Что представляет собой наша галактика «млечный путь»?

Млечный Путь в ночном небе

По мнению ученых, звездный Млечный Путь – галактика, по типу – спиральная, имеет перемычку. В составе Галактики:

• Земля;
• Солнечная система;
• другие звезды (200-400 млрд), видимые невооруженным глазом.

Диаметральная величина Галактики – около 100 тысяч световых лет, толщина в среднем составляет тысячу световых лет. По форме звездный хоровод выглядит, как плоский диск. В структуре Галактики:

• диск (диаметр Галактики), вращающийся шустрее, чем гало, собравший возле плоскости все звезды;
• ядро с центром, находящимся в созвездии Стрельца и имеющим массивную черную дыру;
• рукава спиральные, в одном из них расположена система Солнца, а именно в рукаве Ориона, внутри, с края;
• гало – темная материя сферической формы, выходящая за пределы Галактики.

Есть предположения того, что Магеллановы облака (малое и большое) через четверку миллиардов лет будут поглощены Млечной «дорогой», а еще через миллиард лет этот великий Млечный Путь сам окажется во власти Андромеды. Эта Туманность поглотит его. Согласно другому вердикту, нашу Галактику ждет разрушительная встреча с галактикой Андромеды. Но это догадки.

Земная хроника открытия Галактики как пример

Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна вращается вокруг спутник и планет-гигантов образуют свои, богатые небесными телами, системы. На более высоком уровне, Земля и остальные планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца. Возникал естественный вопрос, не входит ли и Солнце в состав еще большей системы?

Первое систематическое исследование этого вопроса на Земле выполнил в XVIII веке английский астроном Уильям Гершель. Уильям Гершель подсчитывал количество видимых в телескоп звёзд в разных областях неба и обнаружил, что на небе присутствует большой круг (впоследствии он был назван галактическим экватором), который делит небо на две равные части и на котором количество звёзд наибольшее. Кроме того, звёзд оказывается тем больше, чем ближе участок неба расположен к этому кругу. Наконец обнаружилось, что именно на этом круге располагается Млечный Путь. Благодаря этому Гершель догадался, что все наблюдаемые нами звёзды образуют гигантскую звёздную систему, которая сплюснута к галактическому экватору.

Вначале Земные астрономы (как и веками ранее Вулканские) предполагали, что все объекты Вселенной являются частями нашей Галактики, хотя ещё Кант высказывал предположение, что некоторые туманности могут быть галактиками, подобными Млечному Пути. Ещё в 1920 год возможное существование внегалактических объектов было предметом дебатов. Известен так называемый Большой Спор между Харлоу Шепли и Гебером Кёртисом. Шепли отстаивал единственность нашей Галактики. Кёртис, напротив, настаивал на том, что Млечный Путь лишь одна из множества галактик во Вселенной, подобно тому как Солнце одна из множества звёзд в Млечном Пути. Гипотеза Канта была окончательно подтверждена лишь в 1920-х годах, когда Эдвин Хаббл измерил расстояния до некоторых спиральных туманностей и, в результате, выяснил, что вследствие своей удаленноести от Солнечной системы они не никак могут входить в состав Млечного Пути.

Оглушительная тишина

В ходе работы, которая пока что не прошла экспертную оценку и опубликована на сервере препринтов AirXiv, ученые использовали расширенную версию уравнения Дрейка, написанного выдающимся астрономом еще в 1961 году. В исследовании были учтены такие факторы, как скорость появления звезд, количество планет и доля планет, на которых развивается жизнь. Отмечу, что изначально уравнение Дрейка было разработано не для того, чтобы рассчитать точное число, а скорее чтобы стимулировать дебаты о том, сколько внеземных цивилизаций может существовать поблизости.

Согласно математической модели, использованной учеными в своей работе, инопланетные цивилизации могли появиться в Млечном Пути примерно через 8 миллиардов лет после формирования галактики. Модели также предсказывают, что некоторые из этих цивилизаций могли находиться на расстоянии 13 000 световых лет от центра Галактики, что примерно на 12 000 световых лет ближе, чем Земля, на которой мы с вами, как полагают ученые, появились спустя 13,5 миллиардов лет после образования Млечного Пути.

