> Млечный Путь
Млечный Путь – спиральная галактика с Солнечной системой: интересные факты, размер, площадь, обнаружение и имя, исследование с видео, структура, расположение.
Млечный Путь - спиральная галактика, охватывающая площадь в 100000 световых лет, в которой расположена Солнечная система.
Если вы располагаете местечком подальше от города, где царит темнота и открывается прекрасный вид на звездное небо, то можете заметить слабую светлую полосу. Это группа с миллионами маленьких ярких огоньков и светящихся ореолов. Перед вами звезды галактики Млечный Путь .
Но что она собою представляет? Начнем с того, что Млечный Путь - спиральный тип галактики с перемычкой, на территории которой проживает Солнечная система. Сложно назвать родную галактику чем-то уникальным, ведь существуют еще сотни миллиардов галактик во Вселенной, причем многие похожи.
Интересные факты о галактике Млечный Путь
- Млечный Путь начал формирование как скопление плотных областей после Большого Взрыва. Первые появившиеся звезды пребывали в шаровых скоплениях, которые продолжают существовать. Это древнейшие звезды галактики;
- Галактика увеличила свои параметры за счет поглощения и слияния с другими. Сейчас она отбирает звезды у Карликовой галактики Стрельца и Магеллановых Облаков;
- Млечный Путь движется в пространстве с ускорением в 550 км/с по отношению к реликтовому излучению;
- В галактическом центре скрывается сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. По массе в 4.3 млн. раз превышает солнечную;
- Газ, пыль и звезды вращаются вокруг центра на скорости в 220 км/с. Это стабильный показатель, подразумевающий наличие оболочки из темной материи;
- Через 5 млрд. лет ожидается столкновение с галактикой Андромеды. Некоторые считают, что Млечный Путь – двойная система гигантской спирали;
Обнаружение и наименование галактики Млечный Путь
У нашей галактики Млечный Путь довольно интересное название, так как туманная дымка напоминает молочный след. Имя имеет древние корни и переведено с латинского «Via Lactea». Это имя фигурирует уже в работе «Тадхира» Насир ад-Дин Туси. Он писал: «Представлена множеством небольших и плотно сгруппированных звезд. Они расположены близко, поэтому кажутся пятнами. Цветом напоминает молоко…». Полюбуйтесь на фото галактики Млечный Путь с ее рукавами и центром (конечно, никто не может сделать фото нашей галактики, однако есть похожие конструкции и точные данные о структуре, на основе которых составляется представление о внешнем виде галактического центра и рукавов).
Ученые думали, что Млечный Путь наполнен звездами, но это оставалось лишь догадкой до 1610 года. Именно тогда Галилео Галилей направляет первый телескоп в небо и видит отдельные звезды. Это также открыло людям новую правду: звезд намного больше, чем мы думали, и они входят в состав Млечного Пути.
Иммануил Кант в 1755 году считал, что Млечный Путь – это коллекция звезд, объединенных совместной гравитацией. Гравитационная сила заставляет объекты вращаться и приплющивает в форме диска. В 1785 году Уильям Гершель попробовал воссоздать галактическую форму, но не догадался, что большая ее часть скрывается за пылевой и газовой дымкой.
Ситуация меняется в 1920-х годах. Эдвин Хаббл сумел убедить, что мы видим не спиральные туманности, а отдельные галактики. Именно тогда появилась возможность осознать форму нашей. С того момента стало ясно, что это спиральная галактика, обладающая перемычкой. Смотрите видео, чтобы изучить структуру галактики Млечный Путь и исследовать ее шаровые скопления и узнать, сколько звезд проживает в галактике.
Наша галактика: взгляд изнутри
Астрофизик Анатолий Засов об основных составляющих нашей галактики, межзвездной среде и шаровых скоплениях:
Расположение галактики Млечный Путь
Млечный Путь в небе узнается быстро благодаря широкой и вытянутой белой линии, напоминающей молочный след. Интересно, что эта звездная группа доступна для обзора с момента формирования планеты. На самом деле, этот участок выступает галактическим центром.
Галактика простирается на 100000 световых лет в диаметре. Если бы вам удалось посмотреть на нее сверху, то заметили бы выпуклость в центре, от которой исходят 4 крупных спиральных рукава. Этот тип представляет 2/3 вселенских галактик.
В отличие от привычной спирали, экземпляры с перемычкой вмещают стержень в центре с двумя ответвлениями. У нашей галактики есть два главных рукава и два второстепенных. В рукаве Ориона расположена наша система.
Млечный Путь не статичен и вращается в космосе, перенося с собою все объекты. Солнечная система движется вокруг галактического центра на скорости 828000 км/ч. Но галактика невероятно огромная, поэтому на один проход уходит 230 миллионов лет.
В спиральных рукавах накапливается много пыли и газа, из-за чего создаются прекрасные условия для образования новых звезд. Рукава исходят от галактического диска, охватывающего примерно 1000 световых лет.
В центре Млечного Пути можно заметить выпуклость, наполненную пылью, звездами и газом. Именно из-за этого вам удается увидеть лишь небольшой процент от общего количества галактических звезд. Все дело в густой газовой и пылевой дымке, перекрывающей обзор.
В самом центре скрывается сверхмассивная черная дыра, превышающая по массе Солнце в миллиарды раз. Скорее всего, раньше она была намного меньше, но регулярный рацион из пыли и газа позволил ей вырасти. Это невероятная обжора, потому что иногда засасывает даже звезды. Конечно, напрямую ее увидеть невозможно, но гравитационное влияние отслеживается.
Вокруг галактики расположен ореол горячего газа, где проживают старые звезды и шаровые скопления. Он простирается на сотни тысяч световых лет, но вмещает лишь 2% звезд от тех, что находятся в диске. Не будем забывать и про темную материю (90% галактической массы).
Структура и состав галактики Млечный Путь
При наблюдении видно, что Млечный Путь разделяет небесное пространство на два практически одинаковых полушария. Это говорит о том, что наша система расположена возле галактической плоскости. Заметно, что у галактики низкий уровень поверхностной яркости из-за того, что газ и пыль сконцентрированы в диске. Это не только не позволяет рассмотреть галактический центр, но и понять, что скрывается по ту сторону. Вы легко обнаружите центр галактики Млечный Путь на нижней схеме.
Если бы вам удалось вырваться за пределы Млечного Пути и получить перспективу для обзора сверху, то перед вами предстала спираль с баром. Простирается на 120000 световых лет и 1000 световых лет в ширину. Многие годы ученые думали, что видят 4 рукава, но их всего два: Щита-Центавра и Стрельца.
Рукава создаются плотными волнами, вращающимися вокруг галактики. Они передвигаются по площади, поэтому сдавливают пыль и газ. Этот процесс запускает активное рождение звезд. Подобное происходит во всех галактиках этого типа.
Если вам попадались фото Млечного Пути, то все они являются художественными интерпретациями или же другими похожими галактиками. Нам было сложно осознать его внешний вид, так как мы расположены внутри. Представьте, что вы хотите описать дом снаружи, если никогда не покидали его стен. Но ведь всегда можно выглянуть в окно и посмотреть на соседние строения. На нижнем рисунке можно легко понять, где находится Солнечная система в галактике Млечный Путь.
Наземные и космические миссии позволили понять, что в галактике проживают 100-400 миллиардов звезд. У каждой из них может быть одна планета, то есть, галактика Млечный Путь способна приютить сотни миллиардов планет, 17 миллиардов из которых по размеру и массе подобны Земле.
Примерно 90% галактической массы уходит на темную материю. Никто так и не может объяснить, с чем мы сталкиваемся. В принципе, ее пока не удалось увидеть, но мы знаем о присутствии благодаря быстрому галактическому вращению и прочим воздействиям. Именно она удерживает галактики от разрушений при вращении. Посмотрите видео, чтобы больше узнать о звездах Млечного Пути.
Звездное население галактики
Астроном Алексей Расторгуев о возрасте звезд, звездных скоплениях и свойствах галактического диска:
Положение Солнца в галактике Млечный Путь
Между двумя главными рукавами находится рукав Ориона, в котором на 27000 световых лет от центра расположена наша система. Жаловаться на удаленность не стоит, ведь в центральной части притаилась сверхмассивная черная дыра (Стрелец А*).
У нашей звезды Солнца уходит 240 миллионов лет, чтобы облететь галактику (космический год). Это звучит невероятно, ведь в прошлый раз, когда Солнце было в этом районе, по Земле бродили динозавры. За все свое существование звезда совершила примерно 18-20 пролетов. То есть, она родилась 18.4 космических лет назад, а возраст галактики – 61 космических лет.
Траектория столкновения галактики Млечный Путь
Млечный Путь не просто вращается, но еще и движется в самой Вселенной. И хотя пространство велико, никто не застрахован от столкновений.
