Галактика млечный путь

Галактические объединения и состав галактик

Галактики состоят всего из трех компонент:

1. Тёмная материя, составляет основную часть массы
2. Межзвездный газ и пыль, которого 10 – 30%
3. Звёзды, черные дыры, нейтронные звезды, планеты, астероиды и прочая мелочь общей массой около 1%

Около 95% галактик собраны в группы. Минимальные группы насчитывают всего несколько десятков объектов, а большие — десятки тысяч. Сотни галактик объединяются в скопления, а тысячи – в сверхскопления.

Черные дыры галактики

Галактики бывают всевозможных форм и размеров, а также самых разных возрастов. Многие из них могут похвастаться черными дырами в центре. В некоторых случаях эти черные дыры в центральной части галактик могут быть невероятных размеров и проявлять небывалую активность.

В области вокруг черных дыр выделяется огромное количество энергии, которую астрономы могут наблюдать даже на больших расстояниях.

Некоторые другие галактики могут содержать такие объекты, как квазары – ядра галактик, которые содержат в себе больше всего энергии во Вселенной.

Новые черные дыры

Не так давно астрономы обнаружили 26 новых черных дыр в соседней галактике Андромеда. На сегодняшний день это самое большое скопление черных дыр, обнаруженных в галактиках, не считая Млечный путь.

Черные дыры сами по себе не излучают света, но их можно заметить благодаря излучению материала, который в них попадает. До этого в галактике Андромеда были найдены 9 черных дыр, а сейчас к ним прибавилось еще 26.

Образование галактик

Астрономы пока точно не могут сказать, как же сформировались галактики. После Большого взрыва космос состоял практически полностью из водорода и гелия.

Некоторые астрономы полагают, что с помощью гравитационных сил пыль и газ стали притягиваться. После этого стали формироваться отдельные звезды. Эти звезды стали приближаться друг к другу, появились звездные скопления, а затем и галактики.

Другие ученые считают, что вначале пыль и газ сформировали галактики, внутри которых позже появлялись звезды.

Звездные острова

В начале 20-го века многие астрономы считали, что вся Вселенная лежит в пределах нашей галактики Млечный путь. Другие оспаривали этот факт и полагали, что скопления в виде спиралей, состоявшие из газа и пыли, были отдельными объектами. Американский астроном Харлоу Шепли назвал их «звездными островами» или «островными вселенными».

7 удивительных фактов о Вселенной

В 1924 году другой американец — Эдвин Хаббл — обнаружил несколько особых пульсирующих звезд – цефеид — в некоторых так называемых туманностях и понял, что они расположены за пределами Млечного пути.

Американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953)

Таким образом, выяснилось, что некоторые объекты, которые ранее считались частью нашей галактики, на самом деле лежат гораздо дальше от нее в пределах других звездных скоплений.

После того, как Хаббл измерил расстояние до отдельных звезд, он пошел дальше и стал изменять, сколько света выделяют галактики благодаря своему движению. Он определил, что галактики вокруг Млечного путиудаляются от него на огромных скоростях.

Движение Солнечной системы в галактике

Каждое небесное тело пребывает в непрерывном перемещении согласно законам небесной механики. Движение Солнечной системы в галактике происходит относительно ее центра, или ядра, по эллиптической или почти круглой орбите. Помимо этого, звезда гармонично производит волнообразные колебания относительно плоскости галактического диска.

Расположение в Млечном Пути

Солнце и вращающиеся вокруг него планеты – это одна из составляющих Млечного Пути. Оно расположено на внутреннем крае ответвления диска – галактического рукава Ориона. Удаленность от ядра составляет 8500 парсек, то есть 27723,3 световых лет. Оно занимает положение, примерно равноудаленное от рукавов Персея и Стрельца. Но это положение не постоянно. Связанный гравитацией с соседними галактиками (Треугольника и Андромеды), Млечный Путь устремлен к Сверхскоплению Паруса (Парусов). Эти гравитационно-связанные объекты составляют местную группу, в свою очередь являющуюся частью крупномасштабной структуры Местный Лист. Местный лист входит в Сверхскопление Девы (Суперкластер Девы), и Солнце расположено примерно на его окраине. Звезда пребывает в состоянии непрекращающегося перемещения в отношении галактического ядра, ближних, видимых небесных тел, межзвездных пыли и газа.

