Новая история Млечного Пути

Какую форму имеет Млечный Путь?

Млечный путь имеет форму диска

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

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

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

Видео

Расположение звезд

На безоблачном ночном небе Млечный Путь виден с лю

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

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 объе

Благодаря явлению излучения Хокинга, даже эти объекты однажды распадутся. Потребуется порядка 1080 – 10100 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.

Рукава

Рукава Млечного Пути

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

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

Строение Млечного пути

Всё это бесчисленное многообразие звёздных систем, составляющих Млечный путь, не разбросано по космическому пространству как попало, а объединено в колоссальное образование, имеющее форму диска с утолщением посередине. Диаметр диска равен 100 000 световых лет (один световой год соответствует расстоянию, которое проходит свет за год, это примерно 10¹³ км) или 30 659 парсек (один парсек составляет 3,2616 световых лет). Толщина диска равна нескольким тысячам световых лет, а его масса превышает массу Солнца в 3×10¹² раз.

Масса Млечного пути складывается из массы звёзд, межзвёздного газа, пылевых облаков и гало, имеющего форму огромной сферы, состоящей из разреженного горячего газа, звёзд и тёмной материи. Тёмная материя представляется совокупностью гипотетических космических объектов, из масс которых состоит 95% всей Вселенной. Эти таинственные объекты невидимы и никак не реагируют на современные технические средства обнаружения.

О наличии тёмной материи можно догадываться только по её гравитационному воздействию на видимые скопления солнц. Таковых, доступных для наблюдения, не так уж и много. Человеческий глаз, даже, усиленный мощнейшим телескопом, может созерцать только два миллиарда звёзд. Всё остальное космическое пространство скрыто огромными непроницаемыми облаками, состоящими из межзвёздной пыли и газа.

Утолщение (балдж) в центральной части диска Млечного пути называют Галактическим центром или ядром. В нём по очень вытянутым орбитам движутся миллиарды старых звёзд. Их масса очень велика и оценивается в 10 млрд. масс Солнц. Размеры ядра не так впечатляют. Оно составляет в поперечнике 8000 парсек.

Ядро Галактики – это ярко сияющий шар. Если бы земляне могли наблюдать его в небе, то их взорам предстал бы гигантский светящийся эллипсоид, который по своим размерам был бы больше Луны в сто раз. К сожалению, это красивейшее и великолепнейшее зрелище недоступно людям из-за мощных газовых и пылевых облаков, которые заслоняют галактический центр от планеты Земля.

На расстоянии 3000 парсек от центра Галактики располагается газовое кольцо, имеющее ширину 1500 парсек и обладающее массой в 100 млн. масс Солнц. Именно здесь, как предполагается, находится центральная область образования новых звёзд. От неё разбегаются газовые рукава длиной около 4 тыс. парсек. В самом центре ядра имеется чёрная дыра, массой более чем в три миллиона Солнц.


Рукава Млечного пути

Галактический диск по своей структуре неоднороден. Он имеет отдельные зоны с высокой плотностью, которые представляют из себя спиральные рукава. В них продолжается непрерывный процесс образования новых звёзд, а сами рукава тянутся вдоль ядра и как бы огибают его полукругом. В настоящее время таковых насчитывается пять. Это рукав Лебедя, рукав Персея, рукав Центавра и рукав Стрельца. В пятом рукаве –рукаве Ориона – находится Солнечная система.

Обратите внимание — это спиралевидная структура. Все чаще люди замечают этой структуры буквально везде. Многие удивятся, но траектория полета нашей с вами Земли также есть спираль!

От галактического ядра её отделяет 28 000 световых лет. Вокруг центра Галактики Солнце со своими планетами несётся со скоростью 220 км/с, а полный оборот делает за 220 млн. лет. Правда есть и другая цифра – 250 млн. лет.

Солнечная система располагается чуть ниже галактического экватора, а по своей орбите движется не ровно и спокойно, а как бы подпрыгивая. Один раз в 33 млн. лет она пересекает галактический экватор и поднимается над ним на расстояние в 230 световых лет. Затем опускается обратно, чтобы повторить свой взлёт через очередной промежуток в 33 млн. лет.

