Размеры и строение нашей Галактики.
Истинные размеры Галактики были установлены XX в. Оказалось, что она является значительно более плоским образованием, чем предполагали ранее. Диаметр галактического диска превышает 100 тыс. световых лет, а толщина - около 1000 световых лет. По внешнему виду Галактика напоминает чечевичное зерно с утолщением посередине.Из-за того что Солнечная система находится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощающей материей, очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных с нашей. Так, в 40-е гг. нашего столетия, наблюдая галактику М 31, больше известную как туманность Андромеды, немецкий астроном Вальтер Бааде (в те годы он работал в США) заметил, что плоский линзообразный диск этой огромной галактики погружен в более разреженное звездное облако сферической формы - гало. Зная, что туманность Андромеды очень похожа на нашу Галактику, Бааде предположил, что подобная структура имеется и у Млечного Пути. Звезды галактического диска были названы населением I типа, а звезды гало (или сферической составляющей) - населением II типа.Как показывают современные исследования, два вида звездного населения отличаются не только пространственным положением, но и характером движения и химическим составом. Эти особенности связаны в первую очередь с различным происхождением диска и сферической составляющей.
Гало
Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно больше размеров диска и, по некоторым данным, достигает нескольких сотен тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска.
Состоит гало в основном из очень старых, неярких маломассивных звезд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звезд. Возраст населения сферической составляющей Галактики превышает 10 млрд лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.
Характерной особенностью звезд гало является чрезвычайно малая доля в них тяжелых химических элементов. Звезды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сотни раз меньше, чем Солнце.
Звезды сферической составляющей концентрируются к центру Галактики. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (в переводе c английского "утолщение").
Звезды и звездные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того что вращение отдельных звезд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звезд могут иметь самые различные направления), само гало в целом вращается очень медленно.
Диск
По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость его 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, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остается почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она примерно в 150 млрд раз больше массы Солнца.
Население диска очень сильно отличается от населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звезды и звездные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звезд.
Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он распределен неравномерно, образуя многочисленные газовые облака - от гигантских неоднородных по структуре "сверхоблаков" протяженностью несколько тысяч световых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.
Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Приблизительно на 1/4 она состоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементами остальные присутствуют только в очень небольших количествах. В среднем химический состав звезд и газа в диске почти такой же, как и у Солнца.
Балдж.
В центре диска расположено своеобразное "вздутие" диаметром около 20 000 и толщиной 5000 световых лет, называемых балджем. Балдж образован старыми звездами с низким содержанием металлов. Центральная часть балджа недоступна для оптических наблюдений из-за закрывающей его межзвездной пыли. Эта пыль прозрачна для излучения в радио-, инфракрасном, рентгеновском и гамма-диапазонах. Центр галактики находится на расстоянии 28 400 световых лет от Солнца в направлении созвездия Стрельца. В центральной части ядра находится диск радиусом 1000 световых лет, который наклонен к плоскости Галактики под углом 20, содержит 5% всей массы Галактики и на 90% состоит из маломассивных и старых звезд. Межзвездного вещества очень мало. В самом центре находится Область Стрельца А - чрезвычайно активный объект. Вблизи него расположены другие источники излучения.
Ядро
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 его 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 вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной, и многие тысячи - более ярких, чем самые яркие звезды нашего неба.
Помимо большого количества звезд в центральной области Галактики наблюдается околоядерный газовый диск, состоящий преимущественно из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца. В центре Галактики находится также яркий радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывается с активностью ядра.
Спиральные ветви
Одним из наиболее заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов - спиральные галактики. Спиральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звезды, многие рассеянные звездные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков межзвездного газа, в которых продолжают образовываться звезды. В спиральных ветвях находится большое количество переменных и вспыхивающих звезд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхновых звезд. 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. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый диск, также сосредоточено главным образом в спиральных образованиях.
Спиральные рукава Млечного Пути в значительной степени 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 спиральных рукавов. 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 выясняются.
Место Солнца в Галактике
В окрестностях Солнца удается проследить участки двух спиральных ветвей, удаленных 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 еще 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 звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220-240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за все 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 звезд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из нее. Единственное место, где скорости звезд 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 звезд 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.
Местная система Галактик.
Всего известно 25 галактик - Местная система, то есть сообщество галактик, непосредственно связанных друг с другом гравитационными силами. Поперечник Местной системы - примерно три миллиона световых лет. В Местную систему помимо нашего Млечного Пути и его спутников входит и туманность Андромеды, ближайшая к нам гигантская галактика с ее спутниками, а также еще одна спиральная галактика созвездия Треугольника. Доминирует в Местной системе туманность Андромеды. Она в полтора раза массивнее Млечного Пути.
Вообще, звёздочёты во Вселенной насчитали около 2 млн. галактик и уже составлена карта.
avanta.ru
Получены новые данные при наблюдении известного "шарового скопления 47 Тукана", содержащего более миллиона звезд. Размер скопления, удаленного приблизительно на 16700 световых лет от Земли, составляет 120 световых лет.
Звезды рождаются группами. Из более чем 200 шаровых звездных скоплений, которые обращаются вокруг центра Галактики, 47 Тукана является вторым по яркости шаровым скоплением (позади Омеги Центавра). Известное некоторым как 47 Tuc или NGC 104, оно видно только в Южном полушарии. Свету нужно около 200 000 лет, чтобы достичь нас из 47 Tuc, которое можно увидеть вблизи ММО в сзвездии Тукана. Особенно отчетливо на этой фотографии видны красные гиганты. Динамика звезд вблизи центра 47 Tuc не вполне понятна, отчасти из-за большого количества двойных звезд
При изучении первых снимков было установлено, что 47 Тукана сформировалось 11-12 млрд лет назад; ранее возраст скопления оценивался в 9 млрд лет. Отсюда следует, что появление балджа Млечного Пути соответствует по времени образованию гало, возраст которого определен с довольно высокой точностью. «Получается, основные компоненты галактики могли сформироваться в одно и то же время в начале ее эволюции», — замечает представитель исследовательской группы Харви Ричер из Университета Британской Колумбии (Канада). Это утверждение не слишком хорошо согласуется с основанной на модели холодной темной материи теорией, которая предсказывает плавный, постепенный рост галактик.
Собранная информация может свидетельствовать о том, что на одном из ранних этапов эволюции Млечный Путь столкнулся с другим крупным объектом, в результате чего вещество из гало переместилось в центральную область галактики.
Напомним, ранее исследователи доказали, что магнитное поле в центре Млечного Пути в 10 раз сильнее, чем в остальной галактике. Это открытие — достаточно существенное, поскольку оно делает доступным для ученых низкий предел магнитного поля — важный фактор в вычислении целого диапазона астрономических величин.