Возраст млечного пути


Наблюдения международной группы астрономов с помощью спектрометра UVES на очень большом телескопе ESO в Обсерватории Паранал (Чили) пролили новый свет на самую раннюю эпоху галактики Млечный путь.

Этот временной интервал составил 200 — 300 миллионов лет. Возраст звезд в NGC 6397 (снимок шарового звёздного скопления представлен ниже), составляет 13 400 ± 800 миллионов лет. Добавление двух временных интервалов дает возраст Млечного пути 13 600 ± 800 миллионов лет.

На данный момент лучшая оценка возраста Вселенной, как, например, из измерений космического микроволнового фона, составляет 13 700 миллионов лет. Таким образом, новые наблюдения указывают на то, что первое поколение звезд в галактике Млечный Путь образовалось вскоре после окончания «Темных веков» длиной около 200 миллионов лет, которые последовали за Большим взрывом.

Globular cluster NGC 6397. Шаровое звёздное скопление

Эпоха Млечного Пути

Сколько лет Млечному Пути? Когда загорелись первые звезды в нашей галактике?

Правильное понимание формирования и развития системы Млечного Пути имеет решающее значение для знаний о Вселенной. Тем не менее, связанные наблюдения являются одними из самых сложных, даже с самыми мощными телескопами, поскольку они включают детальное изучение старых, отдаленных и в основном слабых небесных объектов.

Шаровые скопления и возраст звезд

Современная астрофизика способна измерять возраст определенных звезд, то есть время, прошедшее с момента их образования в результате конденсации в огромных межзвездных облаках газа и пыли. Некоторые звезды очень "молодые" в астрономических терминах, их возраст всего несколько миллионов лет.

Солнце и наша Солнечная система, включающая планеты, были сформированы около 4560 миллионов лет назад, но многие другие звезды образовались намного раньше. Некоторые из самых старых звезд в Млечном Пути находятся в крупных звездных скоплениях, в частности в «шаровых скоплениях», так называемых из-за их сфероидальной формы.


Звезды, принадлежащие к шаровому скоплению, родились вместе, из одного и того же облака и в одно и то же время. Поскольку звезды разной массы эволюционируют с разной скоростью, можно измерять возраст шаровых скоплений с достаточно хорошей точностью. Известно, что самым старым из них более 13 000 миллионов лет.

Панорама южного неба, сделанная около обсерватории Параналь, Чили, 2009 год. ESO/H.H. Heyer

Тем не менее, эти звездные скопления не были самыми первыми звездами, которые сформировались в Млечном Пути. Мы знаем это, потому что они содержат небольшое количество определенных химических элементов, которые, должно быть, были синтезированы в более раннем поколении массивных звезд, которые взорвались как сверхновые после короткой и энергичной жизни.


Несмотря на интенсивные поиски, до сих пор не было возможности найти менее массивные звезды этого первого поколения, которые могли бы все еще сиять сегодня. Следовательно, мы не знаем, когда появились эти первые звезды. Пока мы можем только сказать, что Млечный Путь должен быть старше, чем самые старые звезды шарового скопления. Но насколько старше?

Бериллий в помощь

Астрофизики хотели бы научиться измерять временной интервал между образованием первых звезд в Млечном Пути (из которых многие быстро стали сверхновыми) и моментом образования звезд в шаровом скоплении известного возраста. Сумма этого временного интервала и возраст этих звезд будут тогда возрастом Млечного Пути.

Новые наблюдения с помощью VLT в Паранальской обсерватории ESO теперь привели к прорыву в этом направлении. Волшебный элемент "Бериллий"!

Воспроизведение области малых длин волн спектров, полученных с помощью спектрометра UVES на 8,2-метровом телескопе Куайена в Паранале этих звезд (вверху), вместе с таковым другой близлежащей звезды, HD 218502, полевой звезды, в которой бериллиевые линии имеют вид также видно (ниже).
а звезда, однако, не является членом скопления, и ее возраст недостаточно известен. Достигнутые отношения сигнал/шум указаны. Наиболее подходящие синтетические спектры показаны в виде красных точек; в спектре A2111 синие пунктирные линии иллюстрируют точность подгонки — они соответствуют изменению содержания бериллия прибл. ± 50% (0,2 декс).