Примерное движение Солнечной системы в галактике

Перемещение в рамках галактики

Движение Солнечной системы в галактике было открыто англо-немецким астрономом Уильямом Гершелем. Он определил, что ход Солнца направлен к звезде Маасим, или Лямбде в Геркулесе (со скоростью, равной 20 км/с). Современные расчеты всего на десять градусов отличаются от расчетов Уильяма Гершеля. Это пекулярное, или общее движение. Также происходит движение солнечной системы в галактике, которое астрономы наименовали переносным. Солнце, вместе с ближайшими звездами, которые обращаются вокруг галактического центра, устремлено к созвездию Лебедя (со скоростью, равной 200 – 250 км/с)Звезды, пыль и газ вращаются с разной стремительностью. Это зависит от их местоположения и удаленности от центра. Типичным для спиральных скоплений является то, что и светила, расположенные ближе к ядру, и более удаленные объекты вращаются с примерно одинаковой орбитальной скоростью. Но в Млечном Пути объекты, чьи орбиты приближены к центру вращаются медленнее, чем те, что удалены. Солнце вращается по орбите, имеющей форму почти правильной окружности. Скорость составляет 828000 километров в час по данным, опубликованным в 2009 году. Полный виток вокруг центра диска совершается примерно за 230 миллионов лет, что является галактическим годом.

Окрестности Млечного пути и его гало.

Вдобавок к орбитальному вращению, происходят также колебания в вертикальном направлении в плоскости Млечного Пути. Пересечение этой плоскости совершается один раз в 30 миллионов лет. Это означает, что Солнце меняет местоположение из северной в южную часть Млечного Пути и наоборот. Определено также, что в данный момент Солнце располагается в северной полусфере (20-25 парсек от плоскости диска). В настоящий момент совершается прохождение Местного межзвездного облака (ММО). Система вошла в него примерно 50 — 150 тысяч лет тому назад, и по подсчетам ученых выйдет из его пределов через 20 тысяч лет.

Перемещение в космическом пространстве

Солнечная система пребывает в непрекращающемся вращении и перемещении относительно небесных тел, межзвездного газа, других объектов. От некоторых объектов она удаляется, к некоторым – приближается. Установлено, что происходит сближение с Андромедой (скорость – 120-150 км/с), а в масштабе Местного Листа установлено приближение к Сверхскоплению Девы (скорость – 300-400 км/с).

Мифология

Человечество всегда смотрело на небо и каждый народ складывал свои легенды о Млечном пути. На востоке черту на небе называли «дорогой соломокрада». Божество Ваанг украл солому, и пока он убегал, шелуха от соломы падала, образуя след. У греков сформировалось целых две легенды формирования Млечного пути, и само название пошло именно оттуда. Древняя легенда рассказывает, о горькой судьбе Реи. Она была женой титана Кроноса, который боялся смерти от руки своего сына. Рея решила спасти последнего младенца и вместо него завернула в пелёнку камень. Кронос велел ей покормить малыша, прежде чем он его съест, но молоко стекло по камню, так и появился Млечный путь. Вторая греческая легенда гласит, что это было молоко богини Геры – жены Зевса. Вместо родного ребёнка ей дали кормить Геракла – сына Зевса от смертной женщины. В гневе она отбросила младенца, и её молоко разлилось. В Индии это тоже молоко, но на этот раз оно пролилось из вымени священной красной коровы. Эскимосы верят, что на небе рассыпаны следы великого ворона – творца всего сущего. Ещё одна версия рассказывает, как одна девушка рассыпала по небу пепел, чтобы путника было легче найти дорогу в ночи. Финны полагали, что это оставленные в воздухе следы птиц.

Что находится в центре Млечного Пути

Группа астрономов из Чили разработала новую компьютерную модель, с помощью которой можно посмотреть, как менялось окружение гигантской черной дыры на расстоянии до 3 световых лет за последние 500 лет. С помощью данных, которые были собраны во время наблюдений за последние годы с помощью космических и наземных телескопов, они воссоздали реальный вид того, что находится рядом с гигантской черной дырой в центре Млечного Пути. Вся информация была обработана с помощью суперкомпьютера NASA HEC (High End Computing), который и создал конечный вариант модели.

