Млечный Путь

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Млечный Путь
Галактика
Milky Way full annotated russian.jpg
Млечный путь (компьютерная модель). Спиральная галактика с перемычкой. Доминируют два из четырёх рукавов.
Характеристики
Тип

SBbc (спиральная галактика с перемычкой)[1]

Диаметр

100 000 св. лет[2]

Толщина

3000 св. лет (балдж)[3]
1000 св. лет (диск)[2]

Число звёзд

2—4·1011[2][4]

Масса

3,0·1012 M_{\odot}[5]

Возраст старейшей из известных звёзд

13,2 млрд лет[6]

Расстояние от Солнца до галактического центра

26 000 ± 1 400 св. лет

Галактический период обращения Солнца

225—250 млн лет

Период обращения спиральной структуры

220—360 млн лет[7]

Период обращения перемычки

100—120 млн лет[8][7]

Скорость относительно фонового реликтового излучения

552 км/с[9]

Мле́чный Путь (или Гала́ктика, с заглавной буквы) — галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом[10][11]. Относится к спиральным галактикам с перемычкой[1].

Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеды (М31), Галактикой Треугольника (М33), и более 40 карликовыми галактиками-спутниками — своими и Андромеды — образуют Местную Группу галактик[12], которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы)[13].

Этимология[править | править вики-текст]

Название Млечный Путь распространено в западной культуре и является калькой с лат. via lactea «молочная дорога», которое, в свою очередь, калька с др.-греч. ϰύϰλος γαλαξίας «молочный круг»[14]. Название Галактика образовано по аналогии с др.-греч. γαλαϰτιϰός «молочный». По древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.

В советской астрономической школе галактика Млечный Путь называлась просто «наша Галактика»[15] или «система Млечный Путь»; словосочетание «Млечный путь»[16] использовалось для обозначения видимых звёзд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь.

Вне западной культуры имеется масса других названий Млечного Пути. Слово «Путь» часто остаётся, слово «Млечный» заменяется на другие эпитеты.

Структура Галактики[править | править вики-текст]

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3·1012 масс Солнца[5], или 6·1042 кг. Новая минимальная оценка определяет массу галактики всего в 5·1011 масс Солнца[17]. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.

Диск[править | править вики-текст]

Лишь в 1980-х годах астрономы высказали предположение, что Млечный Путь является спиральной галактикой с перемычкой[18], а не обычной спиральной галактикой. Это предположение было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей, чем считалось ранее[19].

По оценкам ученых, галактический диск, выдающийся в разные стороны в районе галактического центра, имеет диаметр около 100 000 световых лет[20]. По сравнению с гало, диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения неодинакова на различных расстояниях от центра. Она стремительно 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 в 150 млрд раз больше M.

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 облаков, протяженностью свыше нескольких тысяч световых лет, к небольшим облакам размерами не более парсека.

Ядро[править | править вики-текст]

Галактический центр Млечного Пути в инфракрасном диапазоне.

В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (англ. bulge — утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. Центр ядра Галактики находится в созвездии Стрельца (α = 265°, δ = −29°)[21][22]. Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 килопарсек (2,62·1017 км, или 27 700 световых лет). В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра (Стрелец A*) (около 4,3 миллиона M[23]) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы[24] от 1000 до 10 000 M и периодом обращения около 100 лет и несколько тысяч сравнительно небольших[25]. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям[24]. Существует предположение, что большинство галактик имеют сверхмассивные чёрные дыры в своем ядре[26].

Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержится многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Как и в большинстве других галактик, распределение массы в Млечном Пути такое, что орбитальная скорость большинства звезд Галактики не зависит в значительной степени от их расстояния до центра. Далее от центральной перемычки к внешнему кругу, обычная скорость обращения звезд составляет 210—240 км/с. Таким образом, такое распределение скорости, не наблюдаемое в солнечной системе, где различные орбиты имеют существенно различные скорости обращения, является одной из предпосылок к существованию темной материи.

Считается, что длина галактической перемычки составляет около 27 000 световых лет[18]. Эта перемычка проходит через центр галактики под углом 44 ± 10 градусов к линии между нашим Солнцем и центром галактики. Она состоит преимущественно из красных звезд, которые считаются очень старыми. Перемычка окружена кольцом, называемым «Кольцом в пять килопарсек». Это кольцо содержит большую часть молекулярного водорода Галактики и является активным регионом звездообразования в нашей Галактике. Если вести наблюдение из галактики Андромеды, то галактическая перемычка Млечного Пути была бы яркой его частью[27].

Рукава[править | править вики-текст]

Рукава Галактики

Галактика относится к классу спиральных галактик, что означает, что у Галактики есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Диск погружён в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая корона. Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тысяч парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона. Такое расположение не даёт возможности наблюдать форму рукавов визуально. Новые данные по наблюдениям молекулярного газа (СО) говорят о том, что у нашей Галактики есть два рукава, начинающиеся у бара во внутренней части Галактики. Кроме того, во внутренней части есть ещё пара рукавов. Затем эти рукава переходят в четырёхрукавную структуру, наблюдающуюся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики[28].

