Строение нашей Галактики

Большинство звезд в Галактике образуют определенные системы, которые длительное время существуют в общем гравитационном поле. Большая часть зрение движется в двойных и кратных системах, в которых компоненты вращаются вокруг общего центра масс подобно планетам Солнечной системы. Следующие более многочисленные системы объединения зрение насчитывают сотни тысяч объектов – это звездные скопления и ассоциации.

Шаровидные звездные скопления состоят из миллионов звезд.

Шаровидные звездные скопления имеют сферическую или слегка сплющенную форму диаметром до 300 св. г.. Они насчитывают сотни тысяч и даже миллионы звезд, которые группируются к центру.

Рассеянные звездные скопления имеют несколько тысяч объектов (яркие из них Плеяды (Стожары) и Гиады видно невооруженным глазом в созвездии Тельца. В звездные ассоциации входят относительно молодые звезды, которые имеют общее происхождение.

Рассеянные звездные скопления состоят из нескольких десятков, сотен, иногда тысяч зрение и имеют неправильную форму, их диаметры составляют 10-20 св.р. Почти все рассеянные звездные скопления находятся в районе Млечного Пути или вблизи него. их обнаружено около 1200, а самые известные из них – Плеяды и Гиады. В частности, в Плеядах невооруженным глазом видно только семь-десять зрение, а при наблюдении в телескоп – более двухсот.

Галактику часто изображают как звездную систему в виде огромного блина, в котором звезды движутся в одной плоскости. На самом деле Галактика имеет сферическую форму с диаметром почти 300 000 св. лет, но большинство ярких звезд большой светимости находится примерно в одной плоскости, поэтому их видно на большие расстояния как туманную светлую полосу, которую в Украине называют Млечный Путь.

Название Галактика пришла из древней Греции и в переводе означает Млечный Путь. Млечный Путь – это относительно яркая серебристо-белая полоса на звездном небе, которую древние греки назвали «галактикос» (от греч. «Гала» – «молоко»). В северном полушарии неба Млечный Путь проходит через созвездие Близнецов, Тельца, Возничего, Кассиопеи, Цефея, Лебедя. В этом созвездии он раздваивается и двумя полосами проходит через созвездия Орла, а дальше, в южном полушарии неба, Щита, Стрельца, Змееносца и Скорпиона. Описав дугу в 25 ° от Южного полюса мира, в Украине он появляется над горизонтом в созвездии Большого Пса и Единорога, переходя в северное полушарие неба через созвездия Ориона.

Кольцо Млечного Пути образуют ближайшие к нам звезды Галактики, которая как звездная система имеет вид диска или двояковыпуклой линзы. Для первых ее исследователей это кольцо создавало впечатление, что Солнце находится в центре Галактики. Как увидим далее, это совсем не так.

При обсуждении строения Галактики еще В. Гершель через середину Млечного Пути провел воображаемую плоскость, впоследствии названную галактической. Подсчитывая количество звезд, которые видны в телескоп в каждой из тысяча восемьдесят-три небольших, но одинаковых участков неба, расположенных на разных угловых расстояниях от упомянутой плоскости, Гершель построил первую модель Галактики. В этой модели Галактика выглядела диска диаметром 5800 и толщиной 1100 св.р. Теперь можно сказать, что он умалил размеры Галактики в 17 раз, потому что не учел поглощения света зрение межзвездным газом, о котором тогда было неизвестно.

В этой плоскости располагается значительная часть газопылевых туманностей, из которых образуются новые поколения звезд и планет. Все эти объекты формируют так называемую плоскую составляющую Галактики, в которую входит и Солнечная система.

Старые звезды малой светимости, которые входят в шаровые скопления, относятся к сферической составляющей Галактики. По химическому составу звезды шаровых скоплений содержат в сотни раз меньше тяжелых химических элементов, чем Солнце, там светят старые звезды первого поколения, которые сформировались вместе с образованием Галактики еще 10-15 млрд лет назад. Зарождения новых звезд и планетных систем сейчас происходит только в плоскости Галактики, где газопылевые туманности образуются после взрыва новых и сверхновых звезд.

Представление о населении Галактики ввел 1944 немецкий астроном В. Бааде (1893-1960). Сначала оно касалось Туманности Андромеды (галактика М31). При ее фотографировании через синий и красный светофильтры он обнаружил, что плоский линзовидных диск этой гигантской галактики погружен в более разреженную звездную облако сферической формы – гало. Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Галактику, Бааде предположил, что подобную структуру имеет и Млечный Путь.

Объекты спиральных рукавов галактического диска были названы населением I типа. А зори гало, которые концентрируются симметрично относительно центра системы – населением II типа.

К населению I типа относятся, в частности, звезды рассеянных скоплений, к населению II типа – звезды шаровых скоплений. В наше время звезды спиральных рукавов (население I типа) отождествляют с плоской составляющей и звезды гало (население II типа) – со сферической составляющей нашей Галактики (рис. 26.1). Как показали современные исследования, два типа звездного населения различаются не только пространственным распределением, но и химическим составом – звезды шаровых скоплений (население II типа) содержат примерно в 100-300 раз меньше металлов, чем звезды спиральных ветвей (население I типа).

Пожалуй, шаровидные скопления сохранили химический состав той бедной тяжелые химические элементы догалактичнои облака (или системы облаков), с которой они формировались вместе с Галактикой. В дальнейшем развитии догалактична облако, занимала сферический объем, сжималась, образуя вращающийся диск. Газ, который сразу же не сконденсувався в заре, при вращении Галактики постепенно оседал в ее плоскости. В то же время в нем шло формирование звезд, которые также располагались в плоскости Галактики. Массивные звезды галактического диска быстро проходили все этапы своего эволюционного пути, вспыхивали как сверхновые и пополняли межзвездная газово-пылевое среду тяжелыми химическими элементами. Из него формировались новые звезды, следовательно, каждое следующее поколение звезд в спиральных рукавах становилось богаче на тяжелые химические элементы, чем предыдущее.

