Планетна земя Слънчева системаи всички звезди видими с просто око   са в Галактика на Млечния път, представляваща спирална галактика с джъмпер, имаща две изразени ръкави, започващи в краищата на джъмпера.

Това беше потвърдено през 2005 г. от космическия телескоп „Лиман Спицер“, който показа, че централният джъмпер на нашата галактика е по-голям, отколкото се смяташе досега. Спирални галактики   с джъмпер - спираловидни галактики с джъмпер ("лента") от ярки звезди, излизащи от центъра и пресичащи галактиката в средата.

Спиралните клони в такива галактики започват в краищата на джъмперите, докато в обикновените спирални галактики те излизат директно от ядрото. Наблюденията показват, че около две трети от всички спирални галактики имат джъмпер. Според съществуващите хипотези джъмперите са центрове на образуване на звезди, подпомагащи раждането на звезди в техните центрове. Предполага се, че чрез орбитален резонанс те преминават газ от спирални клони през себе си. Този механизъм осигурява притока на строителен материал за раждането на нови звезди. Млечният път заедно с галактиката Андромеда (M31), Триъгълникът (M33) и повече от 40 по-малки спътникови галактики образуват Местната група галактики, която от своя страна е включена в суперкластера Дева. „Използвайки инфрачервено изображение от телескопа„ Спицер “на НАСА, учените са установили, че елегантната спирална структура на Млечния път има само две преобладаващи рамена от краищата на централната лента на звездите. Преди това нашата галактика има четири основни рамена.“

http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% без повторение rgb (29, 41, 29); "\u003e Галактическа структура

На външен вид галактиката прилича на диск (тъй като по-голямата част от звездите е под формата на плосък диск) с диаметър около 30 000 парсека (100 000 светлинни години, 1 квинтилион километър) с прогнозна средна дебелина на диска около 1000 светлинни години, изпъкналостта в центърът на диска е 30 000 светлинни години. Дискът е потопен в ореол със сферична форма, а около него - сферична корона. Центърът на ядрото на галактиката е в съзвездието Стрелец. Дебелината на галактическия диск на мястото, където се намира Слънчева система   с планетата Земя, е 700 светлинни години. Разстоянието от Слънцето до центъра на Галактиката е 8,5 килограма парсек (2,62.1017 км, или 27 700 светлинни години). Слънчева система   разположен на вътрешния ръб на ръкава, наречен ръкава на Орион. В центъра на Галактиката, очевидно, има свръхмасова черна дупка (Стрелец А *) (около 4,3 милиона слънчеви маси), около която, уж, се върти черна дупка със средна маса от 1000 до 10 000 слънчеви маси и период на въртене около 100 години. и няколко хиляди сравнително малки. Галактиката съдържа, според най-ниската оценка, около 200 милиарда звезди (съвременните оценки варират от предположения от 200 до 400 милиарда). Към януари 2009 г. масата на Галактиката се изчислява на 3.1012 слънчеви маси, или 6.1042 кг. Основната част от Галактиката се съдържа не в звезди и междузвезден газ, а в неосветляващ ореол от тъмна материя.

В сравнение с ореола, галактическият диск се върти забележимо по-бързо. Скоростта на въртенето му не е еднаква на различни разстояния от центъра. Бързо се увеличава от нула в центъра до 200-240 км / с на разстояние 2 хиляди светлинни години от него, след това леко намалява, нараства отново до приблизително същата стойност и след това остава почти постоянна. Проучването на особеностите на въртенето на диска на Галактиката даде възможност да се оцени неговата маса; оказа се, че тя е 150 милиарда пъти повече от масата на Слънцето. възраст Галактики на Млечния път   е равно на13 200 милиона години, почти толкова стари, колкото Вселената. Млечният път е част от Местната група галактики.

http://s.dreamwidth.org/img/styles/nouveauoleanders/titles_background.png) 0% 50% без повторение rgb (29, 41, 29); "\u003e Местоположение на Слънчевата система

Слънчева система   разположен на вътрешния ръб на ръкава, наречен ръкава на Орион, в покрайнините на Местния Суперкластер, който понякога се нарича още Супер Дева Клъстер. Дебелината на галактическия диск (на мястото, където се намира Слънчева система с планетата Земя) е 700 светлинни години. Разстоянието от Слънцето до центъра на Галактиката е 8,5 килограма парсек (2,62.1017 км, или 27 700 светлинни години). Слънцето е разположено по-близо до ръба на диска, отколкото до центъра му.

Заедно с други звезди Слънцето се върти около центъра на Галактиката със скорост 220-240 км / сек, правейки една революция за около 225-250 милиона години (което е една галактическа година). Така през целия период на своето съществуване Земята прелетя около центъра на Галактиката не повече от 30 пъти. Галактическата година на галактиката е 50 милиона години, периодът на циркулация на джъмпера е 15-18 милиона години. В близост до Слънцето е възможно да се проследят участъци от две спираловидни рамена, които са на около 3 хиляди светлинни години, отдалечени от нас. Според съзвездията, в които се наблюдават тези области, им е дадено наименованието ръкав Стрелец и Персей. Слънцето е разположено почти в средата между тези спираловидни клони. Но сравнително близо до нас (по галактически стандарти) в съзвездието Орион преминава още един, не много ясно определен ръкав - ръкава на Орион, който се счита за издънка на едно от основните спирални рамена на Галактиката. Скоростта на въртене на Слънцето около центъра на Галактиката почти съвпада със скоростта на вълната на уплътняване, образуваща спирално рамо. Тази ситуация е нетипична за Галактиката като цяло: спиралните рамена се въртят с постоянна ъглова скорост, като спици в колела, а движението на звезди става с различна регулярност, така че почти цялата звездна популация на диска или попада в спирални рамена, или пада от тях. Единственото място, където скоростите на звездите и спиралните рамена съвпадат, е така нареченият кръгообразуващ кръг и именно върху него се намира Слънцето. За Земята това обстоятелство е изключително важно, тъй като в спиралните рамена протичат насилствени процеси, образуващи мощна радиация, разрушителна за всички живи същества. И никаква атмосфера не би могла да го предпази от това. Но нашата планета съществува на сравнително спокойно място на Галактиката и стотици милиони (или дори милиарди) години не са били изложени на тези космически катаклизми. Може би затова животът може да се роди и спаси на Земята, чиято е възрастта 4,6 милиарда години. Подредбата на Земята във Вселената в серия от осем карти, които показват, отляво надясно, започвайки от Земята, движейки се в Слънчева система, до съседните звездни системи, до Млечния път, до местните галактически групи, доместни суперкластери Дева, в нашия местен суперкластер и завършва в наблюдаваната вселена.