Бериллий является одним из самых легких элементов — ядро ​​самого распространенного и стабильного изотопа (Бериллий-9) состоит из четырех протонов и пяти нейтронов. Только водород, гелий и литий легче. Но в то время как эти три были образованы во время Большого взрыва, и в то время как большинство более тяжелых элементов были образованы позже внутри звезд. Бериллий-9 может быть получен только "космическим расщеплением".

Галактические космические лучи и бериллиевые часы

Галактические космические лучи путешествовали по всему раннему Млечному Пути, руководствуясь космическим магнитным полем. В результате образование бериллия было довольно равномерным в галактике. Количество бериллия увеличивается со временем, и поэтому он может выступать в роли «космических часов».

Чем дольше шло время между образованием первых звезд (или, вернее, их быстрым исчезновением при взрывах сверхновых) и образованием звезд шарового скопления, тем выше было содержание бериллия в межзвездной среде, из которой они образовались. Таким образом, если предположить, что бериллий сохранен в звездной атмосфере, чем больше бериллия находится в такой звезде, тем больше промежуток времени между образованием первых звезд и этой звезды.


Поэтому Бериллий может предоставить нам уникальную и важную информацию о продолжительности ранних стадий Млечного Пути.

Панорама Млечного Пути, сделанная в Долине Смерти, США, 2005 год. Dan Duriscoe, for the en:U.S. National Park Service.

Очень сложное наблюдение

Основная проблема сложного наблюдения заключается в том, что бериллий разрушается при температуре выше нескольких миллионов градусов. Когда звезда развивается в направлении светящейся гигантской фазы, начинается бурное движение (конвекция), газ в верхней звездной атмосфере вступает в контакт с горячим внутренним газом, в котором весь бериллий разрушен, и первоначальное содержание бериллия в звездной атмосфере таким образом, значительно разбавлен.


Поэтому для использования бериллиевых часов необходимо измерить содержание этого элемента в менее массивных и менее развитых звездах в шаровом скоплении.

Центр Галактики Млечный путь. Фотография сделана космическим телескопом «Спитцер». NASA, JPL-Caltech, Susan Stolovy (SSC/Caltech) et al

На самом деле техническая проблема, которую необходимо решить, состоит из трех частей:

  1. Во-первых, все шаровые скопления находятся довольно далеко, и поскольку измеряемые звезды по своей природе слабы, они кажутся довольно слабыми на небе. Даже в NGC6397, втором ближайшем шаровом скоплении, звезды имеют визуальную величину ~ 16 или в 10000 раз слабее, чем самая слабая звезда, видимая невооруженным глазом.

  2. Во-вторых, в звездном спектре видны только две бериллиевые спектральные линии, и поскольку эти старые звезды содержат сравнительно мало бериллия, эти линии очень слабы, особенно по сравнению с соседними спектральными линиями от других элементов.
  3. И в-третьих, две бериллиевые спектральные линии расположены в малоизученной спектральной области на длине волны 313 нм, т. е. в ультрафиолетовой части спектра, на которую сильно влияет поглощение в земной атмосфере вблизи границы отсечки на 300 нм, ниже которой наблюдения с земли больше не возможны.

VLT и UVES делают свою работу

Используя высокопроизводительный спектрометр UVES на 8,2-метровом телескопе Kuyen Очень большого телескопа ESO в Паранальской обсерватории (Чили), который особенно чувствителен к ультрафиолетовому излучению, команде ESO и итальянских астрономов удалось получить первые измерения содержания бериллия в двух звездах (обозначенных «A228» и «A2111») в шаровом скоплении NGC 6397.

A228 and A2111 in NGC 6397. Две звезды в шаровом скоплении NGC 6397, для которых спектры были получены с помощью спектрометра UVES на VLT . Фотографии были извлечены из изображения NGC 6397, сделанного камерой Wide-Field-Imager (WFI) на 2,2-м телескопе ESO / MPI в обсерватории ESO La Silla. ESO


Источник: zen.yandex.ru

Что мы знаем о Млечном пути?

Млечный путь — это галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звезды, видимые невооруженным глазом. 

Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (М31), галактикой Треугольника (М33) и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками — своими и Андромеды — образуют Местную группу галактик, которая входит в Местное сверхскопление (Сверхскопление Девы).

