Galaxia noastră. Misterele Căii Lactee

Într-o oarecare măsură, știm mai multe despre sistemele stelare îndepărtate decât despre propria noastră galaxie, Calea Lactee. Este mai dificil să-i studiezi structura decât structura oricărei alte galaxii, deoarece trebuie studiată din interior și multe nu sunt atât de ușor de văzut. Norii de praf interstelar absorb lumina emisă de miriade de stele îndepărtate.

Numai odată cu dezvoltarea radioastronomiei și apariția telescoapelor în infraroșu, oamenii de știință au reușit să înțeleagă cum funcționează galaxia noastră. Dar multe detalii rămân neclare până astăzi. Chiar și numărul de stele din Calea Lactee este estimat destul de aproximativ. Cele mai noi directoare electronice dau numere de la 100 la 300 de miliarde de stele.

Nu cu mult timp în urmă, se credea că Galaxia noastră are 4 brațe mari. Dar în 2008, astronomii de la Universitatea din Wisconsin au publicat rezultatele prelucrării a aproximativ 800.000 de imagini în infraroșu realizate de telescopul spațial Spitzer. Analiza lor a arătat că Calea Lactee are doar două brațe. În ceea ce privește celelalte brațe, acestea sunt doar ramuri laterale înguste. Deci, Calea Lactee este o galaxie spirală cu două brațe. Trebuie remarcat faptul că majoritatea galaxiilor spirale cunoscute de noi au, de asemenea, doar două brațe.

„Mulțumită telescopului Spitzer, avem ocazia să regândim structura Căii Lactee”, a spus astronomul Robert Benjamin de la Universitatea din Wisconsin, vorbind la o conferință a Societății Americane de Astronomie. „Ne perfecționăm înțelegerea despre Galaxie în același mod în care au călătorit descoperitorii cu secole în urmă globul, a rafinat și regândit ideile anterioare despre cum arată Pământul.

De la începutul anilor 1990, observațiile în infraroșu ne-au schimbat din ce în ce mai mult cunoștințele despre structura Căii Lactee, deoarece telescoapele în infraroșu fac posibil să privim prin norii de gaz și praf și să vedem ceea ce este inaccesibil telescoapelor convenționale.

2004 - vârsta galaxiei noastre a fost estimată la 13,6 miliarde de ani. A apărut la scurt timp după. Inițial, a fost o bulă de gaz difuză care conținea în principal hidrogen și heliu. De-a lungul timpului, s-a transformat într-o imensă galaxie spirală în care trăim acum.

caracteristici generale

Dar cum a decurs evoluția galaxiei noastre? Cum s-a format - încet sau, dimpotrivă, foarte repede? Cum a fost saturat cu elemente grele? Cum forma Căii Lactee și ea compoziție chimică? Răspunsuri detaliate la aceste întrebări încă nu au fost date de către oamenii de știință.

Lungimea galaxiei noastre este de aproximativ 100.000 de ani lumină, iar grosimea medie a discului galactic este de aproximativ 3.000 de ani lumină (grosimea părții sale convexe - umflarea - ajunge la 16.000 de ani lumină). Cu toate acestea, în 2008, astronomul australian Brian Gensler, după ce a analizat rezultatele observațiilor pulsarilor, a sugerat că discul galactic este probabil de două ori mai gros decât se crede în mod obișnuit.

Galaxia noastră este mare sau mică după standardele cosmice? Pentru comparație: întinderea Nebuloasei Andromeda, cea mai apropiată galaxie mare de noi, este de aproximativ 150.000 de ani lumină.

La sfârșitul anului 2008, cercetătorii au stabilit, folosind radioastronomia, că Calea Lactee se învârtea mai repede decât se credea anterior. Judecând după acest indicator, masa sa este de aproximativ o dată și jumătate mai mare decât se credea în mod obișnuit. Potrivit diferitelor estimări, aceasta variază de la 1,0 la 1,9 trilioane de mase solare. Din nou, pentru comparație: masa nebuloasei Andromeda este estimată la cel puțin 1,2 trilioane de mase solare.

Structura galaxiilor

Gaură neagră

Deci, Calea Lactee nu este inferioară ca mărime față de Nebuloasa Andromeda. „Nu ar trebui să ne mai tratăm galaxia ca pe sora mai mică a Nebuloasei Andromeda”, a spus astronomul Mark Reid de la Centrul Smithsonian pentru Astrofizică de la Universitatea Harvard. În același timp, deoarece masa Galaxiei noastre este mai mare decât era de așteptat, forța sa atractivă este, de asemenea, mai mare, ceea ce înseamnă că crește și probabilitatea coliziunii sale cu alte galaxii din vecinătatea noastră.

Galaxia noastră este înconjurată de un halou globular, care atinge 165.000 de ani lumină. Astronomii se referă uneori la aureolă drept „atmosfera galactică”. Conține aproximativ 150 de clustere globulare, precum și un număr mic de stele antice. Restul spațiului halo este umplut cu gaz rarefiat și materie întunecată. Masa acestuia din urmă este estimată la aproximativ un trilion de mase solare.

Brațele spiralate ale Căii Lactee conțin cantități uriașe de hidrogen. Aici continuă să se nască stelele. De-a lungul timpului, stele tinere părăsesc brațele galaxiilor și „se mișcă” în discul galactic. Cu toate acestea, cel mai masiv și stele strălucitoare trăiesc destul de puțin, prin urmare nu au timp să se îndepărteze de locul lor de naștere. Nu este o coincidență că brațele galaxiei noastre strălucesc atât de puternic. Cea mai mare parte a Calei Lactee este formată din stele mici, nu foarte masive.

Partea centrală a Căii Lactee este situată în constelația Săgetător. Această zonă este înconjurată de nori întunecați de gaz și praf, dincolo de care nu se vede nimic. Abia din anii 1950, folosind mijloacele radioastronomiei, oamenii de știință au reușit să vadă treptat ce se ascunde acolo. În această parte a Galaxiei a fost descoperită o sursă radio puternică, numită Săgetător A. După cum au arătat observațiile, aici este concentrată o masă care depășește masa Soarelui de câteva milioane de ori. Cea mai acceptabilă explicație pentru acest fapt este doar una: în centrul galaxiei noastre se află.

Acum, din anumite motive, și-a dat o pauză și nu este deosebit de activă. Afluxul de materie aici este foarte rar. Poate în timp gaura neagră va avea poftă de mâncare. Apoi va începe din nou să absoarbă vălul de gaz și praf care o înconjoară, iar Calea Lactee se va adăuga la lista galaxiilor active. Este posibil ca înainte de aceasta, stelele să înceapă să apară rapid în centrul Galaxiei. Este posibil ca procesele similare să fie repetate în mod regulat.

2010 - Astronomii americani care folosesc telescopul spațial Fermi, conceput pentru a observa sursele de radiații gamma, au descoperit două structuri misterioase în galaxia noastră - două bule uriașe care emit radiații gamma. Diametrul fiecăruia dintre ele este în medie de 25.000 de ani lumină. Se împrăștie din centrul Galaxiei în direcțiile nord și sud. Poate că vorbim despre fluxurile de particule care au fost odată emise de o gaură neagră situată în mijlocul Galaxiei. Alți cercetători cred că vorbim despre nori de gaz care au explodat în timpul nașterii stelelor.

Există mai multe galaxii pitice în jurul Căii Lactee. Cei mai faimoși dintre ei sunt Norii Magellanic Mari și Mici, care sunt asociați cu calea lactee un fel de punte de hidrogen, un val uriaș de gaz care se întinde în spatele acestor galaxii. Se numește pârâul Magellanic. Lungimea sa este de aproximativ 300.000 de ani lumină. Galaxia noastră consumă în mod constant cele mai apropiate galaxii pitice, în special Galaxy Sagitarius, care este situată la o distanță de 50.000 de ani lumină de centrul galactic.

Rămâne de adăugat că Calea Lactee și Nebuloasa Andromeda se îndreaptă una spre alta. Probabil că peste 3 miliarde de ani, ambele galaxii se vor fuziona, formând o galaxie eliptică mai mare, care a fost deja numită Mierea Lăptoasă.

Originea Căii Lactee

nebuloasa Andromeda

Multă vreme s-a crezut că Calea Lactee s-a format treptat. 1962 - Olin Eggen, Donald Linden-Bell și Allan Sandage au propus o ipoteză care a devenit cunoscută drept modelul ELS (a fost numit după literele inițiale ale numelor lor de familie). Potrivit ei, un nor omogen de gaz s-a rotit odată încet în locul Căii Lactee. Semăna cu o minge și atingea un diametru de aproximativ 300.000 de ani lumină și consta în principal din hidrogen și heliu. Sub influența gravitației, protogalaxia s-a contractat și a devenit plată; în același timp, rotația sa s-a accelerat considerabil.

Timp de aproape două decenii, acest model s-a potrivit oamenilor de știință. Dar noi rezultate observaționale au arătat că Calea Lactee nu ar fi putut apărea așa cum au prescris-o teoreticienii.

Conform acestui model, mai întâi se formează haloul, apoi discul galactic. Dar există și stele foarte vechi pe disc, de exemplu, gigantul roșu Arcturus, a cărui vârstă este mai mare de 10 miliarde de ani, sau numeroase pitice albe de aceeași vârstă.

Atât în ​​discul galactic, cât și în halou, s-au găsit clustere globulare care sunt mai tinere decât permite modelul ELS. Evident, ele sunt absorbite de galaxia noastră ulterioară.

Multe stele din aureola se rotesc într-o direcție diferită de Calea Lactee. Poate că și ei au fost cândva în afara Galaxiei, dar apoi au fost atrași în acest „vârtej stelar” - ca un înotător întâmplător într-un vârtej.

1978 - Leonard Searle și Robert Zinn și-au propus propriul model pentru formarea Căii Lactee. A fost desemnat ca „Model SZ”. Acum istoria Galaxy a devenit mult mai complicată. Nu cu mult timp în urmă, tinerețea ei, în viziunea astronomilor, a fost descrisă la fel de simplu ca în opinia fizicienilor - o mișcare de translație rectilinie. Mecanica a ceea ce se întâmpla era clar vizibilă: era un nor omogen; consta doar din gaze uniform distribuite. Nimic prin prezența sa nu a complicat calculele teoreticienilor.

Acum, în loc de un nor imens în viziunile oamenilor de știință, au apărut simultan mai mulți nori mici, împrăștiați în mod bizar. Stele erau vizibile printre ei; cu toate acestea, acestea erau localizate doar în aureola. În interiorul aureolei, totul clocotea: norii se ciocneau; masele de gaz au fost amestecate și compactate. De-a lungul timpului, din acest amestec s-a format un disc galactic. În ea au început să apară stele noi. Dar acest model a fost ulterior criticat.

Era imposibil de înțeles ce leagă aureola și discul galactic. Acest disc care se îngroașă și învelișul stelar rar din jurul lui aveau puține în comun. Chiar și după ce Searle și Zinn și-au făcut modelul, s-a dovedit că haloul se rotește prea încet pentru a forma un disc galactic din el. Judecând după distribuția elementelor chimice, acestea din urmă au apărut din gazul protogalactic. În cele din urmă, momentul unghiular al discului s-a dovedit a fi de 10 ori mai mare decât cel al haloului.

Întregul secret este că ambele modele conțin un sâmbure de adevăr. Problema este că sunt prea simple și unilaterale. Ambele par acum a fi fragmente din aceeași rețetă prin care a fost creată Calea Lactee. Eggen și colegii săi au citit câteva rânduri din această rețetă, Searle și Zinn altele. Prin urmare, încercând să reimaginăm istoria galaxiei noastre, observăm din când în când rânduri familiare care au fost deja citite o dată.

Calea lactee. model de calculator

Deci, totul a început la scurt timp după Big Bang. „Astăzi, se crede în mod obișnuit că fluctuațiile în densitatea materiei întunecate au dat naștere primelor structuri, așa-numitele halouri întunecate. Datorită forței gravitației, aceste structuri nu s-au destramat”, spune astronomul german Andreas Burkert, autorul unui nou model pentru nașterea Galaxiei.

Halourile întunecate au devenit embrioni - nuclee - ale viitoarelor galaxii. În jurul lor, sub influența gravitației, s-a acumulat gaz. A avut loc un colaps omogen, așa cum este descris de modelul ELS. Deja la 500-1000 de milioane de ani după Big Bang, grupurile de gaze din jurul halourilor întunecate au devenit „incubatoarele” stelelor. Aici au apărut mici protogalaxii. În norii denși de gaz, au apărut primele clustere globulare, deoarece stelele s-au născut aici de sute de ori mai des decât oriunde altundeva. Protogalaxiile s-au ciocnit și s-au contopit unele cu altele - așa s-au format galaxiile mari, inclusiv Calea Lactee. Astăzi este înconjurat de materie întunecată și un halou de stele unice și clusterele lor globulare, aceste ruine ale unui univers care are peste 12 miliarde de ani.

Au fost multe stele foarte masive în protogalaxii. În mai puțin de câteva zeci de milioane de ani, majoritatea au explodat. Aceste explozii au îmbogățit norii de gaze grele elemente chimice. Prin urmare, în discul galactic, nu s-au născut astfel de stele ca în aureola - ele conțineau de sute de ori mai multe metale. În plus, aceste explozii au generat vârtejuri galactice puternice care au încălzit gazul și l-au scos din protogalaxii. A existat o separare a maselor de gaz și a materiei întunecate. Aceasta a fost cea mai importantă etapă în formarea galaxiilor, nefiind luată în considerare anterior în niciun model.

În același timp, halourile întunecate se ciocneau unul cu celălalt din ce în ce mai des. Mai mult, protogalaxiile au fost întinse sau dezintegrate. Aceste catastrofe amintesc de lanțurile de stele păstrate în haloul Căii Lactee din vremea „tinereții”. Studiind locația lor, este posibil să se evalueze evenimentele care au avut loc în acea epocă. Treptat, din aceste stele s-a format o sferă vastă - aureola pe care o vedem. Pe măsură ce s-a răcit, au pătruns în interiorul ei nori de gaz. Momentul lor unghiular a fost păstrat, așa că nu s-au micșorat într-un singur punct, ci au format un disc rotativ. Toate acestea s-au întâmplat acum peste 12 miliarde de ani. Gazul a fost acum comprimat așa cum este descris în modelul ELS.

În acest moment, se formează și „bulberea” Căii Lactee - partea sa de mijloc, asemănătoare cu un elipsoid. Bulgerea este formată din stele foarte vechi. Probabil a apărut în timpul fuziunii celor mai mari protogalaxii, care au ținut cel mai lung norii de gaz. În mijlocul ei erau stele neutronice și găuri negre minuscule - relicve ale supernovelor care explodau. Au fuzionat unul cu celălalt, absorbind simultan fluxurile de gaze. Poate așa s-a născut uriașa gaură neagră, care se află acum în centrul galaxiei noastre.

Istoria Căii Lactee este mult mai haotică decât se credea anterior. Propria noastră Galaxie, impresionantă chiar și după standardele cosmice, s-a format după o serie de impacturi și fuziuni - după o serie de catastrofe cosmice. Urmele acelor evenimente antice pot fi găsite și astăzi.

Deci, de exemplu, nu toate stelele din Calea Lactee se învârt în jurul centrului galactic. Probabil, de-a lungul miliardelor de ani de existență, Galaxia noastră a „absorbit” mulți colegi de călători. Fiecare a zecea stea din aureola galactică are mai puțin de 10 miliarde de ani. Până atunci, Calea Lactee se formase deja. Poate că acestea sunt rămășițele unor galaxii pitice capturate cândva. Un grup de oameni de știință britanici de la Institutul Astronomic (Cambridge), condus de Gerard Gilmour, a calculat că Calea Lactee ar putea absorbi în mod evident între 40 și 60 de galaxii pitice de tip Carina.

În plus, Calea Lactee atrage către sine mase uriașe de gaze. Așadar, în 1958, astronomii olandezi au observat multe pete mici în halou. De fapt, s-au dovedit a fi nori de gaz, care constau în principal din atomi de hidrogen și s-au repezit spre discul galactic.

Galaxia noastră nu își va modera apetitul în viitor. Poate că va absorbi cele mai apropiate galaxii pitice - Fornax, Carina și, probabil, Sextani, și apoi va fuziona cu Nebuloasa Andromeda. În jurul Căii Lactee – acest nesățios „canibal stea” – va deveni și mai pustiu.

Știința

Fiecare persoană are propria idee despre ce este o casă. Pentru unii este un acoperiș deasupra capului, pentru alții casa este Planeta Pământ, o minge stâncoasă care ară în spațiul cosmic de-a lungul căii sale închise în jurul Soarelui.

Indiferent cât de mare ni se pare planeta noastră, este doar un grăunte de nisip sistem stelar gigant a căror dimensiune este greu de imaginat. Acest sistem stelar este galaxia Calea Lactee, care poate fi numită, pe bună dreptate, și casa noastră.

Brațele galaxiei

Calea lactee- o galaxie spirală cu o bară care trece de-a lungul centrului spiralei. Aproximativ două treimi din toate galaxiile cunoscute sunt spiralate, iar două treimi dintre ele sunt barate. Adică Calea Lactee este inclusă în listă cele mai comune galaxii.

Galaxiile spirale au brațe care se extind din centru precum spițele roții care sunt în spirală. Sistemul nostru solar este situat în partea centrală a unuia dintre brațe, care se numește brațul Orion.

Brațul Orion s-a crezut odată a fi o mică „rădăcină” a unor brațe mai mari, cum ar fi Brațul Perseus sau brațul Shield-Centaurus. Nu cu mult timp în urmă se presupunea că brațul Orion este într-adevăr ramificație a brațului Perseusși nu părăsește centrul galaxiei.

Problema este că nu ne putem vedea galaxia din exterior. Putem observa doar acele lucruri care sunt în jurul nostru și să judecăm ce formă are galaxia, fiind, parcă, în interiorul ei. Cu toate acestea, oamenii de știință au putut calcula că această mânecă are o lungime de aproximativ 11 mii de ani lumină si grosimea 3500 de ani lumină.

Gaura neagra supermasiva

Cele mai mici găuri negre supermasive pe care oamenii de știință le-au descoperit sunt aproximativ V de 200 de mii de ori mai greu decât soarele. Pentru comparație: găurile negre obișnuite au masa tuturor 10 ori mai mare decât masa soarelui. În centrul Căii Lactee se află o gaură neagră incredibil de masivă, a cărei masă este greu de imaginat.

În ultimii 10 ani, astronomii au monitorizat activitatea stelelor aflate pe orbită în jurul stelei. Săgetător A, regiunea densă din centrul spiralei galaxiei noastre. Pe baza mișcării acestor stele, s-a stabilit că în centru Săgetător A*, care este ascuns în spatele unui nor dens de praf și gaz, există o gaură neagră supermasivă a cărei masă este de 4,1 milioane de ori mai mult decât masa soarelui!

Animația de mai jos arată mișcarea reală a stelelor în jurul unei găuri negre. din 1997 până în 2011în jurul unui parsec cub în centrul galaxiei noastre. Pe măsură ce stelele se apropie de o gaură neagră, se învârt în jurul ei cu viteze incredibile. De exemplu, una dintre aceste stele, S 0-2 deplasându-se cu o viteză 18 milioane de kilometri pe oră: gaură neagră mai întâi îl atrage, apoi îl respinge brusc.

Mai recent, oamenii de știință au observat cum un nor de gaz s-a apropiat de o gaură neagră și a fost sfâşiat în bucăţi câmpul său gravitațional masiv. Părți din acest nor au fost înghițite de gaură, iar părțile rămase au început să semene cu paste lungi și subțiri mai mult decât 160 de miliarde de kilometri.

Magneticparticule

Pe lângă faptul că are o gaură neagră supermasivă consumatoare de tot, centrul galaxiei noastre se mândrește activitate incredibilă: stelele vechi mor, iar altele noi se nasc cu o constanță de invidiat.

Nu cu mult timp în urmă, oamenii de știință au observat altceva în centrul galactic - un flux de particule de înaltă energie care se extind în depărtare. 15 mii de parsecs peste galaxie. Această distanță este de aproximativ jumătate din diametrul Căii Lactee.

Particulele sunt invizibile cu ochiul liber, cu toate acestea, folosind imagini magnetice, puteți vedea că gheizerele de particule ocupă aproximativ două treimi din cerul vizibil:

Ce se află în spatele acestui fenomen? Timp de un milion de ani, stelele au venit și au plecat, hrănindu-se fără oprire a fluxului, îndreptată către brațele exterioare ale galaxiei. Energia totală a unui gheizer este de un milion de ori mai mare decât cea a unei supernove.

Particulele se mișcă cu o viteză incredibilă. Pe baza structurii fluxului de particule, astronomii au construit model camp magnetic care domină galaxia noastră.

Noustele

Cât de des se formează stele noi în galaxia noastră? Cercetătorii pun această întrebare de ani de zile. A fost posibil să cartografiem zonele galaxiei noastre unde există aluminiu-26, un izotop al aluminiului care apare acolo unde se nasc sau mor stelele. Astfel, a fost posibil să aflăm că în fiecare an în galaxia Calea Lactee, 7 stele noiși despre de două ori într-o sută de ani o stea mare explodează, formând o supernovă.

Calea Lactee Galaxy nu este producătorul un numar mare stele. Când o stea moare, eliberează în spațiu astfel de materii prime, precum hidrogenul și heliul. După sute de mii de ani, aceste particule se unesc în nori moleculari, care în cele din urmă devin atât de denși încât centrul lor se prăbușește sub propria gravitație, formând astfel o nouă stea.

Arată ca un fel de ecosistem: moartea hrănește viață nouă . Particulele unei anumite stele în viitor vor face parte dintr-un miliard de stele noi. Așa stau lucrurile în galaxia noastră, așa că evoluează. Acest lucru duce la formarea de noi condiții în care crește probabilitatea apariției unor planete similare Pământului.

Planetele galaxiei Calea Lactee

În ciuda morții și nașterii constante de noi stele în galaxia noastră, numărul lor a fost calculat: Calea Lactee găzduiește aproximativ 100 de miliarde de stele. Pe baza unor noi cercetări, oamenii de știință sugerează că fiecare stea se învârte în jurul macar, o planetă sau mai multe. Adică, totul în colțul nostru de univers are 100 până la 200 de miliarde de planete.

Oamenii de știință care au ajuns la această concluzie au studiat stelele ca pitice roșii din clasa spectrală M. Aceste stele sunt mai mici decât Soarele nostru. Ei alcătuiesc 75 la sută din toate stelele din Calea Lactee. În special, cercetătorii au atras atenția asupra vedetei Kepler-32, care a adăpostit cinci planete.

Cum descoperă astronomii planete noi?

Planetele, spre deosebire de stele, sunt greu de detectat deoarece nu emit propria lor lumină. Putem spune cu certitudine că există o planetă în jurul unei stele doar atunci când aceasta stă în fața stelei sale și îi întunecă lumina.

Planetele stelei Kepler -32 se comportă exact ca exoplanete care orbitează în jurul altor stele pitice M. Sunt situate aproximativ la aceeași distanță și au dimensiuni similare. Adică sistemul Kepler-32 este sistem tipic pentru galaxia noastră.

Dacă există peste 100 de miliarde de planete în galaxia noastră, câte planete sunt asemănătoare Pământului? Se pare că nu atât de mult. Sunt zeci tipuri variate planete: giganți gazos, planete pulsare, pitice maro și planete care plouă metal topit din cer. Acele planete care sunt compuse din roci pot fi localizate prea departe sau prea aproape față de stea, deci nu se aseamănă cu Pământul.

rezultate ultimele cercetări a arătat că în galaxia noastră, se dovedește, mai multe planete tip terestru decât se credea anterior, și anume: 11 până la 40 de miliarde. Oamenii de știință au luat drept exemplu 42 de mii de stele, asemănător cu Soarele nostru, și a început să caute exoplanete care se pot învârti în jurul lor într-o zonă în care nu este prea cald și nici prea frig. A fost găsit 603 exoplanete, printre care 10 corespunde criteriilor de căutare.

Analizând datele stelare, oamenii de știință au dovedit existența a miliarde de planete asemănătoare Pământului pe care încă nu le-au descoperit oficial. Teoretic, aceste planete sunt capabile să mențină temperatura pentru existența asupra lor apa in stare lichida care, la rândul său, va permite vieții să apară.

Ciocnirea galaxiilor

Chiar dacă noi stele se formează constant în galaxia Calea Lactee, aceasta nu va putea crește în dimensiune, dacă nu primesc material nou de altundeva. Și Calea Lactee se extinde cu adevărat.

Anterior, nu eram siguri exact cum reușește să crească galaxia, dar descoperirile recente au sugerat că Calea Lactee este galaxie canibală, ceea ce înseamnă că a devorat alte galaxii în trecut și probabil o va face din nou, cel puțin până când o galaxie mai mare o va înghiți.

Folosind telescopul spațial Hubbleși informațiile obținute din fotografiile făcute pe parcursul a șapte ani, oamenii de știință au descoperit stele în apropierea marginii exterioare a Căii Lactee, care deplasându-se într-un mod special. În loc să se miște spre sau să se îndepărteze de centrul galaxiei ca și alte stele, ele se îndepărtează de margine. Se presupune că acest cluster stelar este tot ce a mai rămas dintr-o altă galaxie care a fost înghițită de galaxia Calea Lactee.

Această coliziune pare să fi avut loc acum câteva miliarde de aniși probabil că nu va fi ultimul. Având în vedere viteza cu care ne mișcăm, galaxia noastră trece 4,5 miliarde de ani se va ciocni cu galaxia Andromeda.

Influența galaxiilor satelit

Deși Calea Lactee este o galaxie spirală, nu este tocmai o spirală perfectă. În centrul său există umflătură particulară, care a apărut ca urmare a faptului că moleculele de hidrogen gazos scapă din discul plat al spiralei.

Pe parcursul de ani lungi astronomii s-au nedumerit de ce galaxia are o astfel de umflare. Este logic să presupunem că gazul este atras în disc în sine și nu izbucnește. Cu cât au studiat mai mult această problemă, cu atât au devenit mai confuzi: moleculele umflături nu sunt doar împinse spre exterior, ci și vibrează la propria frecvență.

Ce poate provoca un astfel de efect? Astăzi, oamenii de știință cred că materia întunecată și galaxiile satelit sunt de vină - Norii Magellanic. Aceste două galaxii sunt foarte mici: împreună alcătuiesc doar 2 procente din masa totală a Căii Lactee. Nu este suficient să ai un impact asupra lui.

Cu toate acestea, atunci când materia întunecată se mișcă prin nori, ea creează valuri care aparent afectează atracția gravitațională, întărind-o, și hidrogen sub influența acestei atracție. evadând din centrul galaxiei.

Norii Magellanic se învârt în jurul Căii Lactee. Bratele spiralate ale Calii Lactee, sub influenta acestor galaxii, par sa se balanseze in locul in care plutesc.

galaxii gemene

Deși galaxia Calea Lactee poate fi numită unică în multe feluri, nu este o raritate. Universul este dominat de galaxii spirale. Având în vedere că doar în câmpul nostru vizual sunt aproximativ 170 de miliarde de galaxii, putem presupune că undeva există galaxii foarte asemănătoare cu ale noastre.

Dar dacă undeva există o galaxie - o copie exactă a Căii Lactee? În 2012, astronomii au descoperit o astfel de galaxie. Are chiar și doi sateliți mici care o orbitează și se potrivesc exact cu norii noștri Magellanic. Apropo, doar 3 procente galaxiile spirale au însoțitori similari a căror durată de viață este relativ scurtă. Este posibil ca Norii Magellanic să se dizolve în câteva miliarde de ani.

Găsirea unei astfel de galaxii asemănătoare cu sateliți, o gaură neagră supermasivă în centru și aceeași dimensiune este o lovitură de noroc incredibilă. Această galaxie se numește NGC 1073și seamănă atât de mult cu Calea Lactee, încât astronomii o studiază pentru a afla mai multe. despre propria noastră galaxie. De exemplu, îl putem vedea din lateral și astfel ne imaginăm mai bine cum arată Calea Lactee.

Anul galactic

Pe Pământ, un an este timpul necesar Pământului pentru a-l face revoluție completă în jurul soarelui. La fiecare 365 de zile ne întoarcem la același punct. Sistemul nostru solar se învârte în jurul găurii negre din centrul galaxiei în același mod. Cu toate acestea, face o întoarcere completă pentru 250 de milioane de ani. Adică, de când au dispărut dinozaurii, am făcut doar un sfert dintr-o revoluție completă.

În descrieri sistem solar se menționează rar că ea se mută spațiul cosmic ca orice altceva în lumea noastră. Față de centrul Căii Lactee, sistemul solar se mișcă cu o viteză 792 mii de kilometri pe oră. Pentru comparație: dacă te-ai deplasa cu aceeași viteză, ai putea face călătorie în jurul lumii in 3 minute.

Se numește perioada de timp necesară pentru ca Soarele să facă o revoluție completă în jurul centrului Căii Lactee an galactic. Se estimează că Soarele a trăit numai 18 ani galactici.

Sistemul solar este situat în Galaxie, numită uneori Calea Lactee. Astronomii au convenit să scrie „noastra” galaxie cu majuscule și alte galaxii din afara noastră sistem stelar- cu o literă mică - galaxii.

M31 - Nebuloasa Andromeda

Toate stelele și alte obiecte pe care le vedem cu ochiul liber aparțin galaxiei noastre. Excepție este Nebuloasa Andromeda, care este o rudă apropiată și vecină a galaxiei noastre. Prin observarea acestei galaxii, Edwin Hubble (după care este numit telescopul spațial) a reușit să o „rezolve” în stele individuale în 1924. După aceea, toate îndoielile cu privire la natura fizica aceasta și alte galaxii, observate ca pete neclare - nebuloase.

Galaxia noastră are o dimensiune de aproximativ 100-120 de mii de ani lumină (un an lumină este distanța pe care lumina o parcurge într-un an pământesc, aproximativ 9.460.730.472.580 km). Sistemul nostru solar se află la aproximativ 27.000 de ani lumină de centrul galaxiei, într-unul dintre brațele spiralate numite Brațul Orion. Se știe încă de la mijlocul anilor 1980 că Galaxia noastră are o bară în centru între brațele spiralei. Ca și alte stele, Soarele se învârte în jurul centrului Galaxiei cu o viteză de aproximativ 240 km/s (alte stele au o viteză diferită). Pentru o perioadă de aproximativ 200 de milioane de ani, Soarele și planetele sistemului solar fac o revoluție completă în jurul centrului galaxiei. Aceasta explică unele dintre fenomenele din istoria geologică Pământul, care în timpul existenței sale a reușit să se rotească de 30 de ori în jurul centrului Galaxiei.

Galaxia noastră are forma unui disc aplatizat când este privită din lateral. Cu toate acestea, acest disc are formă neregulată. Doi sateliți ai galaxiei noastre, Norii Magellanic Mari și Mici (nevizibili în emisfera nordică a Pământului), prin acțiunea gravitației lor, distorsionează forma Galaxiei noastre.

Ne vedem Galaxy din interior, de parcă ne-am uita la un carusel de copii, fiind pe unul dintre caii de carusel. Acele stele ale Galaxiei pe care le putem observa sunt situate sub forma unei benzi de lățime inegală, pe care o numim Calea Lactee. Faptul că Calea Lactee, cunoscută încă din antichitate, este formată din multe stele slabe, descoperită în 1610 anul Galileo Galileo îndreptându-și telescopul spre cerul nopții.

Astronomii cred că galaxia noastră are un halou pe care nu îl putem vedea („materia întunecată”), dar care include 90% din masa galaxiei noastre. Existența „materiei întunecate” nu numai în Galaxia noastră, ci și în Univers rezultă din teoriile care folosesc Teoria generală Relativitatea (GR) Einstein. Cu toate acestea, nu este încă un fapt că GR este corect (există și alte teorii ale gravitației), așa că haloul galactic poate avea o altă explicație.

Există între 200 și 400 de miliarde de stele în galaxia noastră. Acest lucru nu este mult după standardele Universului. Există galaxii care conțin trilioane de stele, de exemplu, în galaxia IC 1101 există aproximativ 300 de trilioane.

10-15% din masa galaxiei noastre este praf și gaz interstelar împrăștiat (în principal hidrogen). Din cauza prafului, vedem Galaxia noastră pe cerul nopții ca Calea Lactee sub forma unei benzi strălucitoare. Dacă praful nu ar absorbi lumina de la alte stele din Galaxie, am vedea un inel strălucitor de miliarde de stele, mai ales strălucitor în constelația Săgetător, unde se află centrul Galaxiei. Cu toate acestea, în alte intervale undele electromagnetice Miezul Galaxy este clar vizibil, de exemplu, în domeniul radio (sursa Săgetător A), în infraroșu și în raze X.

Conform ipotezelor oamenilor de știință (din nou, asociate cu relativitatea generală), în centrul galaxiei noastre (și al majorității celorlalte galaxii) se află " gaură neagră". Se crede că masa sa este de aproximativ 40.000 de mase solare. Mișcarea substanței galaxiei către centrul său creează cea mai puternică radiație din centrul galaxiei, care este observată de astronomi în diferite game ale spectrului electromagnetic.

Nu putem vedea Galaxia de sus sau din lateral, pentru că suntem în interiorul ei. Toate imaginile din exterior ale galaxiei noastre sunt imaginația artiștilor. Cu toate acestea, avem o idee destul de bună despre aspectul și forma Galaxiei, deoarece putem observa alte galaxii spirale din Univers similare cu ale noastre.

Vârsta galaxiei este de aproximativ 13,6 miliarde de ani, ceea ce nu este mult mai putin de varstaîntregul Univers (13,7 miliarde de ani), conform oamenilor de știință. Cele mai vechi stele din galaxie sunt în clustere globulare și, după vârsta lor, se calculează vârsta galaxiei.

Galaxia noastră face parte dintr-o asociere mai largă a altor galaxii, pe care o numim Grupul Local de Galaxii, care include sateliții Galaxiei Nori Magellanic Mari și Mici, Nebuloasa Andromeda (M 31, NGC 224), Galaxia Triangulum (M33). , NGC 598) și alte aproximativ 50 de galaxii. La rândul său, Grupul Local de galaxii face parte din Superclusterul Fecioarei, care are o dimensiune de 150 de milioane de ani lumină.

Sistemul solar este scufundat într-un sistem stelar uriaș - Galaxia, numărând sute de miliarde de stele de cea mai diferită luminozitate și culoare (Stele în secțiunea: „Viața stelelor”). Proprietățile diferitelor tipuri de stele din galaxie sunt bine cunoscute astronomilor. Vecinii noștri nu sunt doar stele tipice și alte obiecte cerești, ci mai degrabă reprezentanți ai celor mai numeroase „triburi” ale Galaxiei. În prezent, toate sau aproape toate stelele au fost studiate în vecinătatea Soarelui, cu excepția celor foarte pitice, care emit foarte puțină lumină. Cele mai multe dintre ele sunt pitici roșii foarte slabe - masele lor sunt de 3-10 ori mai mici decât cele ale Soarelui. Stelele asemănătoare cu Soarele sunt foarte rare, doar 6% dintre ele. Mulți dintre vecinii noștri (72%) sunt grupați în mai multe sisteme, unde componentele sunt conectate între ele prin forțe gravitaționale. Care dintre sutele de stele din apropiere poate revendica titlul de cel mai apropiat vecin al Soarelui? Acum este considerată o componentă a binecunoscutului sistem triplu Alpha Centauri - pitica roșie slabă Proxima. Distanța până la proxima este de 1,31 buc, lumina de la ea durează 4,2 ani să ajungă la noi. Statisticile populației circumsolare oferă o idee despre evoluția discului galactic și a galaxiei în ansamblu. De exemplu, distribuția luminozității stelelor de tip solar arată că vârsta discului este de 10-13 miliarde de ani.

În secolul al XVII-lea, după inventarea telescopului, oamenii de știință și-au dat seama pentru prima dată cât de mare este numărul de stele din spațiul cosmic. În 1755, filozoful și naturalistul german Immanuel Kant a sugerat că stelele formează grupuri în spațiu, la fel cum planetele alcătuiesc sistemul solar. Aceste grupuri le numea „insule stelare”. Potrivit lui Kant, una dintre aceste nenumărate insule este Calea Lactee - un grup grandios de stele vizibile pe cer ca o bandă de ceață strălucitoare. În greacă veche, cuvântul „galactikos” înseamnă „laptos”, motiv pentru care Calea Lactee și sisteme stelare similare sunt numite galaxii.

Dimensiunile și structura galaxiei noastre

Pe baza rezultatelor calculelor sale, Herschel a încercat să determine dimensiunile și să formeze un fel de disc gros: în planul Căii Lactee, se extinde până la o distanță de cel mult 850 de unități, iar în direcția perpendiculară - 200 de unități , dacă luăm distanța până la Sirius ca unitate. Conform scalei moderne a distanțelor, aceasta corespunde cu 7300X1700 de ani lumină. Această estimare reflectă în general corect structura Căii Lactee, deși este foarte inexactă. Cert este că, pe lângă stele, discul Galaxiei include și numeroși nori de gaz și praf, care slăbesc lumina stelelor îndepărtate. Primii exploratori ai Galaxiei nu știau despre această substanță absorbantă și credeau că pot vedea toate stelele ei.

Adevăratele dimensiuni ale Galaxiei au fost stabilite abia în secolul al XX-lea. S-a dovedit că este o formație mult mai plată decât se credea anterior. Diametrul discului galactic depășește 100 de mii de ani lumină, iar grosimea este de aproximativ 1000 de ani lumină. Datorită faptului că Sistemul Solar este situat practic în planul Galaxiei, plin de materie absorbantă, multe detalii ale structurii Căii Lactee sunt ascunse privirii unui observator pământesc. Cu toate acestea, ele pot fi studiate pe exemplul altor galaxii similare cu Shashi. Deci, în anii 40. Secolul XX, observând galaxia M 31, mai cunoscută sub numele de Nebuloasa Andromeda, astronomul german Walter Baade a observat că discul lenticular plat al acestei uriașe galaxii este scufundat într-un nor de stele sferice mai rarefiat - un halou. Deoarece nebuloasa este foarte asemănătoare cu galaxia noastră, el a sugerat că și Calea Lactee are o structură similară. Stelele discului galactic au fost numite populație de tip I, în timp ce stelele din halou au fost numite populație de tip II.

După cum arată studiile moderne, cele două tipuri de populație stelară diferă nu numai prin poziția lor spațială, ci și prin natura mișcării lor, precum și prin compoziția lor chimică. Aceste caracteristici sunt asociate în primul rând cu originea diferită a discului și a componentei sferice.

Structura Galaxy: Halo

Granițele galaxiei noastre sunt determinate de dimensiunea halou. Raza haloului este mult mai mare decât dimensiunea discului și, potrivit unor date, ajunge la câteva sute de mii de ani lumină. Centrul de simetrie al halou Calei Lactee coincide cu centrul discului galactic. Haloul este format în principal din stele foarte vechi, slabe, de masă mică. Ele apar atât individual, cât și sub formă de clustere globulare, care pot include mai mult de un milion de stele. Vârsta populației componentei sferice a Galaxiei depășește 12 miliarde de ani. De obicei, este considerată vârsta Galaxy în sine. O trăsătură caracteristică a stelelor halo este proporția lor extrem de mică de elemente chimice grele. Stelele care formează clustere globulare conțin de sute de ori mai puține metale decât Soarele.

Stelele componentei sferice sunt concentrate spre centrul Galaxiei. Partea centrală, cea mai densă a halou, la câteva mii de ani lumină de centrul galaxiei, este numită „bulge” („îngroșare”). Stelele și grupurile de halo stelare se mișcă în jurul centrului galaxiei pe orbite foarte alungite. Datorită faptului că rotația stelelor individuale are loc aproape aleatoriu, haloul în ansamblu se rotește foarte lent.

Structura galaxiei: disc

În comparație cu aureola, discul se rotește considerabil mai repede. Viteza de rotație a acestuia nu este aceeași la distanțe diferite de centru. Crește rapid de la zero în centru la 200-240 km/s la o distanță de 2 mii de ani lumină de acesta, apoi scade oarecum, crește din nou la aproximativ aceeași valoare și apoi rămâne aproape constantă. Studiul caracteristicilor rotației discului a făcut posibilă estimarea masei acestuia. S-a dovedit că este de 150 de miliarde de ori mai mare decât masa Soarelui. Populația de disc este foarte diferită de populația de halo. În apropierea planului discului sunt concentrate stele tinere și grupuri de stele, a căror vârstă nu depășește câteva miliarde de ani. Ele formează așa-numita componentă plată. Există o mulțime de stele luminoase și fierbinți printre ele.

Gazul din discul galaxiei este, de asemenea, concentrat în principal în apropierea planului său. Este situat în mod neuniform, formând numeroși nori de gaz - supernori giganți cu structură neomogenă, lungi de câteva mii de ani lumină, până la nori mici nu mai mari de un parsec. Hidrogenul este principalul element chimic din galaxia noastră. Aproximativ 1/4 din el este format din heliu. Față de aceste două elemente, restul sunt prezente în cantități foarte mici. În medie, compoziția chimică a stelelor și a gazului de pe disc este aproape aceeași cu cea a Soarelui.

Structura galaxiei: Core

Una dintre cele mai interesante regiuni ale Galaxiei este considerată a fi centrul sau nucleul său, situat în direcția constelației Săgetător. Radiația vizibilă a regiunilor centrale ale Galaxiei ne este complet ascunsă de straturi puternice de materie absorbantă. Prin urmare, au început să-l studieze abia după crearea unor receptoare pentru radiații infraroșii și radio, care sunt absorbite într-o măsură mai mică. Regiunile centrale ale Galaxiei sunt caracterizate de o concentrație puternică de stele: fiecare parsec cubic din apropierea centrului conține multe mii dintre ele. Distanțele dintre stele sunt de zeci și sute de ori mai mici decât în ​​vecinătatea Soarelui. Dacă am trăi pe o planetă lângă o stea situată în apropierea miezului galaxiei, atunci zeci de stele ar fi vizibile pe cer, comparabile ca luminozitate cu cea a Lunii și cu multe mii mai strălucitoare decât cele mai strălucitoare stele de pe cerul nostru.

Pe lângă un număr mare de stele din regiunea centrală a Galaxiei, există un disc gazos circumnuclear, format în principal din hidrogen molecular. Raza sa depășește 1000 de ani lumină. Mai aproape de centru, există regiuni de hidrogen ionizat și numeroase surse de radiație infraroșie, ceea ce indică faptul că acolo are loc formarea stelelor. În chiar centrul Galaxiei, se presupune existența unui obiect compact masiv - o gaură neagră cu o masă de aproximativ un milion de mase solare. În centru există și o sursă radio strălucitoare Săgetător A, a cărei origine este asociată cu activitatea nucleului.

Calea Lactee (MP) este un sistem imens legat gravitațional care conține cel puțin 200 de miliarde de stele, mii de nori giganți de gaz și praf, clustere și nebuloase. Aparține clasei galaxiilor spirale barate. MP este comprimat într-un plan și în profil arată ca o „farfurie zburătoare”.

Calea Lactee cu Galaxia Andromeda (M31), Galaxia Triangulum (M33) și peste 40 de galaxii satelit pitici - propriile sale și ale Andromedei - toate împreună formează Grup local galaxii, care face parte din Superclusterul Local (Superclusterul Fecioarei).

Galaxia noastră are următoarea structură: un nucleu, format din miliarde de stele, cu o gaură neagră în centru; un disc de stele, gaze și praf cu un diametru de 100.000 de ani lumină și o grosime de 1000 de ani lumină, în partea de mijloc a discului o umflătură de 3000 de ani lumină grosime. ani; mâneci; un halou sferic (coroană) care conține galaxii pitice, grupuri de stele globulare, stele individuale, grupuri de stele, praf și gaz.

Regiunile centrale ale Galaxiei sunt caracterizate de o concentrație puternică de stele: fiecare parsec cubic din apropierea centrului conține multe mii dintre ele. Distanțele dintre stele sunt de zeci și sute de ori mai mici decât în ​​vecinătatea Soarelui.

Galaxia se rotește, dar nu uniform cu întregul disc. Pe măsură ce ne apropiem de centru, viteza unghiulară de rotație a stelelor în jurul centrului galaxiei crește.

În planul Galaxiei, pe lângă o concentrație crescută de stele, există și concentrare crescută praf și gaz. Între centrul galaxiei și brațele (ramurile) spiralate se află un inel de gaz - un amestec de gaz și praf, care radiază puternic în domeniul radio și infraroșu. Lățimea acestui inel este de aproximativ 6 mii de ani lumină. Este situat în zona cuprinsă între 10.000 și 16.000 de ani lumină de centru. Inelul de gaz conține miliarde de mase solare de gaz și praf și este locul formării active a stelelor.

Galaxia are o coroană care conține clustere globulare și galaxii pitice (Norii Magellanic Mari și Mici și alte clustere). Există, de asemenea, stele și grupuri de stele în corona galactică. Unele dintre aceste grupuri interacționează cu clustere globulare și galaxii pitice.

Planul galaxiei și planul sistemului solar nu coincid, ci sunt în unghi unul față de celălalt, iar sistemul planetar al Soarelui face o revoluție în jurul centrului galaxiei în aproximativ 180-220 de milioane de ani pământeni - cam atât durează un an galactic pentru noi.

În vecinătatea Soarelui, este posibil să urmăriți secțiuni a două brațe spiralate care se află la aproximativ 3 mii de ani lumină distanță de noi. Conform constelațiilor în care sunt observate aceste zone, li s-a dat numele de brațul Săgetător și brațul Perseus. Soarele este situat aproape la mijloc între aceste brațe spiralate. Dar relativ aproape de noi (după standardele galactice), în constelația Orion, există un alt braț, nu foarte clar definit - brațul Orion, care este considerat o ramură a unuia dintre principalele brațe spiralate ale Galaxiei.

Viteza de rotație a Soarelui în jurul centrului galaxiei aproape coincide cu viteza undei de compresie care formează brațul spiralat. Această situație este atipică pentru Galaxie în ansamblu: brațele spiralate se rotesc cu o viteză unghiulară constantă, ca spițele în roți, iar mișcarea stelelor are loc cu un model diferit, astfel încât aproape întreaga populație stelară a discului fie intră în interiorul brațe spiralate sau cade din ele. Singurul loc, unde vitezele stelelor și ale brațelor spiralate coincid - acesta este așa-numitul cerc de corotație și pe acesta se află Soarele.

Pentru Pământ, această circumstanță este extrem de importantă, deoarece în brațele spiralate au loc procese violente, care formează radiații puternice care sunt distructive pentru toate viețuitoarele. Și nicio atmosferă nu l-ar putea proteja de asta. Dar planeta noastră există într-un loc relativ liniștit din Galaxie și nu a fost afectată de aceste cataclisme cosmice de sute de milioane (sau chiar miliarde) de ani. Poate de aceea viața a putut să se nască și să supraviețuiască pe Pământ.

O analiză a rotației Galaxiei a arătat că aceasta conține mase mari de materie neluminoasă (neradiante), numită „masă ascunsă” sau „aureolă întunecată”. Masa Galaxiei, ținând cont de această masă ascunsă, este estimată la aproximativ 10 trilioane de mase solare. Potrivit unei ipoteze, o parte din masa ascunsă se poate afla în pitici maro, în planete gigantice gazoase care ocupă o poziție intermediară între stele și planete și în nori moleculari denși și reci, care au o temperatură scăzută și sunt inaccesibili observațiilor obișnuite. În plus, în galaxiile noastre și în alte galaxii există multe corpuri de mărimea unei planete care nu sunt incluse în niciunul dintre sistemele circumstelare și, prin urmare, nu sunt vizibile la telescoape. O parte din masa ascunsă a galaxiilor poate aparține stelelor „stinse”. Potrivit unei alte ipoteze, spațiul galactic (vidul) contribuie și el la cantitatea de materie întunecată. Masa ascunsă nu se află doar în galaxia noastră, ci este în toate galaxiile.

Problema materiei întunecate în astrofizică a apărut când a devenit clar că rotația galaxiilor (inclusiv propria noastră Cale Lactee) nu poate fi descrisă corect dacă se ia în considerare doar materia vizibilă (luminoasă) obișnuită conținută în ele. Toate stelele Galaxiei în acest caz ar trebui să se împrăștie și să se risipească în vastitatea Universului. Pentru ca acest lucru să nu se întâmple (și acest lucru nu se întâmplă), este necesară prezența unei materii invizibile suplimentare cu o masă mare. Acțiunea acestei mase invizibile se manifestă exclusiv în interacțiunea gravitațională cu materia vizibilă. În același timp, cantitatea de materie invizibilă ar trebui să fie de aproximativ șase ori mai mare decât cantitatea de materie vizibilă (informațiile despre aceasta sunt publicate în revista științifică Astrophysical Journal Letters). Natura materiei întunecate, precum și energia întunecată, a cărei prezență este presupusă în Universul observabil, rămâne neclară.