Чтобы наблюдать за космическими объектами было еще интереснее, ученые внесли некоторые изменения: например, в модели размер черной дыры был увеличен в десять тысяч раз, иначе ее было бы очень сложно заметить. Также для лучшего понимания астрономы окрасили главные космические явления. Так, потоки рентгеновского излучения, возникающие при столкновении мощных звездных ветров друг с другом или с облаками газа, показали синим и голубым цветами. А красным и желтым выделили звездные ветра, содержащие более холодный газ. Если синий и красный цвета в какой-то области накладываются друг на друга, она окрашивается в фиолетовый.

Посмотреть, как выглядит центр нашей галактики и гигантская черная дыра внутри нее, можно на 4-минутном ролике, который выпустило американское аэрокосмическое агентство NASA.

А те, у кого есть шлем виртуальной реальности, могут установить приложение Galactic Center VR, которое доступно бесплатно в магазинах Steam и Viveport VR (последний используется для шлемов виртуальной реальности HTC).

Какую форму имеет Млечный путь

Два типа галактик были обнаружены ещё Эдвином Хабблом. В спиральной есть рукава, а эллиптической яркость и количество звёзд уменьшается ближе к краям галактики. Достаточно быстро исследователи пришли к выводу, что Млечный путь является спиральной галактикой. Классически спиральная галактика состоит из двух рукавов, отходящих от гало и закручивающихся по спирали. Космос не так пуст, как кажется. Потокам света мешает проходить космическая пыль. Поэтому основной инструмент в изучении космоса – это радиоволны. Проходя сквозь пыль, они помогают получить данные о звёздах. Так удалось определить, что основная масса сосредоточена в рукавах галактики.

Солнце на орбите вокруг центра галактики

Солнце находится на орбите вокруг центра галактики вместе с миллиардами других звезд, планет и газовых облаков. Эта орбита называется галактической орбитой, и она имеет форму эллипса.

Согласно последним измерениям, Солнце находится на расстоянии около 25 000 световых лет от центра галактики и движется со скоростью около 220 км/с. Оно полностью обращается вокруг центра галактики один раз за примерно 225 — 250 миллионов лет.

Кроме того, Солнце также движется вокруг своей оси — один оборот занимает примерно 27 земных суток. Это движение в сочетании с движением по галактической орбите создает сложную траекторию для Солнца внутри галактики.

Интересно, что наша галактика никак не останавливается — она также движется в пространстве со скоростью около 600 км/с. Солнце и все остальные звезды нашей галактики движутся вместе с ней.

Таким образом, движение Солнца в галактике — это сложная траектория, включающая движение вокруг центра галактики и вращение вокруг своей оси. Эти движения создают невероятную красоту и разнообразие в нашей галактике.

Положение Солнца в галактике

Солнечная система равноудалена от центра галактики и от ее края примерно на 25000 световых лет и находится между главными ветвями, в небольшом рукаве Ориона. Его протяженность и диаметр — 10000 и 3500 световых лет соответственно.

Солнце и окружающие его тела находятся в области «жизненного оптимума» Млечного Пути.

Это спокойный район Вселенной, потому что:

• местные планеты давно сформированы;
• «блуждающие» небесные тела разрушились или покинули пределы системы;
• число мелких объектов уже снизилось и не представляет собой прежний хаос.

Положение галактики Млечный путь в обозреваемой вселенной. Credit: NASA.

Перемещение в рамках галактики

Движение Солнечной системы в галактике было открыто англо-немецким астрономом Уильямом Гершелем. Он определил, что ход Солнца направлен к звезде Маасим, или Лямбде в Геркулесе (со скоростью, равной 20 км/с). Современные расчеты всего на десять градусов отличаются от расчетов Уильяма Гершеля. Это пекулярное, или общее движение. Также происходит движение солнечной системы в галактике, которое астрономы наименовали переносным. Солнце, вместе с ближайшими звездами, которые обращаются вокруг галактического центра, устремлено к созвездию Лебедя (со скоростью, равной 200 – 250 км/с)

Звезды, пыль и газ вращаются с разной стремительностью. Это зависит от их местоположения и удаленности от центра. Типичным для спиральных скоплений является то, что и светила, расположенные ближе к ядру, и более удаленные объекты вращаются с примерно одинаковой орбитальной скоростью. Но в Млечном Пути объекты, чьи орбиты приближены к центру вращаются медленнее, чем те, что удалены. Солнце вращается по орбите, имеющей форму почти правильной окружности. Скорость составляет 828000 километров в час по данным, опубликованным в 2009 году. Полный виток вокруг центра диска совершается примерно за 230 миллионов лет, что является галактическим годом.