Диаметр Галактики составляет около 30 тыс. парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине порядка 1 000 световых лет. После статистического анализа данных исследований, проведенных в рамках миссий APOGEE и LAMOST, ученые из Канарского института астрофизики пришли к выводу, что диаметр диска Млечного пути составляет около 200 000 световых лет.


Галактика содержит, по современной оценке, от 200 до 400 млрд звезд. Их основная масса расположена в форме плоского диска. В Галактике Млечный путь также находится от 25 до 100 млрд коричневых карликов.

Большая часть массы Галактики содержится не в звездах и межзвездном газе, а в несветящемся гало из темной материи, поэтому точное определение массы Млечного пути весьма затруднено. По состоянию на январь 2009 года, масса Галактики оценивалась в 3⋅1012 масс Солнца, или 6⋅1042 кг. Оценка, опубликованная в мае 2016 года астрофизиками из Канады, определила массу Галактики всего в 7⋅1011 масс Солнца.

В 2019 году, объединив новые данные миссий Gaia и Hubble, астрономы определили, что масса Млечного Пути, в радиусе 129 000 световых лет от центра Галактики, составляет около 1,5⋅1012 масс Солнца.

История Галактики

Астрономы, производившие замеры движения 30 тыс. звезд в галактике Млечный путь, обнаружили, что около 10 млрд лет назад Млечный путь слился с крупной галактикой Гайя-Энцелад (Gaia-Enceladus), что привело к образованию толстого диска и придало ему надутую форму. По размерам Гайя-Энцелад была в 10 раз меньше современного Млечного пути, но в момент катаклизма соотношение было 1 к 4, так как Млечный путь был тогда намного меньше. По массе Гайя-Энцелад была немного более массивной, чем современное Малое Магелланово Облако.


По расчётам ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде (США), 1 млрд лет назад карликовая галактика в Киле, Карликовая галактика в созвездии Печь и еще несколько ультраслабых карликовых галактик были спутниками Большого Магелланова Облака, а не Млечного пути.

Возможны столкновения нашей Галактики с иными галактиками, в том числе со столь крупной, как галактика Андромеды, однако конкретные предсказания пока невозможны ввиду незнания поперечной скорости внегалактических объектов.

Как меняет наши знания «генеалогическое древо»?

Ученые решили по кусочкам воссоздать процесс того, как Млечный путь сливался с другими галактиками на протяжении 10 млрд лет: анализ плотных звездных скоплений, вращающихся вокруг галактики, дал наиболее полную историю их слияния.

Когда одна галактика поглощает другую, плотные скопления звезд сохраняют частичную независимость, превращаясь в шаровые скопления. Шаровые скопления вращаются вокруг одного объекта и долгое время остаются неизменными.

Многие шаровые звездные скопления часто называют «окаменелостями» ранней Вселенной. Все звезды в нем могли образовываться одновременно, а в качестве сырья они использовали одно и то же газовое облако.

В зависимости от возраста, орбитального пути и содержания металла шаровые скопления делятся на пять групп, помимо тех, которые, как предполагалось, изначально образовались вместе с Млечным путем.

Четыре из этих скоплений соответствуют известным галактикам-прародителям:

  • Гайя-Энцелад (Gaia-Enceladus),
  • Хелми (Helmi),
  • Секвойя,
  • Стрелец.
  • Пятая группа шаровых скоплений точно соответствует свойствам ранее неизвестной галактике Кракен. Ученые утверждают, что ее поглощение оказало сильнейшее влияние на формирование Млечного пути.

Используя данные космического телескопа Gaia, команда сгруппировала шаровые скопления на основе их орбитального движения. Скопления, имеющие похожие орбиты в Млечном пути, произошли из одной и той же галактики. В какой-то момент эти древние галактики слились с нашей.

Каждая из пяти описанных протогалактик имела массу как минимум в 60 млн раз больше массы Солнца. Авторы считают, что было захвачено не менее десяти галактик с массой более 4,5 млн солнечных масс.

Источник: hightech.fm

Какую форму имеет Млечный Путь?

Млечный путь имеет форму диска
Млечный путь имеет форму диска

Эдвин Хаббл при наблюдении космоса и изучении галактик установил, что они могут иметь форму двух видов: спиральную и эллиптическую. Первые визуально выглядят как вращающийся диск, состоящий из изогнутых рукавов, плотно прилегающих друг к другу. К такому виду относится и Млечный Путь.