Галактический диск вращается, но он вращение не как единое тело. Ядро вращается быстрее, спиральные рукава в плоскости диска медленнее. Естественно возникает закономерный вопрос: почему спиральные рукава не закручиваются вокруг центра Галактики, а всегда остаются той же формы и конфигурации уже на протяжении 12 млрд. лет (в такую цифру оценивается возраст Млечного пути).

Есть некая теория, которая довольно правдоподобно объясняет этот феномен. Она рассматривает спиральные рукава не как материальные объекты, а как волны плотности вещества, возникающие на галактическом фоне. Это вызвано звёздообразованием и рождением звёзд высокой светимости. Иными словами, вращение спиральных рукавов не имеет никакого отношения к движению звёзд по своим галактическим орбитам.

Последние, только, проходят через рукава либо опережая их по скорости, если находятся ближе к Галактическому центру, либо отставая, если располагаются в периферийных областях Млечного пути. Очертания же этим спиральным волнам придают ярчайшие звёзды, которые имеют очень короткую жизнь и успевают прожить её, не покинув рукав.

Как видно из всего вышесказанного, Млечный путь представляет из себя сложнейшее космическое образование, но оно не ограничено поверхностью диска. Вокруг существует огромное облако сферической формы (гало). В его состав входят: разреженные горячие газы, отдельные звёзды, шаровые звёздные скопления, карликовые галактики и тёмная материя. На окраинах Млечного пути присутствуют плотные облака газа. Их протяжённость составляет несколько тысяч световых лет, температура достигает 10 000 градусов, а масса равняется не менее чем десяти миллионам Солнц.

Ядро

Давайте более подробно рассмотрим ядро. Ученые предполагают, что оно состоит из черной дыры, которую еще не успели полностью изучить. Вокруг нее расположились звезды, которые заставляют черную дыру светится. Отсюда и происходит этот яркий свет ядра. После ядра идет перемычка.

Это не просто пустое место, тут находятся “красные” звезды. Им уже много миллиардов лет, поэтому и света они издают очень мало. Не так давно, на расстоянии 200 световых лет от черной дыры, ученые обнаружили новую.

А чуть позже были обнаружены еще 12 систем, где могут находиться черные дыры. К сожалению, данные объекты не исследованы настолько хорошо, но нам остается лишь догадываться.

Расположение Солнечной системы, Солнца и Земли в Галактике Млечный путь

Схема расположения Солнца в галактике Млечный / Wi
Схема расположения Солнца в галактике Млечный / Wikimedia Commons

Астрофизики в процессе изучения нашей галактики сделали предположительную оценку расстояния от нашей звезды Солнце до галактической  перемычки. Оно приблизительно равно 3,5х104 световых года.Последние астрономические данные показали, что Солнце отстоит от галактического центра приблизительно на расстоянии, равном 2,7х104 световых года.

Разница в числовых данных указала учёным на однозначный вывод – Солнце расположено ближе к краю галактического диска, чем к центру галактики.

Солнце является звездой (жёлтый карлик), входящей во множество других звёзд нашей галактики. И вместе с ними наша звезда движется вокруг галактического центра со скоростью от 220 до 240 км/с и при этом совершает полный оборот приблизительно за время, равное 200 000 000 лет.

Нетрудно подсчитать, что планета Земля за время своего существования сделала не более 30 полных оборотов вокруг центра Млечного Пути.

Галактика Млечный Путь имеет спиралевидные рукава, два из которых учёным удалось отследить на расстоянии около 3 000 световых лет от Солнца. Участки эти галактических рукавов наблюдаются в двух созвездиях, по названиям которых и были наименованы рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце расположено между этими спиральными ветвями почти посередине.

Кроме этих двух рукавов (Стрельца и Персея) около нашей Солнечной системы проходит ещё один – рукав Ориона. Этот галактический рукав не столь чётко выражен, как два других и считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Млечного Пути.

Учёными установлено, что в спиральных рукавах Галактики происходят очень бурные процессы, следствием которых является мощнейшее излучение, несущее гибель любому живому организму. Земная атмосфера не может защитить от такой радиации.

Но Земля расположена в относительно спокойном месте Млечного Пути и за время своего существования не была подвергнута воздействию, губительному для всего живого.

Возможно, именно вследствие этого на планете Земля зародилась жизнь и существуют условия, благоприятные для её продолжения.

Что такое ядро Галактики

Ядро Галактики Млечный путь представляет собой яркий светящийся шар. Если бы человечество могло невооруженным глазом увидеть его на небе, то перед их глазами появился бы гигантский яркий эллипсоид, который своими размерами минимум в 100 раз превзошел бы Луну. Но, к сожалению, увидеть эту невероятную картину человеку не под силу, так как галактический центр скрывается за мощными облаками из пыли и газа.

В галактическом ядре миллиарды звезд, все они являются достаточно старыми. Их масса настолько велика, что ее оценивают в 10 млрд. масс Солнца. Вращение звезд в ядре Галактики происходит по вытянутым орбитам.

В 3 тыс. парсек от галактического центра находится газовое кольцо, шириной 1,5 тыс. парсек. Его масса равна 100 млн. солнечных масс. Считается, что это основная область Галактики, где происходит активное звездообразование. От нее отходят спиральные рукава. А вот в самом центре галактического ядра находится черная дыра – Стрелец А.

Области звездообразования

Области звездообразования

Все те звезды, которые видны человеческому взору на небе находятся в рукаве Ориона. Примерно это 9 тысяч звезд. Одно из самых больших скоплений звезд сосредоточено в галактическом ядре. Именно поэтому оно такое яркое. Дальше от центра располагаются более молодые объекты, входящие в состав разных созвездий и рукавов.

Звезды есть и в гало. Но их количество там, в сравнении с ядром, очень мало. Если в рукавах численность звезд исчисляется миллиардами, то в гало их считают миллионами. Причем основная часть этих светил уже «прожили» свою основную жизнь и считаются очень старыми.

Как вращается Галактика

Движение свойственно всем космическим объектам во Вселенной. Галактика Млечный путь не является исключением. Ее вращение осуществляется вокруг собственного центра и происходит по часовой стрелке. Имея скорость 230 км/с, на один оборот ей необходимо 235 миллионов лет. Наблюдается убывание угловой скорости вращения космических объектов по мере того, как происходит отдаление от центра. Факт движения галактик впервые установил в І половине XX века Эдвин Хаббл.

Развитие Галактики и ее будущее

В настоящее время наука обладает определёнными знаниями об эволюции нашей галактики. Следующие события относительно генезиса (зарождения и развития) таковы:

  • Более десяти миллиардов лет назад Млечный Путь столкнулся с галактикой, носящей название Кракен.
  • Через некоторое время после первого события случилось столкновение и слияние Млечного Пути и большой галактики Гайя-Энцелад, Результатом этого стало образование дутого толстого диска Млечного Пути.
  • Исследователи только предполагают, что десять миллиардов лет назад с галактикой Млечный Путь могла столкнуться галактика, считающаяся прародителем системы Inner Galaxy Structure (IGS). Вывод основан на том, что в гало Млечного Пути треть звёзд принадлежит этой системе.
  • Астрономы определили, что за время существования Млечного Пути произошло не менее двенадцати коллизий между нашей галактикой и иными.

Об эволюционных перспективах нашей звёздной системы учёные делают следующие предположения:

  • Существует вероятность коллизии нашей галактики с другими галактиками и даже с крупной галактикой Андромеда. Но на текущее время более точные предсказания сделать нельзя, так как учёные не способны пока определить скорость галактик, с которыми может столкнуться Млечный Путь.
  • В 2014 году астрономы представили эволюционную модель будущего Млечного Пути.

По этой модели спустя четыре миллиарда наша галактика сойдётся в столкновении с Большим и Малым Магеллановыми Облаками. А затем спустя один миллиард после этого события Млечный Путь будет поглощён галактикой Туманность Андромеды.

Сейчас у человечества  немало о нашей галактике Млечный Путь. Однако очевидно, что эти знания лишь небольшая крупица в бесконечном пространстве знаний, таком же бескрайнем, как и наша Вселенная.

Теги