Гало[править | править вики-текст]

Окрестности Млечного пути и его гало.

Галактическое гало имеет сферическую форму, выходящую за пределы галактики на 5—10 тысяч световых лет[29], и температуру около 5·105 K[29]. Галактический диск окружен сфероидным гало, состоящим из старых звезд и шаровых скоплений , 90 % которых находится на расстоянии менее 100 000 световых лет[30] от центра галактики. Однако в последнее время было найдено несколько шаровых скоплений, таких как PAL 4 и AM 1, находящихся на расстоянии более чем 200 000 световых лет от центра галактики. 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 содержать до миллиона звезд. Возраст населения сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет, его обычно считают возрастом самой Галактики.

В то время как галактический диск содержит газ и пыль, что затрудняет прохождение видимого света, сфероидная компонента таких составляющих не содержит. Активное звездообразование происходит в диске (особенно в спиральных рукавах, являющихся зонами повышенной плотности). В гало звездообразование завершилось. Рассеянные скопления также встречаются преимущественно в диске. Считается, что основную массу нашей галактики составляет темная материя, которая формирует гало темной материи массой примерно 600 — 3000 миллиардов M☉. Гало темной материи сконцентрировано в направлении центра галактики[31].

Звезды и звездные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Так как вращение отдельных звезд происходит несколько беспорядочно (то есть скорости соседних звезд могут иметь любые направления), гало в целом вращается очень медленно.

История открытия Галактики[править | править вики-текст]

Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна обращается вокруг Земли, спутники планет-гигантов образуют свои, богатые телами, системы. На более высоком уровне, Земля и остальные планеты обращаются вокруг Солнца. Возникал естественный вопрос: не входит ли и Солнце в систему ещё большего размера?

Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил в XVIII веке английский астроном Уильям Гершель. Он подсчитывал количество 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 оказывается наибольшим. 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 предполагалось, 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 году вопрос о существовании внегалактических объектов вызывал дебаты (например, известный Большой спор между Харлоу Шепли и Гебером Кёртисом; первый отстаивал единственность нашей Галактики). Гипотеза Канта была окончательно доказана лишь в 1920-х годах, когда Эдвину Хабблу удалось измерить расстояние до некоторых спиральных туманностей и показать, что по своему удалению они не могут входить в состав Галактики.

Расположение Солнца в Галактике[править | править вики-текст]

Согласно последним научным оценкам, расстояние от Солнца до галактического центра составляет 26 000 ± 1 400 световых лет, в то время как согласно предварительным оценкам наша звезда должна находиться на расстоянии около 35 000 световых лет от перемычки. Это означает, что Солнце расположено ближе к краю диска, чем к его центру. Вместе с другими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220—240 км/с[32], делая один оборот примерно за 200 млн лет. Таким образом, за все время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз.

В окрестностях Солнца удается отследить участки двух спиральных рукавов, которые удалены от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где наблюдаются эти участки, им дали название рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине между этими спиральными ветвями. Но сравнительно близко от нас (по галактическим меркам), в созвездии Ориона, проходит ещё один, не очень четко выраженный рукав — рукав Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики почти совпадает со скоростью волны уплотнения, образующей спиральный рукав. Такая ситуация является нетипичной для Галактики в целом: спиральные рукава вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы в колесах, а движение звезд происходит с другой закономерностью[33], поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них. Единственное место, где скорости звезд и спиральных рукавов совпадают — это так называемый коротационный круг, и именно на нём расположено Солнце.

Для Земли это обстоятельство чрезвычайно важно, поскольку в спиральных рукавах происходят бурные процессы, образующие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не смогла бы от него защитить. Но наша планета существует в сравнительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов (или даже миллиардов) лет не подвергалась воздействию этих космических катаклизмов. Возможно именно поэтому на Земле смогла родиться и сохраниться жизнь.

Окрестности[править | править вики-текст]


Эволюция и будущее Галактики[править | править вики-текст]

Возможны столкновения нашей Галактики с иными галактиками, в том числе со столь крупной как галактика Андромеды[34], однако конкретные предсказания пока невозможны ввиду незнания поперечной скорости внегалактических объектов.