До изобретения радиотелескопов у человечества отсутствовала возможность точно определить размер и форму галактики. Поскольку в космическом пространстве присутствует пыль, она препятствует прохождению света от звезд. Это порождает погрешности при изучении. Однако эти телескопы позволяют наблюдать за радиоволнами, которые проходят сквозь быль.

Изобретение помогло определить точное расстояние большинства звезд Млечного Пути и установить их скорость движения. После соединения данных о каждом объекте стало понятно, что все они вращаются по спирали и находятся в отдельных рукавах.

Млечный Путь: главные особенности

Изображение Млечного Пути с его спутниками - карликовыми галактиками
Изображение Млечного Пути с его спутниками – карликовыми галактиками

Одна из основных особенностей галактики кроется в ее названии. Существует древнегреческая легенда, что титан Кронос поедал младенцев, которые рожала от него Рея. Мать сильно горевала по этому поводу, и когда пятеро детей были съедены, она решила спасти Зевса, последнего сына. Рея завернула в одеяло камень и отнесла Кроносу. Он ощупал сверток и попросил покормить младенца, чтобы тот набрал вес. Девушка брызнула на камень молоком, и то отскочило от него, разместившись на небе в виде Млечного Пути. Когда Зевс вырос, он сверг титана и стал главным среди богов.

Другая особенность галактики – способность поглощать другие. Вокруг млечного пути постепенно движется несколько звездных скоплений, находящихся в разных созвездиях. Они попадают под влияние Млечного Пути и затягиваются в его рукава.

Однако галактика не всегда будет затягивать меньших собратьев. Сейчас она уже взаимодействует с Андромедой, которая значительно больше по габаритам. Ученые полагают, что через 3-4 млрд лет обе галактики столкнутся, и Млечный Путь будет поглощен.

Основные характеристики и параметры Млечного Пути

Изображение Млечного Пути с акцентом на центр
Изображение Млечного Пути с акцентом на центр

Поскольку Солнечная система находится внутри Млечного Пути, эта галактика стала первой, которую начали изучать ученые при появлении соответствующих технологий. Сейчас она хорошо изучена, и большинство параметров установлены с максимальной точностью.

Характеристики млечного пути выглядят следующим образом:

  • относится к типу спиральных галактик;
  • вместе с близлежащими скоплениями входит в Местную группу;
  • диаметр Млечного Пути равен примерно 100 тысяч световых лет;
  • галактика насчитывает от 200 до 400 млрд звезд;
  • Солнце расположено в отдалении от центра на 27 тысяч световых лет;
  • Солнечная система вращается вокруг галактического центра со скоростью 230 км/с;
  • общая масса объектов Млечного Пути составляет полтора триллиона солнечных масс.

Нужно понимать, что из-за большого размера характеристики могут иметь погрешность.

Структура и состав Млечного пути

Структура Млечного Пути
Структура Млечного Пути

В центре галактики находится яркое ядро, состоящее из миллиардов звезд. Его размер трудно измерить, но ученые полагают, что протяженность составляет несколько тысяч парсек (1 пар = 30,86 трлн км). Также существует мнение, что в центре Млечного Пути располагается черная дыра.

Через середину галактики проходит перемычка длинною в 27 тысяч световых лет. Причем она располагается под углом в 44 градуса относительно Солнца. Млечный Путь состоит преимущественно из звезд, пыли, газа и созвездий. Причем молодые объекты удалены от центра.

Вокруг Млечного Пути находится темное гало, где присутствуют карликовые галактики и звездные скопления. Они подвергаются влиянию столь большого объекта и вращаются относительно него.

Рукава движутся вокруг центра, представляя собой спиральный диск. Из-за этого галактика является довольно плоской, если наблюдать ее сбоку. Выделяют пять основных рукавов:

  • Лебедя;
  • Центавра;
  • Стрельца;
  • Ориона;
  • Персея.

Солнечная система располагается в рукаве Ориона, ближе к внутренней стороне.

Размер

Принято считать, что диаметр Млечного Пути составляет 100 000 световых лет, а в ширину – 1000 световых лет. Однако несколько лет назад ученые из Канарского института провели детальное исследование и установили, что протяженность галактики может составлять 200 000 световых лет.