Слънчева система: 0,001 светлинни години

Съседи в междузвездното пространство

Млечен път: 100 000 светлинни години

Местни галактически групи

Локално над клъстера Дева

местен над струпване на галактики

Наблюдавана Вселена

„Слънчевата система е част от Млечния път - спирална галактика с диаметър около 30 хиляди парсека (или 100 хиляди светлинни години) и състояща се от около 200 милиарда звезди. Слънчевата система е разположена близо до равнината на симетрия на галактическия диск (20-25 парсекса по-високо, тоест северно от него), на разстояние около 8 хиляди парсека (27 хиляди светлинни години) от галактическия център (почти равно разстояние от центъра на галактиката и нейния ръб), в покрайнините на ръцете на Орион, едно от галактическите рамена на Млечния път. Ъгълът между равнината на еклиптиката и равнината на симетрия на галактическия диск е 60 °.

Слънцето се върти около галактическия център в почти кръгова орбита със скорост около 254 км / сек (посочена през 2009 г.) и прави пълна революция за 200 милиона години. Този период от време се нарича галактическа година. "("Слънчевата система." От Wikipedia, безплатната енциклопедия ).

  Млечният път и нашето място в него

„Какъв тип Хъбъл принадлежи на нашата галактика? Фактът, че най-вероятно е била спирала, се подозираше дълго време, но за доказателство дълго липсваха факти за наблюдение. Преди сто години беше известно следното: ние живеем в гигантска звездна система със стотици милиарди звезди; тази система, грубо казано, има формата на сплескан диск с диаметър около 30 kpc (100 хиляди светлинни години). Центърът на системата е в съзвездието Стрелец.

Слънцето се намира доста далеч от центъра на системата, но почти точно в равнината на галактическия екватор. Последното обстоятелство не трябва да ни радва, тъй като именно в екваториалната равнина на Галактиката се намират плътни облаци прах. За екстрагалактичните обекти отдавна е известна "зоната на избягване", която се простира на 20 градуса от двете страни на галактическия екватор - други галактики практически не се наблюдават в тази зона.

Не защото ги няма, а защото прахът им пречи да видят. Поглъщането на светлина в праховия слой на Галактиката е чудовищно, така че „далекогледството“ на най-големите оптични телескопи близо до галактическия екватор е малко. Отвъд праховия слой или под забележим ъгъл спрямо него е друг въпрос.

В резултат на това не можем да видим (в оптичния обхват) центъра на Галактиката. Освен това не можем да разгледаме спиралните рамена на Галактиката - по същата причина, че е невъзможно да видите саундтрака на стар винилов запис, ако го държите за себе си строго с ребро. На финала на известния роман I.A. Земляните на Ефремов „Мъглявина Андромеда“ получават прекрасен подарък от интелигентните обитатели на Големия Магеланов облак - картина на нашата Галактика от страната на гореспоменатия БМО. И въпреки че нашата Галактика е извадена от неудобен завой, стойността на такъв подарък е изключително голяма.

Но засега - уви, ние не знаем нищо за съществуването на екстрагалактични цивилизации, нито за желанието им да установят контакт с нас. Тъй като множеството цивилизации във Вселената изобщо не е доказано, по-разумно е да не чакаме подаръци от добрите и незаинтересовани „Андромедани“, а сами да потърсим отговорите. Те бяха открити главно с помощта на инфрачервена и радиоастрономия.

Не може да се каже, че праховата материя е напълно прозрачна за електромагнитните вълни в инфрачервения диапазон, но абсорбцията им в инфрачервения диапазон е много по-малка, отколкото в оптичната. Използвайки инфрачервени телескопи, можем да видим галактическия диск почти през, да проучим ядрото на галактиката, да открием екстрагалактични обекти, скрити от нас от дебелината на праховия диск и пр. Това обаче не ни доближава много до разкриването на спиралната структура на Млечния път.

Наличието на спирални рамена е по-удобно да се фиксира в радио обхвата. Известно е, че в спиралните ръце са концентрирани не само групи от млади звезди, но и материята, която отива към тяхното създаване - облаци от газ. За простота приемаме, че газът се състои изключително от водород, който, както знаете, има абсорбционна линия при дължина на вълната 21 cm.

Ако газът се движи спрямо нас, тогава линията на абсорбция ще се измести в съответствие с ефекта на Доплер. Радиалната скорост на всяко рамо спрямо нас е различна, следователно, когато наблюдаваме отдалечен радиоизточник (например пулсар, разположен някъде на ръба на Галактиката), ще получим в неговия спектър няколко линии на поглъщане на водород, изместени една спрямо друга, и техният брой ще бъде равен на броя на спиралните рамена между радиоизточник и нас.