Согласно опубликованном в сентябре 2014 года данным, по одной из моделей, через 4 млрд лет Млечный Путь «поглотит» Большое и Малое Магеллановы Облака, а через 5 млрд лет сам будет поглощён Туманностью Андромеды.[35]

Модель[править | править вики-текст]

100 000 Звезд — Творческий проект компании Google по визуализации галактики Млечный Путь

Панорамы[править | править вики-текст]

Панорама Млечного Пути, сделанная в Долине Смерти, США, 2005 год.
Панорама Млечного Пути, сделанная в Долине Смерти, США, 2005 год.
Панорама южного неба, сделанная около обсерватории Параналь, Чили, 2009 год.
Панорама южного неба, сделанная около обсерватории Параналь, Чили, 2009 год.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Засов и Постнов, 2006, с. 302
  2. 1 2 3 Eric Christian; Safi-Harb Samar. How large is the Milky Way? (англ.). Ask an Astrophysicist. NASA (1 December 2005). Архивировано из первоисточника 4 июля 2012. (Проверено 9 октября 2012)
  3. Thanu Padmanabhan After the first three minutes: the story of our universe. — Cambridge University Press, 1998. — P. 87. — 215 p. — ISBN 0-521-62039-2.
  4. How Many Stars are in the Milky Way?
  5. 1 2 Lenta.ru: «Млечный Путь потяжелел в два раза», 06.01.2009
  6. Anna Frebel Discovery of HE 1523-0901, a Strongly r-Process-enhanced Metal-poor Star with Detected Uranium (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2007. — Т. 660. — С. L117. DOI:10.1086/518122 arΧivastro-ph/0703414
  7. 1 2 Ortwin Gerhard Pattern speeds in the Milky Way. — arΧiv1003.2489v1
  8. Nicolai Bissantz Gas dynamics in the Milky Way: second pattern speed and large-scale morphology (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2003. — Т. 340. — С. 949. — DOI:10.1046/j.1365-8711.2003.06358.x arΧivastro-ph/0212516
  9. Kogut, A.; Lineweaver, C.; Smoot, G. F.; Bennett, C. L.; Banday, A.; Boggess, N. W.; Cheng, E. S.; de Amici, G.; Fixsen, D. J.; Hinshaw, G.; Jackson, P. D.; Janssen, M.; Keegstra, P.; Loewenstein, K.; Lubin, P.; Mather, J. C.; Tenorio, L.; Weiss, R.; Wilkinson, D. T.; Wright, E. L. Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps (англ.) // Astrophysical Journal. — 1993. — Т. 419. — С. 1. — DOI:10.1086/173453
  10. Засов и Постнов, 2006, с. 290
  11. Collins Elementary English Dictionary – Complete and Unabridged 1991-2003 - Milky Way. The American Heritage Science Dictionary. thefreedictionary.com (2005). (Проверено 8 октября 2012)
  12. Дроздовский И. Местная Группа Галактик. Астронет (2000). Архивировано из первоисточника 26 октября 2012. (Проверено 18 октября 2012)
  13. Дроздовский И. Местное Сверхскопление. Астронет (2001). Архивировано из первоисточника 26 октября 2012. (Проверено 18 октября 2012)
  14. Фасмер М. Этимологический словарь русского языка / Под ред. О. Н. Трубачёва. — М.: «Прогресс», 1986. — Т. II. — С. 632.
  15. Большая советская энциклопедия на Яндекс словарях
  16. Яндекс словари
  17. Космос-журнал: Уменьшение Млечного пути
  18. 1 2 Форма Чумацького шляху виявилась не нормальною  (рус.)
  19. 16 August 2005 — New Scientist article (англ.)
  20. Чумацький Шлях — наша Галактика  (рус.)
  21. В. Д. Шабетник Физическое образование в вузах. 1998
  22. Блинников С. Открытие нашей всленной // Новый мир, — № 11, Ноябрь 2008, — C. 153—165
  23. Астрономи зважили чорну діру в центрі Чумацького Шляху  (рус.)
  24. 1 2 «Учёные обнаружили в центре Млечного Пути вторую чёрную дыру»
  25. Рій чорних дір в нашій Галактиці  (рус.)
  26. Надмасивна чорна діра в центрі нашої Галактики швидко обертається  (рус.)
  27. [ 23 April 2006] — http://www.bu.edu/galacticring/new_introduction.htm  (англ.)
  28. arxiv:0812.3491 Узор спиральных рукавов Млечного Пути (The Milky Way spiral arm pattern)
  29. 1 2 «Газовое гало Галактики»
  30. http://www.seds.org/messier/xtra/data/mwgc.dat.txt  (англ.)
  31. The radial velocity dispersion profile of the Galactic halo: Constraining the density profile of the dark halo of the Milky Way, Battaglia et al. 2005, MNRAS, 364 (2005) 433  (англ.)
  32. Галактичні пірнання  (рус.)
  33. Життя в Галактиці зберегли зоряні бунтівники  (рус.)
  34. vremya.ru, «Гибель галактических империй», 8 августа 2007
  35. [1]

Литература[править | править вики-текст]

  • Засов А. В., Постнов К. А. Общая Астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — 496 с. — ISBN 5-85099-169-7. (Проверено 8 октября 2012)
  • Книга «Млечный путь», ISBN 5-85099-156-5

Ссылки[править | править вики-текст]

Видео лекции