По расчетам, примерно через 4 миллиарда лет наша галактика Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды. Они приближаются на скорости в 112 км/с. После столкновения активируется процесс рождения звезд. В целом, Андромеда не самый аккуратный гонщик, как так в прошлом уже врезалась в другие галактики (заметно большое пылевое кольцо в центре).
Но землянам не стоит переживать по поводу будущего события. Ведь к тому времени Солнце уже взорвется и уничтожит нашу планету.
Что ждет галактику Млечный Путь?
Полагают, что Млечный Путь появился из-за слияния меньших галактик. Этот процесс продолжается, так как к нам уже мчится галактика Андромеды, чтобы через 3-4 миллиарда лет создать гигантский эллипс.
Млечный Путь и Андромеда не существуют в изоляции, а входят в Местную группу, которая также является частью Сверхскопления Девы. На этой гигантской области (110 миллионов световых лет) располагается 100 групп и галактических скоплений.
Если вам так и не удалось полюбоваться родной галактикой, то сделайте это как можно скорее. Найдите тихое и темное место с открытым небом и просто насладитесь этой удивительной звездной коллекцией. Напомним, что на сайте есть виртуальная 3D-модель галактики Млечный Путь, позволяющая изучить все звезды, скопления, туманности и известные планеты в режиме онлайн. А наша карта звездного неба поможет отыскать все эти небесные тела на небе самостоятельно, если решили купить телескоп.
Положение и движение Млечного Пути
Мы привыкли, что Млечный путь - это скопление звезд на небе, по которому ориентировались наши предки. Но на самом деле, это больше, чем обычные ночные светила - это огромный и неизведанный мир.
Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет
А вам уже исполнилось 18?
Строение галактики Млечный Путь
Иногда кажется невероятным то, насколько динамично развивается космическая наука. Сложно себе представить, но 4 века назад даже утверждение о том, что Земля кружится вокруг Солнца, вызывало осуждение и неприятие в обществе. Суждения об этих и других космических явлениях могли привести не только к тюремному заключению, но и к смерти. К счастью, времена изменились, и изучение Вселенной давно стало приоритетным направлением в науке. Особенно важны в этом плане исследования Млечного Пути — галактики из тысяч звезд, одна из которых — наше Солнце.
Изучение строения галактики и ее развития помогает ответить на главные вопросы, которые интересуют человечество с начала времен. Это такие сакраментальные загадки о том, как возникла Солнечная система, какие факторы способствовали появлению жизни на Земле, и существует ли жизнь на других планетах.
О том, что галактика Млечный Путь — это огромный рукав бесконечной звездной системы стало известно сравнительно недавно — чуть более полувека назад. Строение нашей галактики схоже с колоссального размера спиралью, в которой наша Солнечная система находится где-то на периферии. Сбоку же она имеет вид гигантской лупы с двусторонне выпуклым центром с короной.
Что же такое галактика Млечный Путь? Это миллиарды звезд и планет, которые соединены между собой неким алгоритмом строения Вселенной. Кроме звезд в Млечном Пути имеется межзвездный газ, галактическая пыль и звездные шаровые скопления.
Диск нашей галактики постоянно вращается вокруг центральной части, которая находится в созвездии Стрельца. Для того чтобы Млечный Путь сделал один полный оборот вокруг своей оси нужно 220 миллионов лет (и это при том, что вращение происходит со скоростью 250 километров в секунду). Таким образом, все звезды нашей галактики движутся в едином порыве на протяжении многих лет и наша Солнечная система вместе с ними. Что же заставляет их вращаться вокруг ядра с поистине бешеной скоростью? Ученые предполагают, что и колоссальный вес центра, и практически непостижимое количество энергии (оно может превышать размер в 150 млн солнц).
Почему же мы не видим ни спиралей, ни гигантского ядра, почему не чувствуем этого вселенского вращения? Дело в том, что мы находимся в рукаве этой спиральной Вселенной, и бешеный ритм ее жизни воспринимается нами буднично.
Конечно же, найдутся скептики, которые будут отрицать такое строение нашей галактики, мотивируя это тем, что точного снимка галактического диска нет (да и быть не может). Дело в том, что Вселенная отнюдь не ограничивается галактикой Млечный Путь и в космосе есть куча таких же образований. Они очень похожи на нашу галактику по структуре — это те же диски с центром, вокруг которого вращаются звезды. То есть за пределами нашего Млечного Пути существуют миллиарды систем, схожих с Солнечной.
Ближайшая к нам галактика — это Большое и Малое Магеллановы Облака. Их можно увидеть практически невооруженным глазом в Южном полушарии. Эти две небольшие светящиеся точки, похожие на облака, впервые описал великий путешественник, от имени которого и произошли названия космических объектов. Диаметр Магеллановых Облаков сравнительно невелик — это меньше половины Млечного Пути. Да и звездных систем в Облаках намного меньше.
То ли дело Туманность Андромеды. Это еще одна галактика спиралевидной формы, которая по виду и по составу очень похожа на Млечный Путь. Ее размеры поражают — она по самым скромным подсчетам раза в три больше нашего Пути. И число таких исполинских галактик во Вселенной уже давно перевалило за миллиард — это только то, что мы можем увидеть на данном этапе развития астрономии. Вполне возможно, что спустя несколько лет нам станет известна еще одна, ранее незамеченная галактика.
Характеристики Млечного Пути
Как говорилось ранее, Млечный Путь — это скопление миллионов звезд со своими собственными системами, схожими с Солнечной. Сколько всего планет существует в нашей галактике — самая настоящая загадка, над решением которой бьется уже не одно поколение астрономов. Хотя, если честно, их больше волнует другой вопрос — какова вероятность того, что в пределах нашей галактики существует звездная система, характеристики которой схожи с нашей? Особенно ученых интересуют звезды, имеющие схожую с Солнцем скорость вращения и технические характеристики, а также занимающие наше место в масштабе галактики. Все потому, что на планетах, имеющих приблизительный возраст и условия нашей Земли, существует высокая вероятность наличия разумной жизни.
К сожалению, попытки ученых найти в рукавах галактики хоть что-то схожее с Солнечной системой не увенчались успехом. И это, пожалуй, к лучшему. Еще неизвестно, кто или что может ждать нас в незнакомом созвездии.
Черная Дыра — убийца планет или создатель галактик?
В конце своей жизни звезда сбрасывает газовую оболочку, а ее ядро начинает очень быстро сжиматься. При условии, что масса светила достаточно большая (в 1,4 раза больше Солнца), на его месте образуется Черная Дыра. Это объект с критической скоростью, которую не может преодолеть ни один предмет. В итоге, что попадает в Черную Дыру, исчезает в ней навсегда. То есть, по сути, этот космический элемент — это билет в один конец. Любой объект, который подойдет к Дыре достаточно близко, исчезнет навсегда.
Печально, не правда ли? Но в Черной Дыре есть и положительный момент — благодаря ей постепенно подтягиваются различные космические объекты и формируются новые галактики. Получается, что ядром каждой из известных звездных систем служит Черная Дыра.
Почему наша галактика называется Млечный Путь?
У каждого народа существуют свои легенды о том, как образовалась видимая часть Млечного Пути. К примеру, древние греки считали, что она образовалась из пролитого молока богини Геры. А вот в Месопотамии было сказание о реке из того же напитка. Таким образом, большое скопление звезд ассоциировалось у многих народов именно с молоком, благодаря чему наша галактика получила свое название.
Сколько звезд в Млечном Пути?
Точно подсчитать количество звезд в нашей галактике достаточно затруднительно, ведь говорят, что их больше 200 млрд. Как вы понимаете, изучить их все при современном развитии науки очень проблематично, поэтому ученые обращают свое внимание только на самых интересных представителей этих космических объектов. Взять хотя бы альфа звезду из созвездия Карины (Киль). Это звезда супергигант, которая долгое время носила титул самой большой и яркой.
Солнце — также одна из звезд Млечного Пути, которая, однако, не имеет никаких выдающихся характеристик. Это небольшой желтый карлик, который прославился лишь тем, что на протяжении миллионов лет является источником жизни на нашей планете.
Астрономы со всего мира давно уже составили списки звезд, которые отличаются выдающеюся массой или яркостью. Но это совсем не значит, что каждая из них получила собственное имя. Обычно названия звезд состоят из букв, цифр и названий созвездий, к которым они относятся. Так, самая яркая звезда Млечного Пути обозначается на астрономических картах как R136a1, причем R136 — это ничто иное, как название туманности, из которой она родом. Эта звезда обладает непередаваемой мощью, которую невозможно ни с чем сравнить. R136a1 светит в 8,7 миллионов раз ярче, чем наше Солнце, а поэтому возле нее очень трудно представить хоть какую-то жизнь.
Но колоссальная мощь совсем не значит, что R136a1 имеет внушительные размеры. Список самых крупных звезд возглавляет UY Щита, которая в 1,7 тыс. раз превышает размеры нашего светила. То есть, если бы вместо Солнца была эта звезда, то она заняла бы все место от центра нашей системы до Сатурна.
Хотя какими большими и мощными не были бы эти звезды, суммарное число их массы не сравнится с массой Черной дыры, которая находится в центре галактики. Именно ее колоссальная энергия держит Млечный Путь, заставляя ее двигаться в определенном порядке.
Наша галактика — это не просто россыпь звезд на ночном небе. Это огромная система, которая состоит из сотен миллиардов звезд, среди которых есть и наше Солнце.
Люди с древних времен интересовались возрастом Вселенной. И хотя у нее нельзя спросить паспорт, чтобы посмотреть дату рождения, современная наука смогла ответить на этот вопрос. Правда, лишь совсем недавно.
Паспорт Вселенной Астрономы детально изучили раннюю биографию Вселенной. Но относительно ее точного возраста у них были сомнения, которые удалось развеять только в последние пару десятков лет
Алексей Левин
Мудрецы Вавилона и Греции считали мироздание вечным и неизменным, а индуистские хронисты в 150 году до н.э. определили, что ему в точности 1 972 949 091 год (кстати, по порядку величины они не сильно ошиблись!). В 1642 году английский теолог Джон Лайтфут путем скрупулезного анализа библейских текстов вычислил, что сотворение мира пришлось на 3929 год до н.э.; спустя несколько лет ирландский епископ Джеймс Ашер передвинул его на 4004 год. Основатели современной науки Иоганн Кеплер и Исаак Ньютон тоже не прошли мимо этой темы. Хотя они апеллировали не только к Библии, но и к астрономии, их результаты оказались похожими на вычисления богословов — 3993 и 3988 годы до н.э. В наше просвещенное время возраст Вселенной определяют иными способами. Чтобы увидеть их в исторической проекции, поначалу взглянем на собственную планету и ее космическое окружение.
Гадание по камням
Со второй половины XVIII века ученые начали оценивать возраст Земли и Солнца на основе физических моделей. Так, в 1787 году французский натуралист Жорж-Луи Леклерк пришел к выводу, что, если бы наша планета при рождении была шаром из расплавленного железа, ей нужно было бы от 75 до 168 тысяч лет, чтобы остыть до нынешней температуры. Через 108 лет ирландский математик и инженер Джон Перри заново просчитал тепловую историю Земли и определил ее возраст в 2−3 млрд лет. В самом начале XX столетия лорд Кельвин пришел к выводу, что если Солнце постепенно сжимается и светит исключительно за счет высвобождения гравитационной энергии, то его возраст (и, следовательно, максимальный возраст Земли и остальных планет) может составить несколько сотен миллионов лет. Но в то время геологи не смогли ни подтвердить, ни опровергнуть эти оценки из-за отсутствия надежных методов геохронологии.
В середине первого десятилетия ХХ века Эрнест Резерфорд и американский химик Бертрам Болтвуд разработали основы радиометрической датировки земных пород, которая показала, что Перри был много ближе к истине. В 1920-х были найдены образцы минералов, чей радиометрический возраст приближался к 2 млрд лет. Позднее геологи не раз повышали эту величину, и к настоящему времени она выросла более чем вдвое — до 4,4 млрд. Дополнительные данные предоставляет исследование «небесных камней» — метеоритов. Почти все радиометрические оценки их возраста укладываются в интервал 4,4−4,6 млрд лет.
Современная гелиосейсмология позволяет непосредственно определить и возраст Солнца, который, по последним данным, составляет 4,56 — 4,58 млрд лет. Поскольку продолжительность гравитационной конденсации протосолнечного облака исчислялась всего лишь миллионами лет, можно уверенно утверждать, что от начала этого процесса до наших дней прошло не более 4,6 млрд лет. При этом солнечное вещество содержит множество элементов тяжелее гелия, которые образовались в термоядерных топках массивных звезд прежних поколений, выгоревших и взорвавшихся сверхновыми. Это означает, что протяженность существования Вселенной сильно превышает возраст Солнечной системы. Чтобы определить меру этого превышения, нужно выйти сначала в нашу Галактику, а затем и за ее пределы.
Следуя за белыми карликами
Время жизни нашей Галактики можно определять разными способами, но мы ограничимся двумя самыми надежными. Первый метод основан на мониторинге свечения белых карликов. Эти компактные (примерно с Землю величиной) и изначально очень горячие небесные тела представляют собой конечную стадию жизни практически всех звезд за исключением самых массивных. Для превращения в белый карлик звезда должна полностью сжечь все свое термоядерное топливо и претерпеть несколько катаклизмов — например, на какое-то время стать красным гигантом.
Природные часы
Согласно радиометрической датировке, самыми старыми породами на Земле сейчас считаются серые гнейсы побережья Большого Невольничьего озера на северо-западе Канады — их возраст определен в 4,03 миллиарда лет. Еще раньше (4,4 миллиарда лет назад) кристаллизовались мельчайшие зерна минерала циркона, природного силиката циркония, найденные в гнейсах на западе Австралии. А раз в те времена уже существовала земная кора, наша планета должна быть несколько старше.
Что касается метеоритов, наиболее точную информацию дает датировка кальциево-алюминиевых вкраплений в веществе каменноугольных хондритовых метеоритов, которое практически не изменилось после его формирования из газо-пылевого облака, окружавшего новорожденное Солнце. Радиометрический возраст подобных структур в метеорите Ефремовка, найденном в 1962 году в Павлодарской области Казахстана, составляет 4 миллиарда 567 миллионов лет.
Типичный белый карлик почти полностью состоит из ионов углерода и кислорода, погруженных в вырожденный электронный газ, и имеет тонкую атмосферу, в составе которой доминируют водород или гелий. Его поверхностная температура составляет от 8 000 до 40 000 К, в то время как центральная зона нагрета до миллионов и даже десятков миллионов градусов. Согласно теоретическим моделям, могут также рождаться карлики, состоящие преимущественно из кислорода, неона и магния (в которые при определенных условиях превращаются звезды с массой от 8 до 10,5 или даже до 12 солнечных масс), однако их существование еще не доказано. Теория также утверждает, что звезды, как минимум вдвое уступающие Солнцу по массе, заканчивают жизнь в виде гелиевых белых карликов. Такие звезды очень многочисленны, однако они сжигают водород крайне медленно и посему живут многие десятки и сотни миллионов лет. Пока что им просто не хватило времени, чтоб исчерпать водородное горючее (очень немногочисленные гелиевые карлики, обнаруженные к настоящему времени, обитают в двойных системах и возникли совсем другим путем).
Коль скоро белый карлик не может поддерживать реакции термоядерного синтеза, он светит за счет накопленной энергии и потому медленно остывает. Темпы этого охлаждения можно вычислить и на этой основе определить время, потребное для снижения температуры поверхности от первоначальной (для типичного карлика это примерно 150 000 К) до наблюдаемой. Поскольку нас интересует возраст Галактики, следует искать самые долгоживущие, а потому и самые холодные белые карлики. Современные телескопы позволяют обнаружить внутригалактические карлики с температурой поверхности менее 4000 К, светимость которых в 30 000 раз уступает солнечной. Пока они не найдены — либо их нет вообще, либо очень мало. Отсюда следует, что наша Галактика не может быть старше 15 млрд лет, иначе они бы присутствовали в заметных количествах.
Это верхняя граница возраста. А что можно сказать о нижней? Самые холодные из ныне известных белых карликов были зарегистрированы космическим телескопом «Хаббл» в 2002 и 2007 годах. Вычисления показали, что их возраст составляет 11,5 — 12 млрд лет. К этому еще нужно добавить возраст звезд-предшественниц (от полумиллиарда до миллиарда лет). Отсюда следует, что Млечный Путь никак не моложе 13 млрд лет. Так что окончательная оценка его возраста, полученная на основе наблюдения белых карликов, — примерно 13 — 15 млрд лет.
Шаровые свидетельства
Второй метод основан на исследовании шарообразных звездных скоплений, находящихся в периферийной зоне Млечного Пути и обращающихся вокруг его ядра. Они содержат от сотен тысяч до более чем миллиона звезд, связанных взаимным притяжением.
Шаровые скопления имеются практически во всех крупных галактиках, причем их количество порой достигает многих тысяч. Новые звезды там практически не рождаются, зато пожилые светила присутствуют в избытке. В нашей Галактике зарегистрировано около 160 таких шаровых скоплений, и, возможно, будут открыты еще два-три десятка. Механизмы их формирования не вполне ясны, однако, вероятнее всего, многие из них возникли вскоре после рождения самой Галактики. Поэтому датировка формирования древнейших шаровых скоплений позволяет установить и нижнюю границу галактического возраста.
Такая датировка весьма сложна технически, но в основе ее лежит очень простая идея. Все звезды скопления (от сверхмассивных до самых легких) образуются из одного итого же газового облака и потому рождаются практически одновременно. С течением времени они выжигают основные запасы водорода — одни раньше, другие позже. На этой стадии звезда покидает главную последовательность и претерпевает серию превращений, которые завершаются либо полным гравитационным коллапсом (за которым следует формирование нейтронной звезды или черной дыры), либо возникновением белого карлика. Поэтому изучение состава шарового скопления позволяет достаточно точно определить его возраст. Для надежной статистики число изученных скоплений должно составить не менее нескольких десятков.
Такую работу три года назад выполнила команда астрономов, пользовавшихся камерой ACS (Advanvced Camera for Survey) космического телескопа «Хаббл». Мониторинг 41 шарового скопления нашей Галактики показал, что их средний возраст составляет 12,8 млрд лет. Рекордсменами оказались скопления NGC 6937 и NGC 6752, удаленные от Солнца на 7200 и 13 000 световых лет. Они почти наверняка не моложе 13 млрд лет, причем наиболее вероятное время жизни второго скопления -13,4 млрд лет (правда, с погрешностью плюс-минус миллиард).
Однако же наша Галактика должна быть постарше своих скоплений. Ее первые сверхмассивные звезды взрывались сверхновыми и выбрасывали в космос ядра многих элементов, в частности, ядра стабильного изотопа бериллия-бериллия-9. Когда начали формироваться шаровые скопления, их новорожденные звезды уже содержали бериллий, причем тем больше, чем позже они возникли. По содержанию бериллия в их атмосферах можно выяснить, насколько скопления моложе Галактики. Как свидетельствуют данные по скоплению NGC 6937, эта разница составляет 200 — 300 млн лет. Так что без большой натяжки можно сказать, что возраст Млечного Пути превышает 13 млрд лет и, возможно, достигает 13,3 — 13,4 млрд. Это практически такая же оценка, как и сделанная на основании наблюдения белых карликов, но получена она совершенно иным способом.
Закон Хаббла
Научная постановка вопроса о возрасте Вселенной стала возможной лишь в начале второй четверти прошлого века. В конце 1920-х годов Эдвин Хаббл и его ассистент Милтон Хьюмасон занялись уточнением расстояний до десятков туманностей за пределами Млечного Пути, которые лишь несколькими годами ранее стали считать самостоятельными галактиками.
Эти галактики удаляются от Солнца с радиальными скоростями, которые были измерены по величине красного смещения их спектров. Хотя дистанции до большинства таких галактик удалось определить с большой погрешностью, Хаббл все же выяснил, что они примерно пропорциональны радиальным скоростям, о чем и написал в статье, опубликованной в начале 1929 года. Два года спустя Хаббл и Хьюмасон подтвердили этот вывод на основании результатов наблюдений других галактик — некоторые из них отдалены более чем на 100 млн световых лет.
Эти данные легли в основу прославленной формулы v=H0d, известной как закон Хаббла. Здесь v — радиальная скорость галактики по отношению к Земле, d — расстояние, H0 — коэффициент пропорциональности, чья размерность, как легко видеть, обратна размерности времени (раньше его называли постоянной Хаббла, что неверно, поскольку в предшествующие эпохи величина H0 была иной, чем в наше время). Сам Хаббл и еще многие астрономы долгое время отказывались от предположений о физическом смысле этого параметра. Однако Жорж Леметр еще в 1927 году показал, что общая теория относительности позволяет интерпретировать разлет галактик как свидетельство расширения Вселенной. Четырьмя годами позже он имел смелость довести этот вывод до логического конца, выдвинув гипотезу, что Вселенная возникла из практически точечного зародыша, который он, за неимением лучшего термина, назвал атомом. Этот первородный атом мог пребывать в статичном состоянии любое время вплоть до бесконечности, однако его «взрыв» породил расширяющееся пространство, заполненное материей и излучением, которое за конечное время дало начало нынешней Вселенной. Уже в своей первой статье Леметр вывел полный аналог хаббловской формулы и, располагая известными к тому времени данными о скоростях и дистанциях ряда галактик, получил примерно такое же значение коэффициента пропорциональности между дистанциями и скоростями, что и Хаббл. Однако его статья была напечатана на французском языке в малоизвестном бельгийском журнале и поначалу осталась незамеченной. Большинству астрономов она стала известна лишь в 1931 году после публикации ее английского перевода.
Хаббловское время
Из этой работы Леметра и более поздних трудов как самого Хаббла, так и других космологов прямо следовало, что возраст Вселенной (естественно, отсчитанный от начального момента ее расширения) зависит от величины 1/H0, которую теперь называют хаббловским временем. Характер этой зависимости определяется конкретной моделью мироздания. Если считать, что мы живем в плоской Вселенной, заполненной гравитирующим веществом и излучением, то для вычисления ее возраста 1/H0 надо умножить на 2/3.
Тут-то и возникла загвоздка. Из измерений Хаббла и Хьюмасона вытекало, что численная величина 1/H0 приблизительно равна 1,8 млрд лет. Отсюда следовало, что Вселенная родилась 1,2 млрд лет назад, что явно противоречило даже сильно заниженным в то время оценкам возраста Земли. Из этого затруднения можно было выпутаться, предположив, что галактики разлетаются медленнее, чем считал Хаббл. Со временем это допущение подтвердилось, но проблемы так и не решило. Согласно данным, полученным к концу прошлого века с помощью оптической астрономии, 1/H0 составляет от 13 до 15 млрд лет. Так что расхождение все же оставалось, поскольку пространство Вселенной как считалось, так и считается плоским, а две трети хаббловского времени сильно меньше даже самых скромных оценок возраста Галактики.
Пустой мир
Согласно последним измерениям параметра Хаббла нижняя граница хаббловского времени составляет 13,5 миллиардов лет, а верхняя — 14 миллиардов. Получается, что нынешний возраст Вселенной примерно равен нынешнему хаббловскому времени. Такое равенство должно строго и неизменно соблюдаться для абсолютно пустой Вселенной, где нет ни гравитируюшей материи, ни антигравитирующих полей. Но ведь в нашем мире хватает и того, и другого. Дело в том, что пространство сначала расширялось с замедлением, потом скорость его расширения стала расти, и в нынешнюю эпоху эти противоположные тенденции почти скомпенсировали друг друга.
В общем виде это противоречие было устранено в 1998 — 1999 годах, когда две команды астрономов доказали, что последние 5 — 6 млрд лет космическое пространство расширяется не с падающей, а возрастающей скоростью. Это ускорение обычно объясняют тем, что в нашей Вселенной растет влияние антигравитационного фактора, так называемой темной энергии, плотность которой не изменяется со временем. Поскольку плотность гравитирующей материи падает по мере расширения Космоса, темная энергия все успешней конкурирует с тяготением. Продолжительность существования Вселенной с антигравитационной компонентой вовсе не обязана быть равной двум третям хаббловского времени. Поэтому открытие ускоряющегося расширения Вселенной (отмеченное в 2011 году Нобелевской премией) позволило устранить расстыковку между космологическими и астрономическими оценками времени ее жизни. Оно также стало прелюдией к разработке нового метода датировки ее рождения.
Космические ритмы
30 июня 2001 года NASA отправило в космос зонд Explorer 80, через два года переименованный в WMAP, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe. Его аппаратура позволила регистрировать температурные флуктуации микроволнового реликтового излучения с угловым разрешением менее трех десятых градуса. Тогда уже было известно, что спектр этого излучения почти полностью совпадает со спектром идеального черного тела, нагретого до 2,725 К, а колебания его температуры при «крупнозернистых» измерениях с угловым разрешением в 10 градусов не превышают 0,000036 К. Однако на «мелкозернистой» шкале зонда WMAP амплитуды таких флуктуаций были в шесть раз больше (около 0,0002 К). Реликтовое излучение оказалось пятнистым, тесно испещренным чуть более и чуть менее нагретыми участками.
Флуктуации реликтового излучения порождены колебаниями плотности электронно-фотонного газа, который некогда заполнял космическое пространство. Она упала почти до нуля приблизительно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда практически все свободные электроны соединились с ядрами водорода, гелия и лития и тем самым положили начало нейтральным атомам. Пока этого не произошло, в электронно-фотонном газе распространялись звуковые волны, на которые влияли гравитационные поля частиц темной материи. Эти волны, или, как говорят астрофизики, акустические осцилляции, наложили отпечаток на спектр реликтового излучения. Этот спектр можно расшифровать при помощи теоретического аппарата космологии и магнитной гидродинамики, что дает возможность по‑новому оценить возраст Вселенной. Как показывают новейшие вычисления, его наиболее вероятная протяженность составляет 13,72 млрд лет. Она и считается сейчас стандартной оценкой времени жизни Вселенной. Если принять во внимание все возможные неточности, допуски и приближения, можно заключить, что, согласно результатам зонда WMAP, Вселенная существует от 13,5 до 14 млрд лет.
Таким образом, астрономы, оценивая возраст Вселенной тремя различными способами, получили вполне совместимые результаты. Поэтому теперь мы знаем (или, выражаясь осторожней, думаем, что знаем), когда возникло наше мироздание — во всяком случае, с точностью до нескольких сотен миллионов лет. Вероятно, потомки внесут решение этой вековой загадки в перечень самых замечательных достижений астрономии и астрофизики.
Млечный Путь – галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.
Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеды (М31), Галактикой Треугольника (М33) и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками – своими и Андромеды – образуют Местную Группу галактик, которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы).
История открытия
Открытие Галилея
Свою тайну Млечный Путь приоткрыл только в 1610 г. Именно тогда был изобретен первый телескоп, который и использовал Галилео Галилей. Знаменитый ученый увидел в прибор, что Млечный Путь – это настоящее скопище звезд, которые при рассмотрении невооруженным глазом сливались в сплошную слабо мерцающую полосу. Галилею даже удалось объяснить неоднородность строения данной полосы. Оно было вызвано наличием в небесном явлении не только звездных скоплений. Присутствуют там и темные облака. Комбинация этих двух элементов и создает удивительный образ ночного явления.
Открытие Вильяма Гершеля
Изучение Млечного Пути продолжалось и в 18-м в. В этот период его самым активным исследователем был Вильям Гершель. Известный композитор и музыкант занимался изготовлением телескопов и изучал науку о звездах. Важнейшим открытием Гершеля стал Великий План Вселенной. Этот ученый наблюдал в телескоп планеты и производил их подсчет на разных участках неба. Исследования позволили сделать вывод о том, что Млечный Путь – это своеобразный звездный остров, в котором расположено и наше Солнце. Гершель даже нарисовал схематический план своего открытия. На рисунке звездная система была изображена в виде жернова и имела вытянутую неправильную форму. Солнце при этом находилось внутри данного кольца, окружавшего наш мир. Именно так представляли нашу Галактику все ученые вплоть до начала прошлого века.
Только в 1920-х годах свет увидела работа Якобуса Каптейна, в которой Млечный Путь описывался наиболее подробно. При этом автором была дана схема звездного острова, максимально похожая на ту, которая известна нам в настоящее время. Сегодня мы знаем, что Млечный Путь – это Галактика, в составе которой находится Солнечная система, Земля и те отдельные звезды, которые видны человеку невооруженным глазом.
Какую форму имеет Млечный Путь?
При изучении галактик Эдвин Хаббл классифицировал их на различные виды эллиптических и спиральных. Спиральные галактики имеют форму диска, внутри которого находятся спиральные рукава. Поскольку Млечный путь имеет форму диска наряду со спиральными галактиками, логично предположить, что он, вероятно, является спиральной галактикой.
В 1930-х годах Р. Дж. Трюмплер понял, что оценки размера галактики Млечный Путь, совершенные Капетином и другими учеными, были ошибочными, поскольку измерения основывались на наблюдениях с помощью волн излучения в видимой области спектра. Трюмплер пришел к выводу, что огромное количество пыли в плоскости Млечного Пути поглощает свет видимого излучения. Поэтому далекие звезды и их скопления кажутся более призрачными, чем они есть на самом деле. В связи с этим, для получения точного изображения звезд и звездных скоплений внутри Млечного Пути, астрономы должны были найти способ видеть сквозь пыль.
В 1950-х годах были изобретены первые радиотелескопы. Астрономы обнаружили, что атомы водорода излучают радиацию в радиоволнах, и что такие радиоволны могут проникнуть сквозь пыль в Млечном Пути. Таким образом, стало возможно увидеть спиральные рукава этой галактики. Для этого использовалась пометка звезд по аналогии с пометками при измерениях расстояний. Астрономы поняли, что звезды спектрального класса O и B могут послужить для достижения этой цели.
Такие звезды имеют несколько особенностей:
- яркость – они весьма заметны и часто встречаются в небольших группах или объединениях;
- тепло – они излучают волны разной длины (видимые, инфракрасные, радиоволны);
- короткое время жизни – они живут около 100 миллионов лет. Учитывая скорость, с которой звезды вращаются в центре галактики, они не перемещаются далеко от места рождения.
Астрономы могут использовать радиотелескопы для точного сопоставления позиций звезд спектрального класса O и B, и, руководствуясь доплеровскими смещениями радиоспектра, определять скорость их движения. После проведения таких операций со многими звездами, ученые смогли выпустить комбинированные радио и оптические карты спиральных рукавов Млечного пути. Каждый рукав назван по имени созвездия, существующего в нем.
Астрономы считают, что движение материи вокруг центра галактики создает волны плотности (области высокой и низкой плотности), такие же, как вы видите, перемешивая тесто на торт электрическим миксером. Полагается, что эти волны плотности вызвали спиральный характер галактики.
Таким образом, рассматривая небо в волнах разной длины (радио, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские) с помощью различных наземных и космических телескопов, можно получить различные изображения Млечного Пути.
Эффект Доплера . Так же, как высокий звук сирены пожарной машины становится ниже, когда машина удаляется, движение звезд влияет на длину волн света, которые доходят от них на Землю. Этот феномен именуется эффектом Доплера. Мы можем измерить этот эффект с помощью измерения линий в спектре звезды и сравнивая их со спектром стандартной лампы. Степень доплеровского смещения показывает, насколько быстро звезда движется относительно нас. Кроме того, направление доплеровского смещения может показать нам направление движения звезды. Если спектр звезды смещается в синий конец, то звезда движется к нам; если же в красную сторону – отдаляется.
Структура Млечного Пути
Если внимательно рассмотреть структуру Млечного Пути, то мы увидим следующее:
- Галактический диск . Здесь сосредоточено большинство звезд Млечного Пути.
Сам диск разбит на следующие части:
- Ядро это центр диска;
- Дуги – области вокруг ядра, в том числе непосредственно области выше и ниже плоскости диска.
- Спиральные рукава – это области, которые выступают наружу от центра. Наша Солнечная Система находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути.
- Шаровые скопления . Несколько сотен из них разбросаны выше и ниже плоскости диска.
- Гало . Это большая, тусклая область, которая окружает всю галактику. Гало состоит из газа большой температуры и, возможно, темной материи.
Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска. Состоит гало в основном из очень старых, неярких звезд. Возраст сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (в переводе с английского «утолщение»). Вращается гало в целом очень медленно.
По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. Диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет). Толщина – около 1000 световых лет. Скорость вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до 200-240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него. Масса диска в 150 млрд раз больше массы Солнца (1,99*10 30 кг). В диске концентрируются молодые звезды и звездные скопления. Среди них много ярких и горячих звезд. Газ в диске Галактики распределен неравномерно, образуя гигантские облака. Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Примерно на 1/4 она состоит из гелия.
Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или ядро , расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому ее начали изучать только после создания приемников инфракрасного и радиоизлучения, которое поглощается в меньшей степени. Для центральных областей Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке их многие тысячи. Ближе к центру отмечаются области ионизированного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта – черной дыры массой около миллиона масс Солнца.
Одним из наиболее заметных образований являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов – спиральные галактики. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звезды, многие рассеянные звездные скопления, а также цепочки плотных облаков межзвездного газа, в которых продолжают образовываться звезды. В отличие от гало, где какие-либо проявления звездной активности чрезвычайно редки, в ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвездного пространства в звезды и обратно. Спиральные рукава Млечного Пути в значительной мере скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвездного водорода, концентрирующегося вдоль длинных спиралей. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску галактики. Проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звезд из газа становится более интенсивным. Причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой проблемой работают многие астрофизики.
Место Солнца в галактике
В окрестностях Солнца удаётся проследить участки двух спиральных ветвей, удалённых от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит ещё одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.
Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс. световых лет, или 7–9 тыс. парсек. Это говорит о том, что Солнце расположено ближе к окраине диска, чем к его центру.
Вместе со всеми близкими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220–240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за всё время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не больше 30 раз.
Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звёзд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из неё. Единственное место, где скорости звёзд и спиральных ветвей совпадают, – это так называемая коротационная окружность, и именно на ней располагается Солнце!
Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала влияния этих космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла зародиться и сохраниться жизнь.
Долгое время положение Солнца среди звёзд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики.
Расположение звезд
На безоблачном ночном небе Млечный Путь виден с любой точки нашей планеты. Однако взгляду человека доступна только часть Галактики, которая представляет собой систему звезд, находящихся внутри рукава Ориона. Что такое Млечный Путь? Определение в пространстве всех его частей становится наиболее понятным, если рассматривать звездную карту. В таком случае становится ясно, что Солнце, освещающее Землю, располагается практически на диске. Это почти край Галактики, где расстояние от ядра равно 26-28 тыс. световых лет. Двигаясь со скоростью 240 километров в час, Светило тратит на один оборот вокруг ядра 200 миллионов лет, так что за все время своего существования оно путешествовало по диску, обогнув ядро, всего тридцать раз. Наша же планета находится в так называемом коротационном кругу. Это такое место, в котором скорость вращения рукавов и звезд идентичны. Для данного круга характерен повышенный уровень радиации. Именно поэтому жизнь, как полагают ученые, могла возникнуть только на той планете, возле которой находится небольшое количество звезд. Такой планетой и явилась наша Земля. Она находится на периферии Галактики, в самом спокойном ее месте. Именно поэтому на нашей планете в течение нескольких миллиардов лет не было глобальных катаклизмов, которые часто происходят во Вселенной.
Как будет выглядеть смерть Млечного Пути?
Космическая история гибели нашей галактики начинается здесь и сейчас. Мы можем слепо озираться вокруг, думая, что Млечный Путь, Андромеда (наша старшая сестра) и кучка неизвестных – наши космические соседи – это и есть наш дом, но на деле всего гораздо больше. Пришло время изучить, что еще есть вокруг нас. Поехали.
- Галактика Треугольника . С массой примерно в 5% от массы Млечного Пути, это третья по величине галактика в местной группе. Она имеет спиральную структуру, собственные спутники и может быть спутником галактики Андромеды.
- Большое Магелланово Облако . Эта галактика составляет всего 1% от массы Млечного Пути, но является четвертой по величине в нашей местной группе. Она находится очень близко к нашему Млечному Пути – менее чем в 200 000 световых годах от нас – и в ней продолжается процесс активного звездообразования, поскольку приливные взаимодействия с нашей галактикой приводят к коллапсу газа и порождают новые, горячие и большие звезды во Вселенной.
- Малое Магелланово Облако, NGC 3190 и NGC 6822 . Все они имеют массу от 0,1% до 0,6% Млечного Пути (и непонятно, какая из них больше) и все три являются самостоятельными галактиками. В каждой из них содержится больше миллиарда солнечных масс материала.
- Эллиптические галактики M32 и M110. Они могут быть «всего лишь» спутниками Андромеды, но в каждой из них больше миллиарда звезд, и по массе они могут даже превосходить номера 5, 6 и 7.
Кроме того, существует как минимум 45 других известных галактик – поменьше – составляющих нашу местную группу. У каждой из них есть ореол темной материи, окружающей ее; каждая из них гравитационно привязана к другой, находящейся на расстоянии 3 миллионов световых лет. Несмотря на их размеры, массу и величину, ни одной из них не останется через несколько миллиардов лет.
Итак, главное
По мере течения времени, галактики взаимодействуют гравитационно. Они не только стягиваются за счет гравитационного притяжения, но и взаимодействуют приливно. Обычно мы говорим о приливах в контексте Луны, притягивающей земные океаны и создающей приливы и отливы, и это отчасти правда. Но с точки зрения галактики приливы – это менее заметный процесс. Часть небольшой галактики, которая находится близко к большой, будет притягиваться с большей гравитационной силой, а часть, которая находится дальше, будет испытывать меньше притяжения. В результате небольшая галактика вытянется и в конечном итоге разорвется под влиянием притяжения.
Небольшие галактики, которые являются частью нашей местной группы, включая оба Магелланова облака и карликовые эллиптические галактики, будут разорваны именно так, и их вещество будет включено в крупные галактики, с которыми они сливаются. «Ну и что», скажете вы. Ведь это не совсем смерть, потому что большие галактики останутся живы. Но даже они не будут существовать вечно в таком состоянии. Через 4 миллиарда лет взаимное гравитационное притяжение Млечного Пути и Андромеды затянет галактики в гравитационный танец, который приведет к большому слиянию. Хотя на этот процесс уйдут миллиарды лет, спиральная структура обеих галактик будет уничтожена, что приведет к созданию единой, гигантской эллиптической галактики в ядре нашей местной группы: Млекомеды.
Небольшой процент звезд будет выброшен во время такого слияния, но большинство останется невредимыми, при этом случится большой всплеск звездообразования. В конце концов, остальные галактики в нашей местной группе тоже будут всосаны, и останется одна большая гигантская галактика, пожравшая остальные. Этот процесс будет протекать во всех связанных группах и скоплениях галактик по всей Вселенной, пока темная энергия будет расталкивать отдельные группы и скопления друг от друга. Но ведь и это нельзя назвать смертью, ведь галактика-то останется. И некоторое время будет так. Но галактика состоит из звезд, пыли и газа, и всему когда-нибудь придет конец.
По всей Вселенной галактические слияния будут проходить десятки миллиардов лет. За это же время темная энергия растащит их по всей Вселенной до состояния полного уединения и недоступности. И хотя последние галактики за пределами нашей локальной группы не исчезнут, пока не пройдут сотни миллиардов лет, звезды в них будут жить. Самые долгоживущие звезды, существующие сегодня, будут продолжать сжигать свое топливо десятки триллионов лет, а из газа, пыли и звездных трупов, населяющих каждую галактику, будут появляться новые звезды – хотя все меньше и все реже.
Когда сгорят последние звезды, останутся только их трупы – белые карлики и нейтронные звезды. Они будут сиять сотни триллионов или даже квадриллионов лет, прежде чем погаснут. Когда случится и эта неизбежность, нам останутся коричневые карлики (неудавшиеся звезды), которые случайно сливаются, заново зажигают ядерный синтез и создают звездный свет на протяжении десятков триллионов лет.
Когда же через десятки квадриллионов лет в будущем погаснет последняя звезда, в галактике все равно будет оставаться некоторая масса. Значит и это нельзя назвать «истинной смертью».
Все массы гравитационно взаимодействуют между собой, и гравитационные объекты разных масс проявляют странные свойства при взаимодействии:
- Повторные «подходы» и близкие проходы вызывают обмены скорости и импульсов между ними.
- Объекты с низкой массой выбрасываются из галактики, а объекты с более высокой массой погружаются в центр, теряя скорость.
- На протяжении достаточно длительного периода времени, большая часть массы окажется выброшенной, а лишь небольшая часть оставшихся масс будет жестко привязана.
В самом центре этих галактических останков будет сверхмассивная черная дыра, в каждой галактике, а остальные галактические объекты будут вращаться вокруг увеличенной версии нашей собственной Солнечной системы. Разумеется, эта структура будет последней, и поскольку черная дыра будет максимально большой, она съест все, до чего сможет дотянуться. В центре Млекомеды будет объект в сотни миллионов раз массивнее нашего Солнца.
Но ведь и ей наступит конец?
Благодаря явлению излучения Хокинга, даже эти объекты однажды распадутся. Потребуется порядка 10 80 – 10 100 лет, в зависимости от того, насколько массивной станет наша сверхмассивная черная дыра в процессе роста, но конец грядет. После этого останки, вращающиеся вокруг галактического центра, развяжутся и оставят только гало темной материи, которое тоже может произвольно диссоциировать, в зависимости от свойств этой самой материи. Без какой-либо материи уже не будет ничего, что мы когда-то называли местной группой, Млечным Путем и другими милыми сердцу именами.
Мифология
Армянская, арабская, валахская, еврейская, персидская, турецкая, киргизская
По одному из армянских мифов о Млечном Пути, бог Ваагн, предок армян, суровой зимой украл у родоначальника ассирийцев Баршама солому и скрылся в небе. Когда он шёл со своей добычей по небу, то ронял на своём пути соломинки; из них и образовался светлый след на небе (по-армянски «Дорога соломокрада»). О мифе про рассыпанную солому говорят также арабское, еврейское, персидское, турецкое и киргизское названия (кирг. саманчынын жолу – путь соломщика) этого явления. Жители Валахии считали, что эту солому Венера украла у Святого Петра.
Бурятская
Согласно бурятской мифологии, добрые силы творят мир, видоизменяют вселенную. Так, Млечный Путь возник из молока, которое Манзан Гурме нацедила из своей груди и выплеснула вслед обманувшему её Абай Гесеру. По другой версии, Млечный Путь – это «шов неба», зашитого после того, как из него высыпались звёзды; по нему, как по мосту, ходят тенгри.
Венгерская
По венгерской легенде, Аттила спустится по Млечному Пути, если секеям будет угрожать опасность; звёзды представляют собой искры от копыт. Млечный Путь. соответственно, называется «дорогой воинов».
Древнегреческая
Этимологию слова Galaxias (Γαλαξίας) и его связь с молоком (γάλα) раскрывают два схожих древнегреческих мифа. Одна из легенд рассказывает о разлившемся по небу материнском молоке богини Геры, кормившей грудью Геракла. Когда Гера узнала, что младенец, которого она кормит грудью, не её собственное дитя, а незаконный сын Зевса и земной женщины, она оттолкнула его, и пролитое молоко стало Млечным Путём. Другая легенда говорит о том, что пролитое молоко – это молоко Реи, жены Кроноса, а младенцем был сам Зевс. Кронос пожирал своих детей, так как ему было предсказано, что он будет свергнут собственным сыном. У Реи зародился план, как спасти своего шестого ребёнка, новорождённого Зевса. Она обернула в младенческие одежды камень и подсунула его Кроносу. Кронос попросил её покормить сына ещё раз, перед тем как он его проглотит. Молоко, пролитое из груди Реи на голый камень, впоследствии стали называть Млечным Путём.
Индийская
Древние индийцы считали Млечный Путь молоком вечерней красной коровы, проходящей по небу. В Ригведе Млечный Путь назван тронной дорогой Арьямана. Бхагавата-пурана содержит версию, по которой Млечный Путь – это живот небесного дельфина.
Инкская
Главными объектами наблюдения в астрономии инков (что нашло отражение в их мифологии) на небосклоне являлись тёмные участки Млечного Пути – своеобразные «созвездия» в терминологии андских культур: Лама, Детёныш Ламы, Пастух, Кондор, Куропатка, Жаба, Змея, Лиса; а также звёзды: Южный крест, Плеяды, Лира и многие другие.
Кетская
В кетских мифах, аналогично селькупским, Млечный Путь описывается как дорога одного из трёх мифологических персонажей: Сына неба (Еся), который ушёл охотиться на западную сторону неба и там замёрз, богатыря Альбэ, преследовавшего злую богиню, или первого шамана Доха, поднимавшегося этой дорогой к Солнцу.
Китайская, вьетнамская, корейская, японская
В мифологиях синосферы Млечный Путь называют и сравнивают с рекой (во вьетнамском, китайском, корейском и японском языках сохраняется название «серебряная река». Китайцы так же иногда называли Млечный Путь «Жёлтой дорогой», по цвету соломы.
Коренных народов северной Америки
Хидатса и эскимосы называют Млечный Путь «Пепельным». Их мифы говорят о девушке, рассыпавшей по небу пепел, чтобы люди могли найти дорогу домой ночью. Шайенны считали, что Млечный Путь – это грязь и ил, поднятые брюхом плывущей по небу черепахи. Эскимосы с Берингова пролива – что это следы Ворона-творца, шедшего по небу. Чероки полагали, что Млечный Путь образовался, когда один охотник украл жену другого из ревности, а её собака стала есть кукурузную муку, оставшуюся без присмотра, и рассыпала её по небу (этот же миф встречается у койсанского населения Калахари) . Другой миф того же народа говорит о том, что Млечный Путь – это след собаки, тащившей что-то по небу. Ктунаха называли Млечный Путь «собачьим хвостом», черноногие называли его «волчьей дорогой». Вайандотский миф говорит о том, что Млечный Путь – это место, где души умерших людей и собак собираются вместе и танцуют.
Маори
В мифологии маори Млечный Путь считается лодкой Тама-ререти. Нос лодки – созвездие Ориона и Скорпион, якорь – Южный Крест, Альфа Центавра и Хадар – канат. Согласно легенде, однажды Тама-ререти плыл на своём каноэ и увидел, что уже поздно, а он далеко от дома. Звёзд на небе не было, и, боясь, что Танифа может напасть, Тама-ререти стал бросать в небо сверкающую гальку. Небесному божеству Рангинуи понравилось то, что он делал, и он поместил лодку Тама-ререти на небо, а гальку превратил в звёзды.
Финская, литовская, эстонская, эрзянская, казахская
Финское название – фин. Linnunrata – означает «Путь птиц»; аналогичная этимология и у литовского названия. Эстонский миф также связывает Млечный («птичий») Путь с птичьим полётом.
Эрзянское название – «Каргонь Ки» («Журавлиная Дорога»).
Казахское название – «Құс жолы» («Путь птиц»).
Интересные факты о галактике Млечный Путь
- Млечный Путь начал формирование как скопление плотных областей после Большого Взрыва. Первые появившиеся звезды пребывали в шаровых скоплениях, которые продолжают существовать. Это древнейшие звезды галактики;
- Галактика увеличила свои параметры за счет поглощения и слияния с другими. Сейчас она отбирает звезды у Карликовой галактики Стрельца и Магеллановых Облаков;
- Млечный Путь движется в пространстве с ускорением в 550 км/с по отношению к реликтовому излучению;
- В галактическом центре скрывается сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. По массе в 4.3 млн. раз превышает солнечную;
- Газ, пыль и звезды вращаются вокруг центра на скорости в 220 км/с. Это стабильный показатель, подразумевающий наличие оболочки из темной материи;
- Через 5 млрд. лет ожидается столкновение с галактикой Андромеды.
В наш век, освещенный сотнями электрических огней, жители города не имеют возможности увидеть Млечный Путь. Это явление, которое возникает на нашем небосклоне только в определенный период года, наблюдают лишь вдали от крупных населенных пунктов. В наших широтах особенно красиво оно в августе. В последний месяц лета Млечный Путь возвышается над Землей в виде гигантской небесной арки. Эта слабая, размытая полоска света плотнее и ярче выглядит в направлении Скорпиона и Стрельца, а бледнее и рассеяннее - возле и Персея.
Звездная загадка
Млечный Путь - это необычное явление, тайна которого не открывалась людям на протяжении целой вереницы столетий. В легендах и мифах многих народов его называли по-разному. Удивительное свечение было таинственным Звездным Мостом, ведущим в райские кущи, Дорогой Богов и волшебной Небесной Рекой, несущей божественное молоко. При этом все народы считали, что Млечный Путь - это нечто священное. Сиянию поклонялись. В честь него строились даже храмы.
Мало кому известно и то, что наша новогодняя елка является отголоском культов людей, живших в прежние времена. Ведь в древности полагали, что Млечный Путь - это ось Вселенной или Мировое Дерево, на ветвях которого зреют звезды. Именно поэтому в начале годового цикла и наряжали елку. Земное дерево было подражанием вечно плодоносящему дереву небесному. Такой ритуал давал надежду на благосклонность богов и хороший урожай. Столь велико было значение Млечного Пути для наших предков.
Научные предположения
Что же такое Млечный Путь? История открытия данного явления насчитывает практически 2000 лет. Еще Платон называл эту полоску света швом, связующим небесные полушария. В противовес этому Анаксагор и Демоксид утверждали, что Млечный Путь (это какой цвет, мы рассмотрим) - своеобразная подсветка звезд. Она и является украшением ночного неба. Аристотель объяснял, что Млечный Путь - сияние в воздухе нашей планеты светящихся окололунных паров.
Было и множество других предположений. Так, римлянин Марк Манилий говорил о том, что Млечный Путь - это созвездие из небольших небесных светил. Именно он и был наиболее близок к истине, но подтвердить свои предположения в те времена, когда за небом наблюдали лишь невооруженным глазом, он не мог. Все древние исследователи считали, что Млечный Путь - это часть солнечной системы.
Открытие Галилея
Свою тайну Млечный Путь приоткрыл только в 1610 г. Именно тогда был изобретен первый телескоп, который и использовал Галилео Галилей. Знаменитый ученый увидел в прибор, что Млечный Путь - это настоящее скопище звезд, которые при рассмотрении невооруженным глазом сливались в сплошную слабо мерцающую полосу. Галилею даже удалось объяснить неоднородность строения данной полосы.
Оно было вызвано наличием в небесном явлении не только звездных скоплений. Присутствуют там и темные облака. Комбинация этих двух элементов и создает удивительный образ ночного явления.
Открытие Вильяма Гершеля
Изучение Млечного Пути продолжалось и в 18-м в. В этот период его самым активным исследователем был Вильям Гершель. Известный композитор и музыкант занимался изготовлением телескопов и изучал науку о звездах. Важнейшим открытием Гершеля стал Великий План Вселенной. Этот ученый наблюдал в телескоп планеты и производил их подсчет на разных участках неба. Исследования позволили сделать вывод о том, что Млечный Путь - это своеобразный звездный остров, в котором расположено и наше Солнце. Гершель даже нарисовал схематический план своего открытия. На рисунке звездная система была изображена в виде жернова и имела вытянутую неправильную форму. Солнце при этом находилось внутри данного кольца, окружавшего наш мир. Именно так представляли нашу Галактику все ученые вплоть до начала прошлого века.