В 2020 году астрофизики завершили новое исследование, по результатам которого новый диаметр Млечного Пути может составлять 1 900 000 световых лет. Однако данная информация еще не подтверждена.

Число звезд – Сколько звезд в Млечном пути?

В состав Млечного Пути входит примерно 400 миллиардов звезд, большая часть из которых находится в прилегающих рукавах. Помимо них в галактике содержатся от 25 до 110 миллиардов бурых карликов. Их яркости и размеров недостаточно, чтобы отнести к полноценным звездам.

Масса

В состав Млечного Пути входят миллиарды звезд
В состав Млечного Пути входят миллиарды звезд

Вокруг Млечного Пути, в гало, содержится темная материя, которая и составляет большую часть массы. Из-за этого ученым трудно вычислить точное значение. В 2009-ом году считалось, что масса галактики составляет 6 * 10’42 кг.

Но спустя 10 лет были проведены более точные исследования. В 2019-ом было доказано, что на протяженности в 130 000 световых лет этот параметр в 2 раза больше.

Диск

Диск Млечного Пути
Диск Млечного Пути

Чтобы более детально изучить диск Млечного Пути, ученые до сих пор разрабатывают универсальные технологии. Благодаря этому удается наблюдать объекты на больших расстояниях и получать новые сведения.

Диск имеет протяженность в 100 000 световых лет и постоянно вращается, причем в определенных областях делает это по-разному. В центре объекты находятся в статичном состоянии, но при отдалении некоторые звезды начинают двигаться со скоростью 200-230 км/с, а то и быстрее.

Плоский диск состоит преимущественно из молодых звезд, возраст которых не больше нескольких миллиардов лет. Возраст самих же рукавов составляет 10 миллиардов лет. На отдалении от Млечного Пути располагаются более взрослые объекты.

Ядро

Ядро Млечного Пути
Ядро Млечного Пути

В центре Млечного Пути расположено большое шарообразное уплотнение длинною в 27 тысяч световых лет, называемое балджем. Предположительно, в нем располагаются большая черная дыра Стрелец А и еще одна средних размеров. Они окружены звездами, которые и заставляют ядро светиться.

Через центр галактики пролегает перемычка, состоящая в основном из красных звезд, являющихся очень старыми. В 2016-ом году японские астрономы обнаружили на расстоянии в 200 световых лет от нее гигантскую черную дыру, масса которой равна ста тысячам Солнц. А спустя два года были открыты 12 систем, находящихся рядом с ядром, внутри которых также могут располагаться черные дыры.

Рукава

Рукава Млечного Пути
Рукава Млечного Пути

Поскольку Млечный Путь – спиральная галактика, у нее имеются рукава, лежащие в дисковой плоскости. Вокруг них находится гало, также называемое “короной”. Поскольку Солнечная система находится в рукаве Ориона, внутри диска, ученые не могут взглянуть на его структуру со стороны.

Однако продвинутые исследования с использованием свойств водорода помогают составить теоретическую картину того, как выглядят рукава. Предполагается, что они плотно расположены друг к другу, более того, среди них могут быть двойные, имеющие общую область. А не так давно астрономы выдвинули теорию, что Млечный Путь может иметь четырехрукавную структуру.

Гало

Гало находится вокруг диска
Гало находится вокруг диска

Гало окутывает диск Млечного Пути и имеет сферическую форму. Его протяженность в разные стороны по оценкам составляет от 5 до 10 тысяч световых лет. В нем находятся звезды и скопления большого возраста.

Предположительно гало образовалось 12 миллиардов лет назад. На это указывают старые скопления, включающие в себя до миллиона звезд. Все имеющиеся объекты внутри сферы вращаются по вытянутым орбитам, находясь под влиянием диска. Они могут двигаться в разных направлениях, но их скорость всегда невысока. И если в последнем содержится немало газа и пыли, из которых образуются объекты, то в гало они практически полностью отсутствуют. Из-за этого его структура является полностью сформированной, и в ней не появляются новые звезды.

Светимость

Как и большинство объектов во Вселенной, Млечный Путь имеет определенную яркость, которая равна примерно 21 m. Такое же значение получится, если совместить свет от 10 миллиардов Солнц. Аналогичное свечение испускает лампочка, мощность которой составляет 8,3 * 10’36 Вт.