Окрестности Млечного пути и его гало.

Вдобавок к орбитальному вращению, происходят также колебания в вертикальном направлении в плоскости Млечного Пути. Пересечение этой плоскости совершается один раз в 30 миллионов лет. Это означает, что Солнце меняет местоположение из северной в южную часть Млечного Пути и наоборот. Определено также, что в данный момент Солнце располагается в северной полусфере (20-25 парсек от плоскости диска). В настоящий момент совершается прохождение Местного межзвездного облака (ММО). Система вошла в него примерно 50 — 150 тысяч лет тому назад, и по подсчетам ученых выйдет из его пределов через 20 тысяч лет.

Основные направления движения

Солнце движется вокруг центра Млечного Пути со средней скоростью примерно 220 км/с. Его траектория называется галактической орбитой и является эллипсом с периодом вращения около 225-250 миллионов лет.

Вокруг центра галактики также движется множество других звезд и газа, образуя расположенные вокруг него спиральные ветви. Солнце находится ближе к одной из таких ветвей, называемой Орионовым рукавом. Скорость движения звезд по внутреннему краю рукава меньше, чем по его внешнему краю. Именно поэтому движение Солнца достаточно быстрое.

Название «Орионовый рукав» связано с тем, что в этом направлении находится звездное скопление Орион и знаменитый россыпь туманностей на его заднем плане. Солнце находится в этом районе не просто так — это благоприятная зона для развития жизни на нашей планете.

Также следует отметить, что Солнце и вместе с ним все солнечная система вращается вокруг центра Млечного Пути вместе с другими звездами в рамках орбиты, которая называется локальной спиральной рукавом.

Структура и состав Млечного Пути

Наш Млечный Путь, в состав которого входит более 200 млрд. звёзд, состоит из нескольких частей. Основная же их масса собрана в середине.

Ядро

Центральная – это ядро с огромной чёрной дырой в середине. По массе она превосходит Солнце в 4 миллиона раз. Вокруг неё вращается другая крупная чёрная дыра, а также тысячи подобных объектов меньших размеров. Силы гравитации удерживают звёзды, расположенные поблизости к центру и заставляют их двигаться по собственным орбитам. Существует мнение, что именно вокруг чёрных дыр и вращаются все комплексы небесных тел.

В ядре располагаются самые большие и яркие звёзды, а также формируются новые. Из всех частей галактики именно оно выделяет больше всего энергии.

В центре ядра, которое находится в созвездии Стрельца, имеется балдж (утолщение), диаметр которого составляет 8 тыс. парсек. Форма его эллипсоидная. Солнце находится на расстоянии почти 28 тыс. световых лет или 8,5 тыс. парсек от него.

Перемычка

Современные мощные телескопы подтвердили теорию о спиральном строении нашей галактики и наличии перемычки. Относительно границы между центром и Солнцем она пересекает центр Млечного Пути под углом 44°.

Длина перемычки составляет около 27000 световых лет. В ней присутствуют главным образом «старые» красные звёзды. Она окружена кольцом в 5 килопарсек, состоящий в основном из молекулярного водорода. Из него формируются звёзды.

Диск

Это основная часть нашей галактики. На звёздном небе нам видна именно она. Диск со стороны – это плоско расположенные рукава спирали. Его масса выше массы Солнца в 150 млрд. раз.

Структура его двухкомпонентна. Один из этих компонентов тонкий, другой – толстый. Первый из них имеет толщину возле Солнца несколько больше 1 тыс. световых лет, второй – 4 тыс. св. л.

Тонкий диск содержит звёзды моложе, отличающиеся более высокой металличностью, т. е. содержащие больше элементов тяжелее гелия и водорода. Толстый диск богат старыми звёздами, металличность их ниже.

Заметно некоторое искривление формы галактического диска касательно плоскости. Это является следствием взаимодействия с соседними галактиками.

Спиральные рукава

Плоскость диска содержит спиральные рукава: Персея, Ориона, Центавра, Лебедя, Стрельца. Солнце находится в рукаве Ориона, с его внутренней стороны. Наша звезда вращается вокруг центра галактики со скоростью около 230 км/с. Время полного оборота составляет около 240 млн. лет.

Существование и расположение спиральных рукавов галактики Млечный Путь являются лишь предположением учёных, т. к. нет возможности оглядеть галактику со стороны. Однако на это указывает распределение нейтрального водорода и молекулярных облаков.