В то же время эволюционировали и звезды шаровых скоплений. Массивные звезды уже давно прекратили свое существование, но молодые при отсутствии материала не образовались. Поэтому пап и остались только старые маломассивные звезды, возраст которых оценивается в 10-12 млрд лет, а также, наверное, белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.

Таким образом, разделение на население различных типов (подсистемы Галактики) имеет глубокий эволюционный смысл и отражает различное происхождение плоской и сферической составляющих.

Гало или корона Галактики состоит в основном из газа, газовых облаков и очень старых неярких звезд, как одиночных, так и в виде шаровых скоплений. Концентрируясь к центру Галактики, они образуют так называемый БАЛД же (с англ. – «Утолщение») в пределах нескольких тысяч световых лет от него. Двигаясь по вытянутым эллиптическим орбитам, звезды гало очень медленно вращаются вокруг центра Галактики. Радиус гало, по последним данным с Космического телескопа им. Хаббла, достигает 300000 св. г.. Именно им радиусом и определяются пределы Галактики. По сравнению с гало диск вращается намного быстрее. Скорость его вращения, которая определяется скоростью движения зрение, не одинакова на разных расстояниях от центра. Изучая особенности вращения диска, можно определить его массу. Оказалось, что диск имеет диаметр 100 000 св. г.., толщину центральной зоны 10000 св. г.., массу 150 млрд М © при общем количестве зрение 400 млрд.

Вблизи плоскости диска находится очень много молодых звезд и звездных скоплений, не старше за 1 млрд лет. Газ в диске также сосредоточен у его плоскости. В среднем химический состав населения в диске такой же, как и у Солнца.

Ядро Галактики полностью скрыто от нас толстым слоем поглощающего вещества. Но в определенной степени «приблизиться» к нему удалось благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне. Ведь расчет показывает, что на расстоянии от центра Галактики к Солнцу инфракрасное излучение ослабляется всего в 10 раз, тогда как в видимом диапазоне в 1012 раз.

Итак, теперь можно утверждать, что диаметр ядра Галактики достигает 4000 св. г.. Для него типична очень большая концентрация зрение – многие тысячи на кубический световой год. Кроме этого, в центральных частях ядра наблюдается навколоядерний газовый диск радиусом в 1 000 св. г.. Ближе к центру отмечено зоны ионизированного водорода и многочисленные источники рентгеновского и инфракрасного излучения, что свидетельствует об интенсивном звездообразования.

По одной из гипотез, в центре Галактики является одинарная или двойная черная дыра окружена плотным газово-пылевым диском. В центре Галактики также яркое радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывают с активностью ядра. Впрочем, исследования ядра Галактики только началось.

Предположение, согласно которому наша Галактика является системой спиральных рукавов, было высказано в середине XIX в. И только через сто лет в ходе исследования распределения в пространстве рассеянных звездных скоплений оказалось, что они укладываются в три узких полосы, которые можно считать частями спиральных рукавов.

Наша Галактика имеет очень хорошо выраженную спиральную структуру. Некоторое время складывалось мнение, будто в Галактике четыре спирали, однако сейчас надежно доказано, что их две. В отличие от гало, где проявления звездной активности чрезвычайно редки, в спиральных рукавах продолжается бурная жизнь: вещество непрерывно переходит из межзвездного пространства в зрении во время их образования и обратно на заключительных стадиях эволюции.

Магнитное поле Галактики также сосредоточено главным образом в спиралях. По современным представлениям, спиральные рукава в Галактике образуются благодаря наличию в центре системы определенному искажению ее формы, например, из-за наличия перемычки в
ядре, которая вращается как твердое тело.

В окрестностях Солнца можно проследить участки двух спиральных рукавов, удаленных примерно на 3000 св. г.. По названиям созвездий, где они наблюдаются, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти точно посередине между ними. Правда, недалеко от Солнца, в созвездии Ориона, проходит еще один, не так явно выражен рукав, который считается разветвлением одного из основных спиральных рукавов.

Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет, по разным оценкам, 22-33 тыс. Св. г.. Относительно ближайших звезд Солнце движется со скоростью 16 км / с в направлении созвездия Геркулеса. Вместе со всеми близкими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики в направлении созвездия Лебедя со скоростью около 250 км / с.

Период обращения Солнца вокруг центра Галактики составляет примерно 200 млн. Лет и называется галактическим годом.

Спиральные рукава как целое и отдельные звезды движутся вокруг центра Галактики с разными скоростями. Каждая звезда то попадает в спиральный рукав, то выходит из него. И только Солнце находится в таком ее месте, где его скорость вокруг центра Галактики практически совпадает со скоростью спирального рукава.

Такая ситуация в целом неординарная для Галактики. Именно на этой расстоянию от центра за всю историю своего существования Солнце ни разу не попало в спиральные рукава. Для Земли это крайне благоприятно, потому что если бы мы попали в спиральный рукав, бурные процессы, порождающие смертоносное излучение, уничтожили бы все живое на Земле. Итак, наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики в течение миллиардов лет, не испытывая катастрофического влияния космических катаклизмов. И, возможно, именно поэтому на Земле могла сохраниться жизнь.

Долгое время положение Солнца среди звезд считалось самым обычным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле привилегированное. И это надо учитывать, обдумывая возможность жизни в других частях нашей Галактики.

Посилання на основну публікацію