Реалната картина, разбира се, е много по-сложна, но принципът е ясен. Можем да преброим броя на спиралните рамена по посока на всеки отдалечен радиоизточник, разположен близо до галактическата равнина. По-точно можем да определим само колко пъти радиоизлъчването, което стигна до нас, пресече ръцете, но не можем да кажем колко спираловидни рамена са в Галактиката - в края на краищата лъч може да пресече някой усукан ръкав дори два пъти.

Повечето спирални галактики имат две рамена. Мъглявината на триъгълника (тип Sc) има три основни и дузина фрагментарни. Галактиката M63, известна още като Слънчогледът, има десетки.

Но колко ръкави има Млечния път? Например, ако спектърът на отдалечен източник има четири потапяния в близост до дължина на вълната 21 см, това може също толкова добре да означава, че Галактиката има или 4 рамена, или 2, но по-дълги и по-усукани. Или може би повече от четири, но по-малко усукани?

Или само една, но обвита около ядрото 4 пъти?

Този проблем беше, меко казано, не лесен. Ключът към решението е даден от работата на Уолтър Бааде върху 100-инчов рефлектор през 1945-1949 г. Бааде откри, че в мъглявината на Андромеда в спиралните рамена са съсредоточени предимно горещи звезди с висока светимост и емисионни мъглявини, както и прах и свръхзащити от неионизиран газ.

Сега беше необходимо да се свърши чудесна работа за определяне на разстоянията до тези обекти в Млечния път - работата е изключително трудна, скрупульозна и изпълнена с грешки. В допълнение, зоната, скрита от ядрото на Галактиката, остана (и все още остава) недостъпна - неслучайно се нарича „Zona Galactica Incognita“.

Към днешна дата обаче астрономите са начертали спираловиден модел на Млечния път с висока степен на увереност. Оказа се, че нашата Галактика е от тип SBb, тя има лента с дължина 7-8 kpc, от всеки край на която има две спираловидни рамена (има общо четири от тях) с ъгъл на усукване 10-12 градуса. Galaxy M109 като цяло е подобен на нашия Galaxy.

Възможно е да има пръстен с диаметър, равен на диаметъра на шината. И в двете галактики има „местни рамена“ - клони от главните спирални рамена. Слънцето се намира в един от тези клонове на разстояние около 8 kpc от центъра на Галактиката.

Значи Млечният път е голяма, но по-скоро типична спирална галактика. Като такъв би трябвало да има два вида звездни популации - сферични и плоски подсистеми   (преди са били наричани звездни популация от I и II тип съответно), Вече посочихме, че издутините на спирални галактики наподобяват облилатните елиптични галактики. Издутините са съставени от звезди, предимно стари, концентрирани към центъра, което също ги обединява с Е-галактиките. Издутините са заобиколени от огромни галактически ореоли, които са тяхното продължение и също се състоят от звезди.

Ореолът на Млечния път се простира далеч отвъд границите му - например е намерена звезда, принадлежаща на ореола, разстоянието до която се изчислява на 400 хиляди Ст. години. Формата на ореола е леко сплескан сфероид. Концентрацията на звезди в него е незначителна в сравнение с издутината и намалява, когато се приближава до краищата на ореола. Човек може да си представи какво щяхме да видим, ако Слънцето беше една от звездите на ореола!

Малко вероятно е дори една звезда да украси нощното ни небе, но зрелището на Галактиката, разпространяващо се по небето, несъмнено би било най-пленителното нещо.

Въпреки че, разбира се, дори теоретично не бихме могли да бъдем. В края на краищата звездите, които го съставят, са подземни джуджета, родени от лошо тежки елементи от газовата среда и очевидно нямат земни планети.

Сферичната подсистема включва   също някои променливи звезди и най-важното - кълбовидни клъстери, които не показват забележима концентрация към галактическата равнина, но са много силно концентрирани към центъра. Млечният път е заобиколен от кълбовидни клъстери, като рояк от молци. Общо в Галактиката има около 150 от тях, но, разбира се, не всички са отворени. Типичен кълбовиден клъстер е кръгла или леко сплескана сфероидна формация, състояща се от стари звезди (под-джуджета) и различаваща се от елиптичните галактики само по размер (от 11 до 590 бр) и брой звезди.

В типичен кълбовиден клъстер има 100 хиляди звезди, понякога няколко милиона, докато в „нормалната“ Е-галактика има поне милиарди от тях.

Кълбовидните клъстери изиграха важна роля за откриването на въртенето на Галактиката. През 1925 г. е установена странна асиметрия по посока на движение на кълбовидни клъстери: всички те се движат в една посока, а скоростите им са много високи, поне в сравнение с правилните скорости на звездите, близки до Слънцето - около 200 км / с. Малка част от звезди също има висока скорост и показва същата асиметрия на движение. Скоро шведският астроном Б. Линдблад обясни това с това две подсистеми на звездната популация на Галактиката - сферична и плоска - се въртят по различен начин .

И точно така, звездите на галактическия диск се движат около центъра на галактиката. Слънцето прави пълна революция за приблизително 200 милиона години.

Като цяло ситуацията с въртенето на спиралните галактики остава неразбираема за известно време: и в каква посока те се въртят всъщност? Спиралните клони се усукват по време на въртене или, обратно, отвиват? Вътрешни съображения (например наблюдение на водата, която се влива в отводнителния отвор на ваната) предполагат, че клоните са най-вероятно усукани, но все още няма пълна яснота. На пръв поглед въпросът беше решен тривиално: трябва да вземете спирала, обърната към нас под остър ъгъл и да получите спектър на един от нейните ръбове - посоката на Доплеровото изместване веднага ще посочи посоката на въртене.

Не всичко обаче е толкова просто - не знаем дали галактиката е обърната „нагоре“ или „надолу“ към нас. За да разреша този проблем, трябваше да потърся галактика, в която, първо, ясно се разграничава спираловидният модел, и второ, екваториалната лента на прашната материя е не по-малко ясно видима. Само в такава галактика е ясно къде е "върхът" и къде "дъното".