Гало

Гало или ореол – это почти сферический объект с радиусом около 260 тыс. св. л. Его центр соответствует центру галактического диска.

В нём содержится тёмная материя в большом количестве и шаровые скопления, расположенные в своём большинстве на удалении от центра около 100 тыс. св. л. А также звёздные потоки, которые Млечный Путь вобрал в себя вместе с другими галактиками. Звёзды в нём неяркие, старые. Встречаются как скопления, содержащие несколько миллионов, так и одиночные звёзды.

Движения большинства объектов гало осуществляется по вытянутым орбитам. Некоторые из входящих в него звёзд движутся хаотично, независимо от других космических тел.

Цефеиды маяки Вселенной

В понимании строения «собственной» Галактики большую роль сыграли исследования туманности Андромеды. Туманные пятна на небосводе были известны давно, но их считали либо клочками, оторвавшимися от Млечного Пути, либо сливающимися в сплошную массу далекими звездами

Но одно из таких пятен, известное как туманность Андромеды, было самым ярким и привлекало к себе наибольшее внимание. Его сравнивали и со светящимся облаком, и с пламенем свечи, а один астроном даже считал, что в этом месте хрустальный купол небес тоньше, чем в других, и на Землю сквозь него льется свет Царства Божьего

Туманность Андромеды действительно захватывающее зрелище. Если бы наши глаза были более чувствительны к свету, она предстала бы нам не маленьким вытянутым туманным пятнышком, где-то в четверть лунного диска (это ее центральная часть), а образованием, в семь раз превышающим полную Луну. Но и это еще не все. Современные телескопы видят туманность Андромеды такой, что на ее площади умещается до 70 полных лун. Понять структуру туманности Андромеды удалось лишь в 20-х годах прошлого века. Это сделал с помощью телескопа с поперечником зеркала 2,5 м американский астрофизик Эдвин Хаббл. Он получил снимки, на которых красовался, теперь уже сомнений не было, гигантский звездный остров, состоящий из миллиардов звезд, другая галактика. А наблюдение отдельных звезд туманности Андромеды позволили решить еще одну задачу вычислить расстояние до нее. Дело в том, что во Вселенной существуют так называемые цефеиды переменные звезды, пульсирующие благодаря внутренним физическим процессам, изменяющим их блеск. Эти изменения происходят с определенным периодом: чем период больше, тем выше светимость цефеиды энергия, выделяемая звездой в единицу времени. А по ней можно определить и расстояние до звезды. Так, например, цефеиды, выявленные в туманности Андромеды, позволили определить расстояние до нее. Оно оказалось огромным 2 миллиона световых лет. Впрочем, это только одна из ближайших к нам галактик, которых, как оказалось, во Вселенной великое множество.

Чем мощнее становились телескопы, тем яснее очерчивались варианты строения наблюдаемых астрономами галактик, которые оказались очень необычными. Среди них есть так называемые неправильные, не имеющие симметричной структуры, есть эллиптические, а есть спиральные. Вот они-то и кажутся наиболее интересными и загадочными. Представьте себе ярко сияющую сердцевину, из которой выходят исполинские светящиеся спиральные ветви. Есть галактики, у которых ярче выражена именно сердцевина, а у других доминируют ветви. Существуют и галактики, где ветви выходят не из сердцевины, а из особой перемычки бара.

Наша галактика: главные особенности

Многие обращали внимание в школе на то, как называется наша галактика. Откуда взялось имя этого звёздного скопления

А ведь название нашей галактики появилось благодаря древнегреческой легенде о кровожадном Хроносе, поедавшем своих детей. Отчаявшаяся Рея решила спасти последнего ребёнка — Зевса. Поднесла титану свёрток с камнем.

Хронос подержав в руках, отдал назад матери, чтобы она покормила ребёнка. Молоко Реи капнуло на камень и превратилось в Млечный Путь. В будущем Зевс победил отца и стал главным богом Олимпа, его братья и сестры — тоже богами.

Также гравитационно-связанная система имеет возможность поглощать меньших сестёр. Со временем более крупная соседка Андромеда аналогично поступит с Млечным Путём.

Сейчас идёт поглощение карликовой звёздной системы Стрельца.

Уже сейчас наш дом разрушает их структуру, превращая в облака, содержащие небесные тела и газ.

Структура Галактики, схема: