого Магеллановых Облаков, ближайший из которых находится от Галактического Центра на расстоянии около 180 000 литов. На этом расстоянии или дальше орбиты большинства объектов ореола будут разрушены Магеллановыми облаками. Следовательно, такие объекты, вероятно, будут выброшены из окрестностей Млечного Пути.

Звездные системы и независимые планеты

Вопрос о размере Млечного пути — это вопрос о том, каковы размеры галактик вообще. Как гравитационное микролинзирование, так и планетарные наблюдения за транзитом, указывают на то, что, по крайней мере, существует столько же планет, привязанных к звездам, сколько и самих звезд в Млечном пути. А измерения микролинзирования указывают на то, что существует больше независимых планет, не привязанных к звездам-хозяевам, чем собственно звезд. Согласно Мейлинскому Пути, по крайней мере, на звезду приходится одна планета, в результате чего их насчитывается около 100-400 миллиардов.


Для того чтобы понять, какова структура и размеры нашей галактики, ученые часто проводят различные анализы подобного рода, постоянно обновляя и пересматривая устаревшие данные. К примеру, в другом анализе данных Кеплера, проведенном в январе 2013 года, было установлено, что в Млечном пути находится не менее 17 миллиардов экзопланет размером с Землю. 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, исходя из данных космической миссии Кеплера, что в пределах пригодных для Солнца звезд и красных карликов в районе Млечного Пути могут существовать до 40 миллиардов планет размером с Землю, 11 миллиардов из этих оценочных планет могут вращаться вокруг солнцеподобных звезд. Согласно исследованию 2016 года, ближайшая такая планета может быть в 4,2 световых годах. Такие планеты размером с Землю могут быть более многочисленными, чем газовые гиганты. Помимо экзопланет, «экзокометы», кометы за пределами Солнечной системы, также были обнаружены и могут быть распространенным явлением в Млечном Пути. Размеры звезд и галактик при этом могут варьироваться.

Источник: FB.ru

Как устроена галактика: ядро, балдж, гало, звездный диск.

Спиральный галактики (к которым относится и наша галактика Млечный путь) имеют схожее внутреннее строение.

Типичная спиральная галактика состоит из трех основных частей:


  • звездного диска
  • звездного гало
  • галактического ядра

Ядро расположено в центре галактики, область вокруг ядра называется гало, а само гало уже окружено массой звезд называемых звездным диском.

Галактическое ядро

Галактическое ядро представляет собой очень малую по сравнению с размерами всей галактики область, однако именно здесь располагается центр притяжения всей галактики – обычно сверхмассивная черная дыра, обладающая невероятно большой массой (для Млечного пути расчетный “вес” такой черной дыры составил вес около трех миллионов масс Солнца!).

Галактическое гало

Галактическое гало – гигантское сферообразное  “звездное облако” или “звездная сфера” сконцентрированное вокруг галактического ядра. Фактически границы нашей Галактики определяются именно размерами гало. Ра­диус гало значительно больше разме­ров звездного диска галактики и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч све­товых лет.

Состоит гало в основном из очень старых, неярких мало массивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд. Возраст населения сферической составляющей Галакти­ки превышает 12 млрд. лет. Его обыч­но принимают за возраст самой Га­лактики.


Характерной особенностью звёзд гало является чрезвычайно малая до­ля в них тяжёлых химических эле­ментов. Звёзды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сот­ни раз меньше, чем Солнце.

Звёзды сферической составляю­щей концентрируются к центру Га­лактики. Центральная, наиболее плот­ная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галак­тики называется балдж (в переводе с английского “утолщение”).

Звёзды и звёздные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того, что вращение отдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звёзд могут иметь самые различные направления), гало в целом вращается очень медленно.

Балдж

Внутренняя, ближняя к ядру и самая плотная часть гало называется балдж (англ. bulge – “вздутие”). Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся внутри балджа Галактики, то на небе были бы видны не привычные взгляду “звездные точки”, а сразу несколько десятков звезд, по яркости сопоставимых с нашей Луной.

Однако Солнце расположено достаточно далеко от ядра Галактики – на расстоянии около 26 000 световых лет. Поэтому, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звезда приходится на 8 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд.  Центр Галактики находится в направлении созвездия Стрельца.


Звездный диск

Звездный диск (на самом деле правильнее говорить про звездный диск и газопылевой диск, но мы упростим) – самая крупная и массивная область галактики простирающаяся на сотни и тысячи световых лет от центра. Приблизительная масса звездного диска Млечного пути равна 150 млрд. масс Солнца. В отличие от центральной части галактики, имеющей сферическую форму, звездный диск больше напоминает две тарелки сложенные вместе – то есть почти плоский в поперечнике и все более истончающийся от центра к краю.

“Население” звездного диска очень сильно отличается от населения гало. 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 сверх облаков про­тяжённостью несколько тысяч свето­вых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.

Основным химическим элементом в нашей Галактике является водо­род. Приблизительно на 1/4 она со­стоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементами остальные присутствуют в очень небольших количе­ствах. В среднем химический состав звёзд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.

Спиральные рукава

Одним из наиболее заметных образований в звездных дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов – спиральные галактики. Спиральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков меж звёздного газа, в которых продолжают образовываться звёзды.

В спиральных ветвях находится большое количество переменных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхновых. В отличие от гало, где какие-либо проявления звёздной активности чрезвычайно редки, в ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды и обратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый диск, также сосредоточено главным образом в спиралях.

Спиральные рукава Млечного Пути в значительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода, концентрирующегося вдоль Длинных спиралей.

По современным представлениям, спиральные Рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску галактики. Проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звёзд из газа становится более интенсивным. Причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой проблемой работают многие астрофизики.


Полные размеры нашей Галактики составляют: 30 килопарсек (100 000 световых лет) в диаметре, и 1000 световых лет в толщину. Иными словами, при взгляде “сбоку”, галактика имеет форму линзы.

Её галактический диск вращается вокруг оси по часовой стрелке, если смотреть на Галактику сверху со стороны ее “северного полюса”, находящегося в созвездии Волосы Вероники.

Галактика имеет хорошо выраженную спиральную структуру. Спирали представляют собой волны плотности, распространяющиеся в сторону вращения диска Галактики с постоянной угловой скоростью.

Образование в галактике звезд I и II поколения

Галактика Млечный путь (впрочем и другие спиральные галактики) образовалась из медленно вращавшегося газового облака, по своим размерам превосходившего ее в десятки раз.

Первоначально это газовое облако состояло из смеси 75% водорода и 25% гелия и почти не содержало тяжелых элементов. В течение примерно миллиарда лет это облако свободно сжималось под действием сил гравитации. Этот коллапс неизбежно привел к фрагментации и началу процесса звездообразования.

Сначала газа было много, и он находился на больших расстояниях от плоскости вращения. Возникли звезды первого поколения,  в том числе и весьма массивные, а также шаровые скопления. Их современное пространственное распределение  соответствует первоначальному распределению газа, близкому к сферическому.

Наиболее массивные звезды первого поколения быстро проэволюционировали и обогатили межзвездную среду тяжелыми элементами, главным образом за счет вспышек сверхновых. 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.

Это второе поколение звезд оказалось богатым тяжелыми элементами. Оставшийся газ сжался в более тонкий слой, так возникла плоская составляющая – основная арена современного звездообразования. Разумеется, выделения двух или трех поколений звезд весьма условно: скорее всего, звездообразование было единым непрерывным процессом, хотя в нем и возможны были отдельные этапы замедления.

Тем не менее, общее правило верно: к галактическому диску относятся звезды ранних спектральных классов О и В, т.е. молодые звезды. Гало, наоборот, составляют объекты, возникшие на ранних стадиях эволюции Галактики, старые звезды. Их возраст составляет порядка 10 –  12 миллиардов лет.

Почему с Земли не видно ярко сияющий центр нашей галактики?

Почти все молекулярное вещество межзвездной среды (облака пыли и газа) находится на расстоянии до 3-7 килопарсек от центра, поэтому  и видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи (к счастью мы можем наблюдать эти области в инфракрасном диапазоне).

Место Солнечной системы в галактике Млечный путь

Наше Солнце в галактике Млечный путь расположено между спиральными рукавами Стрельца и Персея. Солнце (а вместе с ним и вся солнечная система) движется со скоростью около 220 км/с, и делает полный оборот вокруг центра Галактики за 200 миллионов лет. Всего за время своего существования (4,5 млрд.лет) Солнце облетело Галактику примерно 30 раз.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движутся спиральные рукава галактики. Такая зона внутри галактики, где скорости звезд и спиральных рукавов совпадают, называется коротационной окружностью и является расчетной “зоной жизни”, т.е. если и есть внутри галактики благоприятные “тихие гавани”, где может развиться жизнь, то это именно коротационная окружность.

Как вы догадались, наше Солнце находится в её пределах.

Источник: starcatalog.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.