Существует большая вероятность того, что разумные цивилизации уничтожают сами себя до того момента, как изобретут способ путешествовать по Вселенной.

Интересно, что к полученным выводам астрономы пришли после рассмотрения ряда факторов, которые нередко упускаются из виду – например, абиогенез – процесс, который представляет собой создание органических молекул силами, отличными от живых организмов, а также различные эволюционные временные рамки и вероятность потенциального самоуничтожения. Авторы также рассмотрели ряд факторов, предположительно влияющих на развитие разумной жизни – преобладание солнцеподобных звезд, вокруг которых вращаются планеты земного типа; частота взрывов сверхновых; вероятность и время, необходимые для развития разумной жизни.

Однако новое исследование отличается тем, что исследователи сконцентрировались преимущественно на факторах, способных привести цивилизации к неминуемой гибели. Среди них воздействие радиации, внезапная пауза в ходе эволюции и тенденция к самоуничтожению путем изменения климата, технологического прогресса или войны. Отсюда также следует, что любые существующие инопланетные цивилизации, скорее всего, очень молоды, поскольку самоуничтожение обычно происходит после длительного периода существования и развития цивилизации.

Возможно, мы по-прежнему одиноки, потому что инопланетные цивилизации в Млечном Пути давно погибли.

В общем и целом команда исследователей из Калифорнийского Технологического института, Лаборатории реактивного движения NASA и средней школы Сантьяго дает мрачный ответ на вопрос, сформулированный итальянским физиком, одним из отцов-основателей ядерной бомбы, Энрико Ферми «где все»? Авторы научной работы полагают, что все разумные цивилизации, существующие в Млечном Пути, возможно, уже уничтожили себя. Полученные результаты, должна сказать, выглядят убедительно – в конце-концов, Вселенная непостижимо огромна, а мы до сих пор не обнаружили никаких признаков того, что разумные живые существа есть где-то еще, кроме Земли.

Класс и общее строение

Наша галактика — типичная спиральная галактика с перемычкой, SBbc. Сегодня считается, что спиральные галактики составляют 55% от числа всех галактик Вселенной. А галактики с перемычкой являются наиболее распространенным подтипом — это две третьих всех спиральных галактик. Спирально-перемычечные «звездные острова» ученые считают достаточно молодым типом галактик. Со временем, когда ресурсы галактики исчерпываются, перемычка исчезает.

Снимок центра Млечного Пути

А в чем вообще суть этой перемычки, и как она выглядит? Давайте вкратце разберемся, как построен наш Млечный Путь. Ибо его составные части — единственные вещи относительно галактик, в которых астрономы более-менее уверены.

• Вы уже точно знаете, что внутри Млечного Пути находится ядро — центральная часть галактики, сосредоточение ее массы, вокруг которой располагаются все остальные части «звездного острова». Во Млечном Пути его образует группа звезд и туч пыли, которые на большой скорости движутся вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А*. Ядро нашей галактики принадлежит к активным, поскольку выделяет больше энергии, чем суммарно все составляющие его звезды.
• Дальше идет балдж (от англ. «вздутие, выпуклость») — сферическая объемная оболочка центра Млечного Пути. Его составляют крупные звезды-гиганты, старые светила и раскаленные газы, которые вращаются вокруг ядра с громадными скоростями. Балдж — самая концентрированная и наиболее яркая часть не только нашей, но и любой другой галактики. Но мы почти его не видим, поскольку он закрыт он нас рукавами Млечного Пути и собственной облачной оболочкой.

Центр, балдж и гало

• По обе стороны от балджа отходит перемычка — мостик, к которому крепятся галактические рукава Млечного Пути. Часто ее не выделяют в отдельный компонент: без рукавов на фоне, балдж сливается с перемычкой, оставляя только небольшое утолщение в центре. Перемычку можно сравнить с оживленным и бурным руслом реки. Здесь постоянно нагнетаются потоки галактических газов и пыли, что приводит к активному образованию звезд.
• От краев перемычки раскручиваются два главных рукава спирали Млечного Пути — рукава Щита-Кентавра и Персея. Их назвали в честь созвездий земного неба, совпадающих с ними. Существует еще минимум 5 меньших рукавов, которые ответвляются параллельно главным. Однако они являются всего лишь частью галактического диска — тонкого слоя галактики, в котором концентрируется большая часть ее видимого вещества. Толщина диска Млечного Пути равна 2 тысячам световых лет, что довольно мало в сравнении с 180 тысячами с.л. диаметра.

Интересный факт. Рукава — это весьма необычная структура. Когда газ и пыль сохраняют свою спиральную форму и вращаются вместе с галактикой, звезды полностью самостоятельные — они покидают «родительские» рукава и улетают в другие. Существует только один небольшой промежуток, где движение звезд и рукавов синхронно — в этом секторе находится наше Солнце. Астрономы считают, что именно нахождение в таком спокойном месте позволило жизни на Земле сформироваться. Столкновения с облаками галактической пыли и близкие контакты с другими звездами серьезно бы повлияли на планетную систему Солнца.

Галактические рукава и невидимая зона Млечного Пути

Остальную же часть галактики составляет гало. Никто не знает, как далеко оно простирается и где заканчивается. Гало преимущественно заполнено темной материей, которую не так-то просто обнаружить. Однако в нем присутствуют и видимые части. В астрономии их называют сфероидальным компонентом Млечного Пути. Это те видимые светила и облака газов, которые не причисляются к звездному диску — например, шаровые скопления. Светила в них сбиты очень тесно: на кубический парсек в них от 700 до 7000 раз больше звезд!

Шаровые скопления звезд движутся по вытянутым орбитам вокруг Млечного Пути и не контактируют с его газопылевым диском, «заправочной станцией» звездообразования. Поэтому газов у них почти нет, а все звезды приблизительно одного поколения. Но есть скопления, которые выбиваются из этого правила. Они очень плотны, их масса достигает миллионов солнечных масс, и состоят из звезд различного возраста.

Спутники Млечного Пути

Загадка происхождения столь необычных объектов оказалась проста — это остатки ядер тех галактик, которые Млечный Путь поглотил в прошлом. Невероятно, но такие вот «косточки» бывших спутников составляют около четверти всех шаровых звездных скоплений нашей галактики.

Что такое темная материя?

• Темная материя составляет примерно 27% Вселенной. Она невидима, так как не отражает свет.
• Несмотря на то, что темную энергию нельзя увидеть непосредственно в телескопы, астрономы знают, что она там из-за гравитационного воздействия, которое она оказывает на видимую материю.
• Считается, что темная материя является гравитационным «клеем», который удерживает галактики вместе, в то время как только 5% Вселенной состоит из известного материала, такого как атомы и субатомные частицы.

Вообще, на нашем сайте есть отличный материал на тему того, что из себя представляет темная материя. Эта загадочная форма материи, которая буквально «склеивает» галактики между собой, изучается учеными на протяжении долгих лет и об их успехах, по нашему мнению, должен знать каждый.

Почему он так называется?

Похожа эта звёздная дорожка в небе на белого цвета полосу. Древние люди объясняли это увиденное на звёздном ночном небе явление при помощи мифологических историй. У разных народов были свои версии появления необычной небесной полосы.

Самой распространённой считается гипотеза древних греков, согласно которой Млечный путь – не что иное, как пролитое материнское молоко греческой богини Геры. Так и толковые словари трактуют прилагательное «млечный» как «напоминающий молоко».

Про это даже песня есть, наверняка вы ее хоть раз слышали. А если нет, то послушайте прямо сейчас.

По причине того, как выглядит Млечный путь, у него есть несколько наименований:

• китайцы называют его «жёлтой дорогой», считая, что он больше похож на солому;
• буряты зовут звёздную полосу «швом неба», из которого рассыпались звёзды;
• у венгров он ассоциируется с дорогой воинов;
• древние индийцы считали его молоком вечерней красной коровы.