Место Млечного пути во Вселенной

Млечный Путь и другие галактики
Млечный Путь и другие галактики

В 2015-ом году ученые из гавайского Астрономического института решили определить точное расположение Млечного Пути во вселенной. Помимо того, что галактика относится к Местной группе, она входит в Ланиакею. Это область протяженностью в 500 миллионов световых лет, где находятся сотни тысяч звездных скоплений.

Но Ланиакея далеко не крупнейший объект во Вселенной. Она является лишь частью сверхскопления Кита, который, в свою очередь, входит в группу Рыб – пространственных областей, где сосредоточено огромное количество галактик.

Ученые до сих пор не могут точно отследить движение объектов внутри Ланиакеи. На данный момент считается, что Млечный Путь постепенно уходит вглубь скопления.

Галактика Млечный Путь и что ее окружает

Пример галактической группы
Пример галактической группы

С тех пор, как произошел Большой Взрыв, и образовалась Вселенная, все объекты в пространстве находятся в непрерывном движении. Некоторые являются настолько древними, что уже успели пройти большую часть своего пути, а другие еще только начинают формироваться.

Всего лишь пару веков назад астрономы полагали, что Млечный Путь – это и есть Вселенная, и за его границами нет ничего. Но изобретение более современных телескопов позволило узнать, что существуют и другие галактики.

Млечный Путь окружают объекты, входящие в состав Местной группы. Самым крупным из них считается Андромеда, размеры которой в два раза больше. Также в отдалении находится спиральная галактика Треугольника. Вокруг данных объектов располагаются их спутники. Они представлены в виде карликовых скоплений, которые движутся вокруг.

В состав Местной группы также входят неправильные и эллиптические галактики, лежащие в определенных созвездиях.

Класс и общее строение

Изображение Млечного Пути с выраженными рукавами
Изображение Млечного Пути с выраженными рукавами

По классу Млечный Путь относится к спиральным галактикам с пролегающей через центр перемычкой. Данный тип считается самым распространенным во Вселенной. Спиральные составляют примерно 56% от общего количества галактик, и 65% из них имеют перемычку.

В центре Млечного Пути располагается активное ядро, выпускающее в пространство большое количество энергии. Вокруг него сосредоточен диск, состоящий из газа, пыли и объектов, вращающихся на большой скорости. Возле центра располагается балдж, через который проходит перемычка. Он состоит из большого количества гигантских звезд.

Через балдж проходит перемычка, к которой прикреплены рукава. В ней сосредоточено большое количество газа, из-за чего здесь до сих пор появляются новые звезды. Объекты внутри рукавов вращаются с разными скоростями, причем ту область, где располагается Солнечная система, можно назвать самой спокойной. Здесь отсутствуют большие скопления галактической пыли, которые отрицательно влияют на звезды и планеты.

Вокруг видимого диска Млечного Пути располагается гало – гигантская сферическая область, в которой встречаются разовые скопления. Они также движутся относительно центра галактики, но гораздо медленнее и хаотичнее, нежели объекты внутри диска. Не так давно астрономы установили, что скопления внутри гало – это бывшие карликовые галактики, которые поглотил Млечный Путь.

Теоретические модели нашей галактики

Эдвин Хаббл, внесший большой вклад в изучение космоса
Эдвин Хаббл, внесший большой вклад в изучение космоса

Еще в древности ученые полагали, что звезды на ночном небе являются частью единого целого, и все они движутся под взаимным влиянием. Однако технологий того времени не хватало, чтобы построить точную модель галактики. Лишь в 1700-ом году Уильям Гершель смог доказать, что Млечный Путь имеет форму диска.

Во второй половине XIX века астроном Якобус Корнели Каптейн составил теоретическую модель галактики. Ее протяженность составила 70 тысяч световых лет. Также ученый установил, что Солнечная система не возле ядра, а в стороне от него.

В первой половине XX века Эдвин Хаббл определил, что галактики двигаются в пространстве. Также он разделил их на спиральные и эллиптические. Данных сведений хватило, чтобы в будущем определить тип Млечного Пути и составить его модель, которая является максимально достоверной.

Место Солнца в галактике

Расположение Солнца в галактике
Расположение Солнца в галактике

Как уже говорилось выше, Солнечная система располагается не в ядре Млечного Пути. Солнце появилось между рукавами Стрельца и Персея. Их спиральные ветви отдалены на 4 тысячи световых лет.

Солнечная система размещается ближе к краю галактического диска, нежели к центру. Ее отдаление от последнего составляет примерно 28 тысяч световых лет. Солнце постепенно двигается вокруг ядра Млечного Пути, и на полный оборот уходит более 220 млн лет. Это говорит о том, что Земля с момента появления обогнула галактику примерно 30 раз.

Солнце находится в той области Млечного Пути, где спиральные ветви и светила двигаются с одинаковой скоростью. Из-за этого звезда и планеты не подвергаются непрерывному воздействию газа, пыли и других веществ. Ученые считают, что Солнечной системе очень повезло появиться именно в этой области, ведь иначе существование живых существ на Земле было бы невозможным.

Расположение звезд

Изображение Млечного Пути с акцентом на звезды
Изображение Млечного Пути с акцентом на звезды

Любые звезды, которые способен рассмотреть человеческий глаз на небе, находятся в области рукава Ориона. Как правило, при хорошем освещении можно разглядеть примерно 9 тысяч звезд.

Большое количество светил располагается в центре галактики, именно поэтому он испускает такой яркий свет. Далее по диску распределяются более молодые объекты, входящие в состав разных созвездий и относящихся к одному из рукавов.

В гало также имеются звезды, но их количество очень мало по сравнению с теми, что “обитают” в центре. Если скопления в рукавах могут насчитывать по несколько миллиардов, то в темной области счет идет на миллионы. Причем основная часть звезд в гало уже прожила большую половину своей жизни, и они считаются очень старыми.

История и будущее Млечного Пути

По оценкам, Млечному Пути более 13 миллиардов лет
По оценкам, Млечному Пути более 13 миллиардов лет

Ученые не могут назвать точный возраст Млечного Пути, но галактика считается довольно древней. Доказательством тому является звезда HD 140283. Она находится в ее области и лишь на 100 млн лет младше, чем Вселенная.

Было установлено, что все вещества, которые находятся в пространстве Млечного Пути и входят в состав его светил, уже раньше принадлежали другим звездам. Однако последние просуществовали недолго и взорвались. Выброшенные в атмосферу газы постепенно притягивались, пока не образовали галактику.

Когда Млечный Путь сформировался, он занялся поглощением своих спутников – карликовых галактик. Даже сейчас его южный полюс постепенно вытягивает газы из обоих Магеллановых облаков.

По данным ученых, галактика уже прожила половину отведенного ей времени. В ее областях практически не осталось газа для формирования новых звезд. Однако последние еще достаточно молоды, поэтому смогут существовать долгое время. Ожидается, что гаснуть светила начнут примерно через 5 млрд лет. И тогда Млечный Путь начнет сближаться с Андромедой. Обе галактики осуществят взаимное поглощение, однако из-за больших размеров у последней больше шансов выйти победителем из этого противостояния.

Но астрономы не гарантируют, что события будут развиваться по этому сценарию. Учитывая, что до них еще несколько миллиардов лет, за этот период времени все может кардинально измениться.

Мифология

Во многих культурах есть свои мифы о появлении Млечного Пути
Во многих культурах есть свои мифы о появлении Млечного Пути

В мифологиях разных стран имеются свои легенды о появлении Млечного Пути. В некоторых арабских государствах есть история о боге Ваагне, который украл солому у Баршама и скрылся от него на небе. Убегая, он постепенно терял ветки и тростинки, которые и образовали галактику.

В Венгрии верят в то, что звезды Млечного Пути – это искры из под копыт коня Атиллы, который спустился с неба, чтобы помочь секеям. В Индии есть поверье, что галактика образовалась в результате того, что розовая корова пролила молоко на небо. В Китае и Японии есть мифы, что Млечный Путь – это река, разлившаяся по небу. В маорийской мифологии его считали лодкой, на которой Боги плывут по небу.

Индейцы были убеждены, что галактика состоит из пепла. Его специально рассыпала девушка, которая хотела показать воинам дорогу домой. В Финляндии верили, что Млечный Путь образовался в результате птичьих полетов по небу. Также и другие страны нередко связывают появление галактики с пернатыми и их возможностью летать.

Источник: kipmu.ru

Этимология

Название Млечный Путь распространено в западной культуре и является калькой с лат. via lactea «молочная дорога», которое, в свою очередь, калька с др.-греч. ϰύϰλος γαλαξίας «молочный круг». Название Галактика образовано по аналогии с др.-греч. γαλαϰτιϰός «молочный». По древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.

В советской астрономической школе галактика Млечный Путь называлась просто «наша Галактика» или «система Млечный Путь»; словосочетание «Млечный путь» использовалось для обозначения видимых звёзд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь.

Вне западной культуры имеется масса других названий Млечного Пути. Слово «Путь» часто остаётся, слово «Млечный» заменяется на другие эпитеты.

Структура Галактики

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3·1012 масс Солнца, или 6·1042 кг. Новая минимальная оценка определяет массу галактики всего в 5·1011 масс Солнца. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.

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 звезды и звездные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звезд. Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он распределен неравномерно, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднородных по структуре облаков, протяженностью свыше нескольких тысяч световых лет, к небольшим облакам размерами не более парсека.

Ядро

В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (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 имеют сверхмассивные чёрные дыры в своем ядре.

Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержится многие тысячи. Расстояния между звездами 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 звезд Галактики не зависит в значительной степени от их расстояния до центра. Далее от центральной перемычки к внешнему кругу, обычная скорость обращения звезд 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 темной 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 звезд, 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

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

Галактическое гало имеет сферическую форму, выходящую за пределы галактики на 5—10 тысяч световых лет, и температуру около 5·105 K. Галактический диск окружен сфероидным гало, состоящим из старых звезд 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 звезд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут содержать до миллиона звезд. 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 темная материя, которая формирует гало темной материи массой примерно 600 — 3000 миллиардов M☉. Гало темной материи сконцентрировано в направлении центра галактики.

Звезды и звездные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Так как вращение отдельных звезд происходит несколько беспорядочно (то есть скорости соседних звезд могут иметь любые направления), гало в целом вращается очень медленно.

История открытия Галактики

Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна обращается вокруг Земли, спутники планет-гигантов образуют свои, богатые телами, системы. На более высоком уровне, Земля и остальные планеты обращаются вокруг Солнца. Возникал естественный вопрос: не входит ли и Солнце в систему ещё большего размера?

Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил в XVIII веке английский астроном Уильям Гершель. Он подсчитывал количество звёзд в разных областях неба и обнаружил, что на небе присутствует большой круг (впоследствии он был назван галактическим экватором), который делит небо на две равные части и на котором количество звёзд оказывается наибольшим. Кроме того, звёзд оказывается тем больше, чем ближе участок неба расположен к этому кругу. Наконец обнаружилось, что именно на этом круге располагается Млечный Путь. Благодаря этому Гершель догадался, что все наблюдаемые нами звёзды образуют гигантскую звёздную систему, которая сплюснута к галактическому экватору.

Вначале предполагалось, что все объекты Вселенной являются частями нашей Галактики, хотя ещё Кант высказывал предположение, что некоторые туманности могут быть галактиками, подобными Млечному Пути. Ещё в 1920 году вопрос о существовании внегалактических объектов вызывал дебаты (например, известный Большой спор между Харлоу Шепли и Гебером Кёртисом; первый отстаивал единственность нашей Галактики). Гипотеза Канта была окончательно доказана лишь в 1920-х годах, когда Эрнсту Эпику и Эдвину Хабблу удалось измерить расстояние до некоторых спиральных туманностей и показать, что по своему удалению они не могут входить в состав Галактики.

Расположение Солнца в Галактике

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 звездами 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 звезд происходит с другой закономерностью, поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них. Единственное место, где скорости звезд 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.

Эволюция и будущее Галактики

Возможны столкновения нашей Галактики с иными галактиками, в том числе со столь крупной, как галактика Андромеды, однако конкретные предсказания пока невозможны ввиду незнания поперечной скорости внегалактических объектов.

Согласно опубликованном в сентябре 2014 года данным, по одной из моделей, через 4 млрд лет Млечный Путь «поглотит» Большое и Малое Магеллановы Облака, а через 5 млрд лет сам будет поглощён Туманностью Андромеды.

Модель

100 000 Звезд — Творческий проект компании Google по визуализации галактики Млечный Путь

Источник: aboutspacejornal.net


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.