Когато се намери желаната галактика, въпросът беше решен: галактиките се въртят така, че ръцете им да се въртят, а не да се въртят. Здрав разум, събран близо до канализацията на ваната, спечели.

Обаче, позволете ми: в края на краищата, по време на съществуването на Галактиката (поне 12 милиарда години, според всякакви съвременни оценки), спиралните клони трябваше да се въртят около центъра на Галактиката няколко десетки пъти! И това не се наблюдава в други галактики, нито в нашата. През 1964 г. К. Лин и Ф. Шуе от САЩ, развивайки идеите на Б. Линдблад, излязоха с теорията, че спиралните рамена не са някакви материални образувания, а плътни вълни от материя, които се открояват на фона на галактиката, главно защото Те са активно звездни изблици, придружени от раждането на звезди с висока светимост.

Въртенето на спиралната ръка няма нищо общо с движението на звезди по галактически орбити. На малки разстояния от сърцевината орбиталните скорости на звездите надвишават скоростта на ръкава, а звездите се вливат в нея отвътре и излизат отвън. На големи разстояния е вярно точно обратното: втулката сякаш се затича към звездите, временно ги включва в състава си и след това ги изпреварва.

Що се отнася до ярките OB звезди, които определят модела на ръкава, те, след като са се родили в ръкава, завършват краткия си живот в него, просто нямат време да напуснат ръкава.

Нищо не може да се каже за причината за появата на спирални рамена, освен че ръцете (и при определени първоначални условия, пръти) възникват при числената симулация на раждането на галактика винаги, ако са посочени достатъчно голяма маса и ъглов импулс. Опитайте се сами да отговорите на въпроса за причината за появата на бавно въртящи се спирални вълни около споменатия отвор за оттичане във ваната. Малко вероятно е нещо, различно от замисленото, да ми дойде на ум: „Смущение…“ Това само по себе си е вярно, но процеси като турбуленция са толкова знаещи специални раздели на математикатакоито описват по разбираем начин защо се случва, ние не се задължаваме, Отбелязваме само, че турбуленцията не винаги е хаос.

Доста често може да създава структури като конвективни клетки (спомняте ли си гранули на повърхността на Слънцето?) Или спирални рамена на галактики.

Само в галактики като Sa (SBa) не виждаме фрагментиране на ръкавите. В галактиките Sb (SBb) и Sc (SBc) ръцете са разпокъсани. Те са разпокъсани в нашата галактика.

Неравномерността на Млечния път, който по същество е най-близкият до нас ръкав, е поразителна и се дължи главно на разпространението на облаци междузвезден прах близо до Слънцето. Най-вече, но не напълно! Известни са истински звездни облаци, в които младите звезди имат генетична връзка помежду си. Например, на разстояние 1,5 kpc от Слънцето в посока на съзвездието Стрелец, има компактен звезден облак с размер около 50 pc.

Известни са и значително по-големи групи млади звезди, които понякога достигат размер 1 kpc и съдържат милиони звезди. Такива групи - техният характерен диаметър около 600 pc - се наричат ​​звездни комплекси.

Звездните комплекси са буквално нанизани на спирални рамена, като мъниста върху конец. Няма съмнение, че те дължат произхода си на притока на голямо количество газ в спиралното рамо и последващите вълни от образуване на звезди. Звездният комплекс съдържа голям брой отворени звездни струпвания, получени в резултат на гравитационното компресиране на малки облаци от газов прах в сравнение с размера на комплекс от десетки до хиляди звезди, няколко звездни асоциации с по-голям размер, както и един или повече звездни агрегати, под които се разбират големи полицентрични асоциации, като тези, наблюдавани в Орион. Разбира се, в един и същ обем на пространството има много по-стари звезди, които не дължат раждането си на този комплекс, а просто пътуват през него.

Една от тези звезди е добре позната ни - това е Слънцето.

През 1879 г. американският астроном Бенджамин Гулд обърна внимание на факта, че ярки звезди   не са равномерно разпределени в небето, а са концентрирани в определена лента или пояс. Не би било изненадващо, ако нейната равнина съвпада с равнината на Млечния път, но факт е, че ъгълът между тях е 18 градуса. Коланът на Гулд е структура във формата на диск (по-точно груб сплескан сфероид), чийто център е на около 150 pc от нас, диаметърът му се изчислява на 750 pc, а възрастта му е 30 милиона години.

Това е типичен звезден комплекс, един от многото и включва 60% от ярките звезди на нашето небе. В него се включва и събрание в Орион с голям брой млади звезди и известната мъглявина. Слънцето със своята орбитална скорост, не много различно от скоростта на въртене на спиралните рамена, ще остане дълго в колана на Гулд.

На въпроса какво въртене на всички подсистеми на Галактиката наоколо,можете да отговорите толкова глупаво, що се отнася до въпроса за произхода на ръкавите:около ядрото. Но какво е галактическото ядро ​​като цяло и ядрото на нашата галактика в частност?

Дълго време беше ясно само, че плътността на звездите в ядрото е с порядък по-голяма, отколкото в тази относителна задна вода, където е Слънцето. Ако в близост до Слънцето звездната плътност е около 0,1 звезди на кубичен парсек, тогава в ядрото има няколко хиляди звезди на кубичен парсек. Вътрешната област на ядрото е с два до три порядъка по-плътна.

Дори директни сблъсъци на звезди могат да възникнат от време на време в ядрото. И представете си нощното небе там! Концепцията за "нощ" ще бъде много относителна при липса на тъмнина - твърде много най-ярките звезди ще изпъстрят небето на безпрецедентно място, а рисунките на съзвездията ще се променят бързо, през живота на едно поколение хипотетични аборигени ...

В края на 50-те години на миналия век е открит радиоизточник в посока на галактическия център, който се нарича Стрелец А. Имаше всички основания да се смята, че той е разположен в самото ядро. Положението на източника беше определено до най-близката десета степен и Уолтър Бааде започна неуспешни опити да открие ядрото в оптичния диапазон - първо на 48-инчовата камера на Шмид с дълги експонации, а след това на 200-инчовия Palomar отражател. Отчаяно Бааде твърди, че поглъщането на светлина пред сърцевината е 9 или 10 величини.

Реалността беше още по-лоша: по-късни изследвания разкриха точков инфрачервен източник на мястото на радиоизточника Стрелец А и се оказа, че оптичното поглъщане на светлината е 27 звездни величини! Трябва да се отбележи, че в момента астрономите могат да открият точков източник на оптично лъчение с около 30-та величина. При разширени източници ситуацията е по-лоша. Но дори и ядрото да е точков източник с яркост -2 "", галактическият прах все пак ще направи ядрото невидимо в оптичния обхват.

Подробни изследвания на ядрото, по-специално проследяването на движението на отделни звезди, се извършват с помощта на инфрачервени телескопи.

Строго погледнато, радиоизточникът Стрелец А се състои от два компонента - западния и източния. Западната е само ядрото на Галактиката, а източната е само млад остатък от Супернова. Изненадващо, в радиуса от 100 pc от центъра на Галактиката бяха открити много признаци на продължаващо образуване на звезди. Въпреки че, ако мислите, това не трябва да ни изненадва. Все още има достатъчно газ в галактиката (~ 10% от материята, която може да бъде открита по съвременни методи).

Сблъсъкът на газови облаци между тях води до загуба на техния въртящ момент, поради което газ (или поне част от него) тече към галактическото ядро. Същото и още по-ефективно се случва, когато газът навлиза в Галактиката отвън. Ако се занимаваме с баланса на газовата материя в Галактиката, тогава се оказва, че годишно маса газ, приблизително равна на слънчевата маса, се изразходва за образуване на звезди и в същото време Галактиката „изсмуква” годишно от междугалактичната среда различни оценки, от 0,2 до и маса на Слънцето

В много по-голям мащаб присвояването на галактиката от чужд газ възниква, когато друга галактика преминава през нея и по време на актове на галактически канибализъм, които ще бъдат разгледани по-долу. С една дума, наличието на газ, подходящ за образуване на звезди в ядрото, е напълно разбираемо.

Фактът, че в центъра на ядрото има супермасивна черна дупка, се подозираше много отдавна, но едва до 2003 г. бяха получени убедителни доказателства. Беше възможно да се проследят орбитите на осем звезди с висока светимост, разположени в близост до галактическия център. Орбиталните им скорости са толкова високи, че няма нужда да завещаваме продължаването на изучаването на техните движения на следващите поколения астрономи.

Една от тези звезди има период на революция само 15 години. През 1999 г. друга звезда се ускори със скорост 9 хиляди км / сек на разстояние само 60 AU. от централния обект на галактиката. Орбитите на всички осем проследени звезди са елиптични, техните параметри са открити, което означава, че масата на централния обект може да бъде изчислена с помощта на третия закон на Кеплер. Тя е около 3 милиона пъти по-голяма от масата на слънцето.

Нищо освен черна дупка, такъв обект не може да бъде.

Черната дупка в центъра на нашата Галактика е доста скромна маса за такива обекти и много тиха в сравнение с активните ядра на някои галактики. Материята, погълната от черната дупка, „крещи от ужас“, превръщайки до 15% от масата си в радиация. Разбира се, електромагнитният „вик“, състоящ се от квант на силно излъчване, е по-силен, колкото повече материя попада в черна дупка.

Няма съмнение, че в миналото, когато в центъра на все още млада Галактика имаше много по-дифузна материя, нейното „централно чудовище“ се държеше много по-активно.

Но обратно към галактическата периферия. През последните години на обществеността стана широко известно понятието „тъмна енергия“ и „тъмна материя“. Тази тъмна материя не е в смисъл, че не предава радиация, а във факта, че „ясно е, че е тъмна материя“. Той просто позволява на всяко излъчване да премине безпрепятствено, без никакво взаимодействие с него или с материята, с изключение на единственото взаимодействие - гравитационното.

Има ли тъмна материя в нашата галактика?

Да, има и масата му е поне няколко пъти по-голяма от масата на видимото вещество. От известно време астрономите започват да забелязват, че с въртенето на периферните части на спиралните галактики се случва нещо несъчетаемо. В близост до центъра с въртене, всичко е наред: издутината на нашата галактика се върти като твърдо вещество до разстояние 1 kpc от центъра   (с изключение на най-вътрешните региони, където влиянието на „централното чудовище“ е силно), тоест скоростта на орбиталното движение на звезди нараства линейно с разстояние от центъра , Освен това линията на скоростта на въртене на графиката се огъва и се предполага, че тя намалява в съответствие с закона на Кеплерия, когато се приближава до ръба на галактиката.

Това е разбираемо: ако определен обект, например звезда или облак от молекулен водород, е близо до ръба на галактиката, тогава гравитационните сили трябва да действат върху този обект главно в една посока - до галактическия център, а привличането от по-далечната периферия вече може да бъде пренебрегнато.

Реалността обаче отново донесе астрономите изненада и може би не е приятна. Строга и красива формула за орбиталните скорости на галактическите обекти, получена от забележителния холандски астроном Дж. Оорт, изведнъж „накуцва” на големи разстояния от центъра. . Оказа се, че периферните области на много спирални галактики, включително нашата, се въртят с много по-висока скорост, отколкото предписва формулата на Оорт. Със сигурност вървине за скоростта на въртене на спиралната шарка, но   за истинските орбитални скорости на звезди, газови облаци и т.н.. Грешката беше изключена: в края на краищата е по-лесно да се определи радиалната скорост на една или друга част на галактиката, която е обърната към нас чрез ръб, просто чрез Доплерово изместване.

За Млечния път да го направиш е по-трудно, но и не толкова горещо какъв е проблемът.

Единственото разумно обяснение беше следното:галактиките - поне спиралните - са много по-масивни и по-дълги, отколкото се смяташе . Наблюдаваната част от галактиките - само "върхът на айсберга."Реалните размери на галактиките са няколко пъти по-големи от техните видими размери. и огромна, не проявяваща се, различна от гравитацията, тъмната материя обгражда видимата материя, като плът от слива заобикаля кост.

  Физическата същност на тъмната материя все още не е ясна. , въпреки че няма недостиг на хипотези. И каквоВселената отново ни хвърли гатанка сред онези, които ни принуждават да преразгледаме предишните си идеи за Вселената. , Не за първи път и очевидно не за последен път. "(„Млечният път и нашето място в него“ ).

Нашата галактика и мястото на слънцето в нея

През 17 век, след изобретяването на телескопа, за първи път учените осъзнават колко голям е броят на звездите в космическото пространство. През 1755 г. немският философ и натуралист Имануел Кант предложи звездите да формират групи в космоса, точно както планетите съставят Слънчевата система. Тези групи той нарече "звездни острови". Според Кант, един от безброй острови е Млечният път - огромен куп звезди, гледани в небето като ярка мъглива ивица. На древногръцки език думата „галактикос“ означава „млечен“, „млечен“, затова Млечния път и звездни системи като него се наричат ​​галактики.

Предположението на Кант се потвърждава от метода на звездни изчисления, който за първи път е приложен в края на XVIII век. Английският астроном Уилям Хершел. Същността на този метод се състои в сравняване на броя на звездите, попадащи в едни и същи области на различни разстояния от равнината на Млечния път. Такива изчисления бяха правени многократно и доведоха до следните основни резултати: първо, броят на звездите рязко намалява с разстоянието от Млечния път; второ, общият брой звезди на юг от равнината на Млечния път е малко повече от броя на звездите на север от него. Така беше установено, че размерът на нашата звездна система в посока на Млечния път значително надвишава размерите си в перпендикулярната посока, а Слънцето е точно над равнината на симетрия на тази система.

Размерът и структурата на нашата галактика

Въз основа на резултатите от своите изчисления Хершел се опита да определи размера на Галактиката. Той заключи, че нашата звездна система има ограничени размери и образува един вид дебел диск: в равнината на Млечния път тя се простира на разстояние не повече от 850 единици, а в перпендикулярната посока - 200 единици, ако вземем разстоянието до Сириус на единица. В съвременния мащаб на разстоянията това съответства на 7300x1700 светлинни години.

Тази оценка обикновено отразява структурата на Млечния път, въпреки че е много неточна. Факт е, че освен звездите, съставът на диска Галактика включва и многобройни газо-прашни облаци, които отслабват светлината на далечни звезди. Първите изследователи на Галактиката не знаели за това абсорбиращо вещество и вярвали, че виждат всичките му звезди.

Истинският размер на галактиката е установен едва през XX век. Оказа се, че това е много по-плоска формация, отколкото се смяташе досега. Диаметърът на галактическия диск надвишава 100 хиляди светлинни години, а дебелината е около 1000 светлинни години. На външен вид Галактиката прилича на зърно от леща с удебеляване в средата.

Поради факта, че Слънчевата система е практически в равнината на Галактиката, изпълнена с абсорбираща материя, много детайли от структурата на Млечния път са скрити от гледката на наблюдателя на Земята. Те обаче могат да бъдат изучени на примера на други галактики, подобни на нашата. И така, през 40-те. на нашия век, наблюдавайки галактиката М 31, по-известна като мъглявината Андромеда, немският астроном Уолтър Бааде (в онези години, в който той работи в САЩ) забеляза, че плоският диск във формата на леща на тази огромна галактика е потопен в по-рядък сферичен звезден облак - ореол. Знаейки, че мъглявината на Андромеда е много подобна на нашата Галактика, Бааде предположи, че Млечният път има подобна структура. Звездите на галактическия диск се наричаха популации от тип I, а халогенните звезди (или сферични компоненти) се наричаха популации от тип II.

Според съвременните проучвания два вида звездна популация се различават не само по своето пространствено положение, но и по естеството на тяхното движение и химичен състав. Тези характеристики са свързани основно с различния произход на диска и сферичния компонент.

ореол

Границите на нашата галактика се определят от размера на ореола. Радиусът на ореола е много по-голям от размера на диска и според някои данни достига няколкостотин хиляди светлинни години. Центърът на симетрията на ореола на Млечния път съвпада с центъра на галактическия диск.

Хало се състои главно от много стари, тъмни звезди с ниска маса. Те се срещат едновременно и под формата на кълбовидни клъстери, които могат да включват повече от милион звезди. Възрастта на населението на сферичния компонент на Галактиката надхвърля 10 милиарда години. Обикновено се бърка с възрастта на самата галактика.

Характерна особеност на халогенните звезди е изключително малка част от тежки химически елементи в тях. Звездите, които образуват кълбовидни клъстери, съдържат метали, които са стотици пъти по-малки от слънцето.

Звездите на сферичния компонент са концентрирани към центъра на Галактиката. Централната, най-плътна част на ореола в рамките на няколко хиляди светлинни години от центъра на галактиката се нарича издутина (в превод от английски като „удебеляване“).

Звезди и ореоли от звездни клъстери се движат около центъра на галактиката по много издължени орбити. Поради факта, че въртенето на отделните звезди става почти случайно (тоест скоростите на съседните звезди могат да имат много различни посоки), самият ореол като цяло се върти много бавно.

диск

В сравнение с ореола, дискът се върти забележимо по-бързо. Скоростта на въртенето му не е еднаква на различни разстояния от центъра. Бързо се увеличава от нула в центъра до 200-240 км / сек на разстояние 2 хиляди светлинни години от него, след това леко намалява, отново нараства до приблизително същата стойност и след това остава почти постоянна. Проучването на характеристиките на въртене на диска ни позволи да оценим неговата маса. Оказа се, че тя е около 150 милиарда пъти по-голяма от масата на Слънцето.

Популацията на диска е много различна от популацията на ореола. Близо до равнината на диска са концентрирани млади звезди и звездни клъстери, чиято възраст не надвишава няколко милиарда години. Те образуват така наречения плосък компонент. Между тях има много ярки и горещи звезди.

Газът в галактическия диск също се концентрира главно в близост до неговата равнина. Той е неравномерно разпределен, образувайки многобройни газови облаци - от гигантски нееднородни „свръхкули” в структура, дълги няколко хиляди светлинни години, до малки облаци, не по-големи от парсекс.

Основният химичен елемент в нашата галактика е водородът. Приблизително 1/4 се състои от хелий. В сравнение с тези два елемента, останалите присъстват само в много малки количества. Средно химическият състав на звезди и газ в диска е почти същият като този на Слънцето.

сърцевина

Един от най-интересните райони на Галактиката е нейният център или ядро, разположен в посока на съзвездието Стрелец. Видимото излъчване на централните райони на Галактиката е напълно скрито от нас от мощни слоеве абсорбираща материя. Затова той започна да се изучава едва след създаването на инфрачервени приемници и радио излъчване, което се усвоява в по-малка степен.

За централните райони на Галактиката е характерна силна концентрация на звезди: във всеки кубичен парсек близо до центъра има много хиляди. Разстоянията между звездите са десетки и стотици пъти по-къси, отколкото в околностите на Слънцето. Ако живеехме на планета в близост до звезда, разположена близо до галактическото ядро, тогава небето щеше да види десетки звезди, сравними по яркост с Луната и много хиляди по-ярки от най-ярките звезди на нашето небе.

Освен голям брой звезди, в централния район на Галактиката се наблюдава ядрен ядрен диск, състоящ се главно от молекулен водород. Радиусът му надвишава 1000 светлинни години. По-близо до центъра има зони на йонизиран водород и множество източници на инфрачервено лъчение, което показва образуването на звезди. В самия център на Галактиката се очаква да съществува масивен компактен обект - черна дупка с маса от около милион слънчеви маси. В центъра на галактиката се намира и ярък радиоизточник Стрелец А, чийто произход е свързан с активността на ядрото.

Спирални клони

Една от най-забележимите формации в дисковете на галактики като нашата са спиралните клони (или ръкави). Те дадоха името на този тип обекти - спирални галактики. Спиралната структура в нашата галактика е много добре развита. По-голямата част от най-младите звезди, много отворени звездни групи и асоциации, както и вериги от плътни облаци от междузвезден газ, в които звездите продължават да се образуват, са концентрирани по протежение на ръцете. В спиралните клони има голям брой променливи и пламващи звезди, в тях най-често се наблюдават експлозии на някои видове свръхнови. За разлика от ореола, където всякакви прояви на звездна активност са изключително редки, бурен живот продължава в клоните, поради непрекъснатия преход на материята от междузвездното пространство в звезди и обратно. Галактическото магнитно поле, което прониква през целия газов диск, също е концентрирано главно в спирални образувания.

Спиралните рамена на Млечния път са до голяма степен скрити от нас чрез поглъщане на материята. Детайлните им изследвания започват след появата на радиотелескопи. Те позволиха да се проучи структурата на Галактиката, като се наблюдава радиоизлъчването от атомите на междузвезден водород, който е концентриран по протежение на дълги спирални рамена. за модерни гледки, спиралните рамена са свързани с компресионни вълни, разпространяващи се през диска на галактиката. Преминавайки през зоните на сгъстяване, веществото на диска се уплътнява и образуването на звезди от газа става по-интензивно. Изследват се причините за появата на такава своеобразна вълнова структура в дисковете на спирални галактики.

Място на Слънцето в Галактиката

В близост до Слънцето е възможно да се проследят части от две спираловидни клони, които са на около 3 хиляди светлинни години от нас. Според съзвездията, където се намират тези места, те се наричат ​​рамото на Стрелец и рамото на Персей. Слънцето е почти по средата между тези спираловидни клони. Вярно е, че сравнително близкото (по галактически стандарти) от нас, в съзвездието Орион, е друга, не толкова ясно изразена клона, считана за клон на едно от основните спирални рамена на Галактиката.

Разстоянието от Слънцето до центъра на Галактиката е 23-28 хиляди светлинни години или 7-9 хиляди парсека. Това предполага, че Слънцето е разположено по-близо до ръба на диска, отколкото до центъра му.

Заедно с всички близки звезди Слънцето се върти около центъра на Галактиката със скорост 220-240 км / с, правейки една революция за около 200 милиона години. И така, за цялото време на съществуване Земята е прелетяла около центъра на Галактиката не повече от 30 пъти.

Скоростта на въртене на Слънцето около центъра на Галактиката практически съвпада със скоростта, с която сгъстяваща вълна, движеща се в даден регион, образува спирално рамо. Подобна ситуация като цяло е изключителна за Галактиката: спиралните клони се въртят с постоянна ъглова скорост, като спиците на колело, а движението на звездите, както видяхме, следва съвсем различен модел. Следователно почти цялата звездна популация на диска след това попада вътре в спиралния клон, след което го напуска. Единственото място, където скоростите на звездите и спиралните клони съвпадат, е така нареченият кръг на коронацията и именно на това се намира Слънцето!

За Земята това обстоятелство е изключително благоприятно. Всъщност в спиралните клони настъпват бурни процеси, генериращи мощно излъчване, вредно за всички живи същества. И никоя атмосфера не би могла да я предпази. Но нашата планета съществува на сравнително тихо място на Галактиката и в продължение на стотици милиони и милиарди години не е изпитала влиянието на тези космически катаклизми. Може би затова животът на Земята можеше да се роди и спаси.

Дълго време позицията на Слънцето сред звездите се смяташе за най-обикновена. Днес знаем, че това не е така: в известен смисъл е привилегировано. И това трябва да се има предвид, когато се обсъжда възможността за съществуване на живот в други части на нашата Галактика.

Положение на Слънцето в галактиката Млечен път

© Владимир Каланов
"Знанието е сила."

Къде е слънцето?

През 50-те години на миналия век учените успяват да направят картина на разпределението на облаците йонизиран водород в галактическия квартал на Слънцето. Оказа се, че има поне три области, които биха могли да се идентифицират със спиралните рамена на Млечния път. Един от тях, най-близък до нас, учените нарекоха ръката на Орион-Цигнус. По-отдалечен от нас и съответно близо до центъра на Галактиката се нарича ръкавът на Стрелец-Кил, а периферният се нарича ръкав на Персей.

Но изследваният галактически квартал е ограничен: междузвездният прах поглъща светлината на далечни звезди и водород, така че е невъзможно да се разбере по-нататъшният модел на спиралните клони.

За да се определи положението на Слънцето вътре в Галактиката, позволи изследването на близките Цефеиди - променливи звезди, пулсиращи поради вътрешни физически процеси, които променят своята яркост. Промените в яркостта настъпват с определен период: колкото по-дълъг е периодът, толкова по-голяма е светимостта на цефеида, а оттам и енергията, освободена от звездата за единица време. И чрез него можете да определите разстоянието до звездата. Пионерът тук беше американският астрофизик Харлоу Шепли. Един от обектите на неговия интерес бяха кълбовидни звездни клъстери, толкова плътни, че сърцевината им се слива в солиден блясък. Районът, най-богат на кълбовидни клъстери, се намира в посока на зодиакалното съзвездие Стрелец. Те са известни и в други галактики и тези клъстери винаги са концентрирани близо до галактическите ядра. Ако приемем, че законите за Вселената са еднакви, можем да заключим, че нашата Галактика трябва да бъде структурирана по същия начин. Шепел намери Цефеид в кълбовидните си струпвания и измери разстоянието до тях.

Оказа се, че Слънцето не е разположено изобщо в центъра на Млечния път, а в покрайнините му, може да се каже, в звездната провинция, на разстояние 25 хиляди светлинни години от центъра. И така, за втори път след Коперник се популяризира идеята за нашето специално привилегировано положение във Вселената. Слънцето е разположено в равнината на нашата Галактика и е на около 8 kpc от центъра му и на около 25 pc от равнината на Галактиката. В района на Галактиката, където се намира нашето Слънце, звездната плътност е 0,12 звезди на пк 3.

Пътят на Слънцето в Галактиката

Всички звезди в галактиката, включително слънцето, се въртят около сърцевината му. За да направи пълна революция, на Слънцето са необходими цели 250 милиона години, които съставляват галактическата година (скоростта на Слънцето е 220 км / сек).   вече обиколи около центъра на галактиката 25-30 пъти. Това означава, че тя има толкова много галактически години.

Проследяването на пътя на Слънцето през е много трудно. Но съвременните телескопи могат да засекат това движение. По-специално определете как се променя гледката на звездното небе, когато Слънцето се движи спрямо най-близките звезди, Точката, в посоката на която Слънцето се движи със скорост около 19,5-20 км / с, се нарича върха и се намира в съзвездието Херкулес, на границата със съзвездието Лира, координатите му са α ≈ 18h, δ ≈ + 30 °. Полет на Слънцето (и в същото време през цялото време) Слънчева система) възниква приблизително под ъгъл от 25 градуса спрямо равнината на галактиката. Точката на небесната сфера, която е противоположна на върха, се нарича анти-апекс. В този момент посоките на правилните скорости на звездите, най-близки до Слънцето, се пресичат.

На всеки 33 милиона години Слънцето пресича галактическия екватор, след това се издига над равнината си до височина 230 светлинни години и отново се спуска към екватора. Както вече беше казано, за пълната революция на Слънцето са необходими около 250 милиона години. Но трябва да се разграничи движението на Слънцето спрямо центъра на Галактиката и движението на сравнително близки звезди. Слънчевата система е заобиколена от местен междузвезден облак, топъл и плътен, който като всички облаци се състои от газ и прах. Освен това масата на праха е само 1% от масата на целия междузвезден облак. А газът в него е 90% водород и 9,99% хелий. Общо тежките елементи дават не повече от 0,01 тегловни%. Слънцето се намира вътре в този облак в област, която понякога се нарича местен „балон“, което е голямо и сравнително празно пространство. Между другото, то е толкова празно в пространството, че е трудно дори да си представим! Представете си: най-добрият, най-„празният” модерен лабораторен вакуум е 10 000 пъти по-гъст от обикновените междузвездни облаци (доста видими на снимките, направени с телескопи), които са хиляди пъти по-плътни от местния „балон”! Плътността на този "балон" е само 0,001 атом на кубичен сантиметър! Температурата му обаче е наистина астрономична: около милион градуса Келвин! За сравнение, околният „балон“ местен междузвезден облак е леко топъл, температурата му е 7000 градуса Келвин.