Только в 1920-х годах свет увидела работа Якобуса Каптейна, в которой Млечный Путь описывался наиболее подробно. При этом автором была дана схема звездного острова, максимально похожая на ту, которая известна нам в настоящее время. Сегодня мы знаем, что Млечный Путь - это Галактика, в составе которой находится Солнечная система, Земля и те отдельные звезды, которые видны человеку невооруженным глазом.
Строение галактик
С развитием науки астрономические телескопы становились мощнее и мощнее. При этом все яснее было строение наблюдаемых галактик. Оказалось, что они не похожи друг на друга. Были среди них неправильные. Их структура не имела симметрии.
Также наблюдались галактики эллиптические и спиральные. К какому же этих типов относится Млечный Путь? Это наша Галактика, и, находясь внутри, определить ее строение весьма сложно. Однако ученые нашли ответ и на этот вопрос. Теперь нам известно, что такое Млечный Путь. Определение его было дано исследователями, установившими, что это диск, имеющий внутреннее ядро.
Общая характеристика
Млечный Путь относится к галактикам спирального типа. При этом он имеет перемычку в виде огромной звездной системы, связанной между собой гравитационными силами.
Считается, что Млечный Путь существует уже более тринадцати миллиардов лет. Это период, в течение которого в данной Галактике образовалось порядка 400 млрд созвездий и звезд, свыше тысячи огромных по своим размерам газовых туманностей, скоплений и облаков.
Форма Млечного Пути хорошо видна на карте Вселенной. При ее рассмотрении становится понятно, что это скопление звезд представляет собой диск, диаметр которого равен 100 тыс. световых лет (один такой световой год составляет десять триллионов километров). Толщина - 15 тыс., а глубина - около 8 тыс. световых лет.
Сколько весит Млечный Путь? Это (определение его массы - весьма сложная задача) подсчитать не представляется возможным. Сложности вызывает определение массы темной материи, которая не вступает во взаимодействие с электромагнитным излучением. Вот почему астрономы окончательно не могут ответить на данный вопрос. Но существуют грубые подсчеты, согласно которым, вес Галактики находится в пределах от 500 до 3000 млрд масс Солнца.
Млечный Путь подобен всем небесным телам. Он делает обороты вокруг своей оси, перемещаясь во Вселенной. Астрономы указывают на неравномерное, даже хаотичное передвижение нашей Галактики. Это объясняется тем, что каждая из входящих в ее состав и туманностей имеет свою, отличную от других скорость, а также разные формы и виды орбит.
Из каких звеньев состоит Млечный Путь? Это ядро и перемычки, диск и спиральные рукава, а также корона. Рассмотрим их подробнее.
Ядро
Эта часть Млечного Пути расположена в В ядре находится источник нетеплового излучения, имеющий температуру порядка десяти миллионов градусов. В центре данной части Млечного Пути находится уплотнение, называемое "балджем". Это целая вереница старых звезд, которая движется по вытянутой орбите. У большей части этих небесных тел жизненный цикл уже подходит к концу.
В центральной части ядра Млечного Пути расположена Этот участок космического пространства, вес которого равен массе трех миллионов солнц, имеет мощнейшую гравитацию. Вокруг него вращается еще одна черная дыра, только меньшего размера. Такая система создает настолько сильное что находящиеся неподалеку созвездия и звезды совершают движение по весьма необычным траекториям.
У центра Млечного Пути есть и другие особенности. Так, для него характерно большое скопление звезд. Причем расстояние между ними в сотни раз меньше, чем то, которое наблюдается на периферии образования.
Интересно и то, что, наблюдая ядра других галактик, астрономы отмечают их яркое сияние. Но почему его не видно в Млечном Пути? Некоторые исследователи высказывали даже предположение об отсутствии в нашей Галактике ядра. Однако было определено, что в спиральных туманностях существуют темные прослойки, которые являются межзвездными скоплениями пыли и газа. Есть они и в Млечном Пути. Эти огромных размеров темные облака и не дают земному наблюдателю увидеть сияние ядра. Если бы подобное образование не мешало землянам, то мы могли бы наблюдать ядро в виде сияющего эллипсоида, размер которого превышал бы диаметр ста лун.
Ответить на этот вопрос людям помогли современные телескопы, которые способны работать в особых диапазонах электромагнитного спектра излучений. С помощью этой современной техники, которая смогла обойти пылевой щит, ученым удалось увидеть ядро Млечного Пути.
Перемычка
Данный элемент Млечного Пути пересекает его центральный участок и имеет размер в 27 тыс. световых лет. Состоит перемычка из 22 млн красных звезд, обладающих внушительным возрастом. Вокруг этого образования находится газовое кольцо, в составе которого содержится большой процент молекулярного кислорода. Все это говорит о том, что перемычка Млечного Пути является участком, на котором в наибольшем количестве образуются звезды.
Диск
Эту форму имеет сам Млечный Путь, который находится в постоянном вращательном движении. Интересно, что скорость данного процесса зависит от расстояния того или иного участка от ядра. Так, в самом центре она равна нулю. На расстоянии от ядра в две тысячи световых лет скорость вращения составляет 250 километров в час.
Внешнюю сторону Млечного Пути окружает слой атомарного водорода. Его толщина составляет 1,5 тысячи световых лет.
На окраине Галактики астрономы обнаружили присутствие плотных скоплений газа, обладающих температурой 10 тыс. градусов. Толщина таких образований составляет несколько тысяч световых лет.
Пять спиральных рукавов
Это еще одни составляющие части Млечного Пути, находящиеся непосредственно за газовым кольцом. Спиральные рукава пересекают созвездия Лебедя и Персея, Ориона и Стрельца, а также Центавра. Данные образования неравномерно наполнены молекулярным газом. Такой состав вносит погрешности в правила вращения Галактики.
Спиральные рукава выходят непосредственно из ядра звездного острова. Их-то мы и наблюдаем невооруженным глазом, называя светлую полосу Млечным Путем.
Спиральные ветви проецируются друг на друга, что затрудняет понимание их устройства. Ученые предполагают, что подобные рукава образовались из-за присутствия в Млечном Пути гигантских волн разрежения и сжатия межзвездного газа, которые перемещаются от ядра к галактическому диску.
Корона
Млечный Путь имеет сферическое гало. Это и есть его корона. Данное образование состоит из отдельных звезд и скоплений созвездий. Причем размеры сферического гало таковы, что оно выходит за границы Галактики на 50 световых лет.
В составе короны Млечного Пути находятся, как правило, маломассивные и старые звезды, а также карликовые галактики и скопления горячего газа. Все эти составляющие производят движение по вытянутым орбитам вокруг ядра, совершая беспорядочное вращение.
Существует гипотеза, согласно которой, возникновение короны стало следствием поглощения Млечным Путем небольших галактик. По данным астрономов, возраст гало составляет порядка двенадцати миллиардов лет.
Расположение звезд
На безоблачном ночном небе Млечный Путь виден с любой точки нашей планеты. Однако взгляду человека доступна только часть Галактики, которая представляет собой систему звезд, находящихся внутри рукава Ориона.
Что такое Млечный Путь? Определение в пространстве всех его частей становится наиболее понятным, если рассматривать звездную карту. В таком случае становится ясно, что Солнце, освещающее Землю, располагается практически на диске. Это почти край Галактики, где расстояние от ядра равно 26-28 тыс. световых лет. Двигаясь со скоростью 240 километров в час, Светило тратит на один оборот вокруг ядра 200 миллионов лет, так что за все время своего существования оно путешествовало по диску, обогнув ядро, всего тридцать раз.
Наша же планета находится в так называемом коротационном кругу. Это такое место, в котором скорость вращения рукавов и звезд идентичны. Для данного круга характерен повышенный уровень радиации. Именно поэтому жизнь, как полагают ученые, могла возникнуть только на той планете, возле которой находится небольшое количество звезд.
Такой планетой и явилась наша Земля. Она находится на периферии Галактики, в самом спокойном ее месте. Именно поэтому на нашей планете в течение нескольких миллиардов лет не было глобальных катаклизмов, которые часто происходят во Вселенной.
Прогноз на будущее
Ученые предполагают, что в дальнейшем весьма вероятны столкновения между Млечным Путем и иными галактиками, самой крупной из которых является галактика Андромеды. Но в то же время конкретно говорить о чем-либо не представляется возможным. Для этого требуются знания о величине поперечных скоростей внегалактических объектов, которые для современных исследователей пока недоступны.
В сентябре 2014 г. в СМИ была опубликована одна из моделей развития событий. Согласно ей, пройдет четыре миллиарда лет, и Млечный Путь поглотит Магеллановы облака (Большое и Малое), а еще через миллиард лет он сам станет частью Туманности Андромеды.