Квадранты

В звёздной картографии под квадрантом подразумевается обширное пространство космоса в рамках галактики. Границы квадрантов определяются осями, проходящими через центр галактики и пересекающимися перпендикулярно друг относительно друга. Таким образом, галактика Млечный путь состоит из четырёх приблизительно равных квадрантов, которые называются Альфа, Бета, Гамма и Дельта-квадрантами. Звёздный Флот Федерации и его ближайшие соседи Клингонская и Ромуланская империи располагаются в Альфа и Бета-квадрантах. Коллектив боргов находится в Дельта-квадранте. Доминион — в Гамма-квадранте.

Альфа-квадрант

Альфа-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. В квадрант входят Рукав Ориона, Рукав Персея и Рукав Стрельца.

Межзвёздная политика в Альфа-квадранте в XXIV веке в основном определялась Звёздном Флоте Федерации совместно с другими силами региона, включавшими Клингонскую и Ромуланскую империи, Кардассианский союз, Тзенкети, Таларианскую республику и Альянс ференгов, которые взаимодействовали между собой в основном мирно. Члены Толианского сообщества , Конфедерации бринов и Зинди держались достаточно обособленно от остальных обитателей Альфа-квадранта.

Стоит отметить, что к этому времени достаточно изучено только 25 процентов Альфа-квадранта, но и они содержат примеры потрясающей красоты и научного чуда, как, например, Звёздное скопление Арголис, Туманность Арахнид и Пустоши.

Одним из самых интересных астрономических объектов является Баджорская червоточина, соединяющая Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в отдалённой части Гамма-квадранта, неподалёку от пространства Доминиона. Использование этой червоточины обитателями Альфа-квадранта для исследований и торговли вызвало усиление враждебности со стороны Доминиона, что вылилось в Доминионскую войну.

Бета-квадрант

Бета-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Один из квадрантов нашей Галактики, расположенный в направлении созвездия Киля перпендикулярно α Квадранту. В Бета-Квадранте располагаются владения Клингонской звёздной империи, а также Ромуланской звёздной империи, некоторая часть Квадранта принадлежит и Федерации. Федерации плохо известна картография Бета-Квадранта — в основном по причине перекрывания дальнейшего доступа к остальной части Квадранта Клингонской и Ромуланской империями: известно, что в 2566 году клингоны присоединились к Федерации — вероятно, тогда началось более активное освоение Квадранта, потому как барьеров больше не стало. В 2293 году крейсер типа «Эксельсиор» под командованием капитана Салу закончил трёхлетний исследовательский рейс в Бета-Квадранте, который включал каталогизирование газообразных аномалий Квадранта. 70 лет спустя «Олимп» под командованием Лайзы Кузак семь лет исследовал Бета-Квадрант. С большой долей вероятности можно предположить, что большинство миссий NX-01 имели место в Бета-Квадранте и лишь часть — в α Квадранте.

Гамма-квадрант

Гамма-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определённы меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая к Земле граница Гамма-квадранта расположена примерно в 30 000 световых годах от неё. Стабильная Баджорская червоточина соединяет Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в Гамма-квадранте.

Дельта-квадрант

Дельта-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы, и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая точка до Земли расположена примерно в 30 000 световых годах от Земли. В квадрант входит часть Рукава Центавра, а также шаровые звёздные скопления M14 (NGC 6402) и M80 (NGC 6093).

Впервые люди были заселены в Дельта-квадрант расой под названием бриори примерно в 1937 году для использования в качестве рабов. Но рабы восстали, а их потомки основали новую цивилизацию на планете L-класса. Впервые люди самостоятельно посетили этот сектор космоса в звёздную дату 32629.4, когда звездолёту «Рэйвен» удалось проследовать за кораблём боргов через трансварповый канал. Первая миссия Звёздного флота в Дельта-квадранте совпала с инспекцией Барзанской червоточины в 2366 году.

Типы галактик и их характеристики

Многообразие звездных систем побудило ученых задуматься об объединении их по внешнему виду, а также закономерностям проходящих внутри процессов. В 1925 г. Эдвин Хаббл предложил классификацию скоплений по их морфологии и дал им определение. Этот список без изменений используется и сегодня. Созданы и более детальные систематизации.

Эллиптические галактики (e)

Имеют форму эллипса. Включают в себя красные и холодные космические тела-гиганты. По данным астрономов, доля эллиптических звездных систем составляет 20% от всего объема. Существуют карликовые и гигантские скопления.

Ближайшая к Земле галактика эллиптического типа, открытая в 1938 г. американским астрономом Харлоу Шеплом, находится в созвездии Скульптор. Она относится к карликовым сфероидальным системам и имеет отличительную особенность — высокое содержание металлических объектов (около 4% от общей массы). Такой показатель наблюдается в образованиях, расположенных на краю видимой Вселенной.

Галактика эллиптической формы. Credit: referatwork.ru.

Спиральные галактики (s)

Представляют собой своеобразный звездный блин, который вращается вокруг своей оси и содержит до 500 млрд объектов. В центральной зоне наблюдается овальное вздутие — бандаж. Спиральные образования имеют два диска и благодаря множеству закрученных спиралевидных ветвей считаются наиболее красивым и завораживающим зрелищем в космосе.

В 1912 г. ученые выяснили, что Туманность Андромеды движется по направлению к Солнцу с впечатляющей скоростью — 300 км/ч. По прогнозам исследователей, через 3 млрд лет Туманность Андромеды столкнется с Млечным путем. Это означает, что в результате взаимодействия Солнечная система будет выброшена в космическое пространство, но разрушения планет не произойдет.

Спиральная галактика NGC 3521. Credit: kentbiggs.com.

Неправильные галактики (Irr)

Не вписываются в структуру, созданную Хабблом, так как не могут быть описаны как образования эллиптической или спиральной формы. У них нет ядра, а движение звезд хаотично. Предположительно, раньше неправильные системы имели четкие границы, но под воздействием разных гравитационных сил деформировались.

Выделяют три подтипа галактик:

1. Irr I — системы, чья структура угадывается, но недостаточно, чтобы их можно было отнести к одному из типов, выделенных Хабблом.

1. Irr II — системы, пережившие столкновение в прошлом или переживающие гравитационное взаимодействие сейчас.
2. Карликовые неправильные — галактики, которые характеризуются минимальной светимостью.

Примерами последних систем являются Большое и Малое Магеллановы облака (БМО и ММО), которые находятся в той области неба, которая относится к Южному полушарию (в России не наблюдаются). В диаметре они меньше Млечного пути в 30 раз и легче в 300 раз, удалены от галактики, в которой находится Земля, на 163 тыс. световых лет.

Карликовые неправильные БМО и ММО. Credit: cyberway.golos.io.

Современные исследования стали возможны после запуска телескопа «Хаббл». В 2006 г. стало известно, что период вращения БМО составляет 250 млн лет.

У неправильных галактик нет ядра. Credit: w-dog.ru.

С полярными кольцами

Галактики такой формы встречаются редко. Они имеют необычную форму (внешнее кольцо вращается непосредственно над полюсами) и внешне напоминают большой овал с перпендикулярно расположенным внутри малым овалом.

Поэтому существует предположение, что галактики образовались при слиянии двух систем. Изучение таких систем затруднено небольшим числом исследуемых объектов и их большой удаленностью.

Расстояние от Солнечной системы — 12 млн лет. Образование было открыто в 1826 г. английским ученым Джеймсом Данлопом, а в 1847 г. Джон Гершель составил подробное описание Центавры А. С помощью космического телескопа «Хаббл» и орбитальной установки «Обсерватория Эйнштейна» были обнаружены крупные квазары и нейтронные звезды.

Центавр А — галактика с полярными кольцами. Credit: pbs.twimg.com.

Пекулярные галактики

Характеризуются искаженной структурой, причина которой — столкновение с другой галактикой или воздействие материи после выбросов космического вещества. Из-за индивидуальных особенностей их нельзя отнести к классификации Хаббла.

Искаженная структура у пекулярных галактик. Credit: naked-science.ru.

Световое загрязнение

Степень светового загрязнения – один из ключевых факторов, определяющих выбор хорошего места для съемки. Если вы хотите найти по-настоящему темное небо и сделать четкий снимок Млечного Пути, вам нужно отыскать место с минимальным световым загрязнением. Помочь в этом могут различные онлайн ресурсы и приложения с картами светового загрязнения, коих в интернете множество. К примеру, я пользуюсь картой Dark Sky Finder (она актуальна для жителей США). Пользоваться этими ресурсами достаточно просто: вам нужно всего лишь отыскать наиболее близкую к вашему месту расположения черную или синюю область на карте. Для жителей других стран мира хорошим помощником в поиске мест с минимальным световым загрязнением может быть ресурс Dark Site Finder.

NIKON D700 + 14-24mm f/2.8 @ 14mm, ISO 2500, 30/1, f/2.8

Влияние галактик спутников

Хотя Млечный путь является спиральной галактикой, он представляет собой не совсем идеальную спираль. В его центре имеется своеобразная выпуклость, которая появилась в результате того, что молекулы газообразного водорода вырываются из плоского диска спирали.

В течение долгих лет астрономы ломали голову над тем, почему у галактики имеется такая выпуклость. Логично предположить, что газ втягивается в сам диск, а не вырывается наружу. Чем дольше они изучали этот вопрос, тем больше запутывались: молекулы выпуклости не только выталкиваются наружу, но и вибрируют на своей собственной частоте.

Что же может вызывать такой эффект? Сегодня ученые считают, что всему виной темная материя и галактики-спутники – Магеллановы Облака. Эти две галактики очень мелкие: вместе взятые они составляют всего 2 процента от общей массы Млечного пути. Этого не достаточно, чтобы иметь на него влияние.

Однако когда темная материя движется через Облака, она создает волны, которые, очевидно, влияют на гравитационное притяжение, усиливая его, а водород под действием этого притяжения улетучивается из центра галактики.

Магеллановы Облакавращаются вокруг Млечного пути. Спиральные рукава Млечного пути под влиянием этих галактик как бы колышутся в том месте, где они проплывают.

Какие динозавры бродили по Земле 200-250 миллионов лет назад?

Такие динозавры как стегозавр, игуанодон и гиганотозавр жили в раннем меловом периоде, когда Земля находилась на другой стороне Галактики. Исследователи оценивают длительность мелового периода в 79 миллионов лет. Если смотреть на вещи в перспективе, то Тираннозавр Рекс жил на Земле, когда Солнечная система находилась в части галактики, расположенной ближе к нашему нынешнему положению.

Центр Млечного Пути, изображение получено в инфракрасном диапазоне при помощи телескопа Spitzer Space Telescope

После массового вымирания 65 миллионов лет назад власть на планете постепенно захватывали млекопитающие и мы с вами все еще находимся в этой «фазе», если можно так выразиться. В конце анимации Кристиансен задает вопрос: что произойдет на нашей планете к тому моменту, когда Солнечная система завершит еще один оборот по своей орбите? Ответ будем ждать здесь!

Звезды ближе к центру галактики вращаются быстрее, в то время как те, что находятся во внешних областях, медленнее. Наша Солнечная система находится в одном из спиральных рукавов Галактики, и весь рукав движется вокруг галактики, вместе с другими звездами по соседству.

Сама галактика Млечный Путь движется к своему ближайшему соседу – галактике Андромеда. Они находятся на пути столкновения и сойдутся примерно через 4 миллиарда лет. Хотя это звучит несколько жестоко, галактики – это в основном пустое пространство и звезды не будут сталкиваться друг с другом. Итак, условно говоря, анимация Кристиансен возвращает нас туда, где мы были от 200 до 250 миллионов лет назад. Разве это не круто?