Галактический центр — galactic center

Что такое ядро Галактики

Ядро Галактики Млечный путь представляет собой яркий светящийся шар. Если бы человечество могло невооруженным глазом увидеть его на небе, то перед их глазами появился бы гигантский яркий эллипсоид, который своими размерами минимум в 100 раз превзошел бы Луну. Но, к сожалению, увидеть эту невероятную картину человеку не под силу, так как галактический центр скрывается за мощными облаками из пыли и газа.

В галактическом ядре миллиарды звезд, все они являются достаточно старыми. Их масса настолько велика, что ее оценивают в 10 млрд. масс Солнца. Вращение звезд в ядре Галактики происходит по вытянутым орбитам.

В 3 тыс. парсек от галактического центра находится газовое кольцо, шириной 1,5 тыс. парсек. Его масса равна 100 млн. солнечных масс. Считается, что это основная область Галактики, где происходит активное звездообразование. От нее отходят спиральные рукава. А вот в самом центре галактического ядра находится черная дыра – Стрелец А.

Области звездообразования

Все те звезды, которые видны человеческому взору на небе находятся в рукаве Ориона. Примерно это 9 тысяч звезд. Одно из самых больших скоплений звезд сосредоточено в галактическом ядре. Именно поэтому оно такое яркое. Дальше от центра располагаются более молодые объекты, входящие в состав разных созвездий и рукавов.

Звезды есть и в гало. Но их количество там, в сравнении с ядром, очень мало. Если в рукавах численность звезд исчисляется миллиардами, то в гало их считают миллионами. Причем основная часть этих светил уже «прожили» свою основную жизнь и считаются очень старыми.

Как вращается Галактика

Движение свойственно всем космическим объектам во Вселенной. Галактика Млечный путь не является исключением. Ее вращение осуществляется вокруг собственного центра и происходит по часовой стрелке. Имея скорость 230 км/с, на один оборот ей необходимо 235 миллионов лет. Наблюдается убывание угловой скорости вращения космических объектов по мере того, как происходит отдаление от центра. Факт движения галактик впервые установил в І половине XX века Эдвин Хаббл.

Расположение центра Млечного Пути

Рисунок 1. Размеры Млечного Пути. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Центр Млечного Пути (галактический центр) представляет сравнительно небольшую область в центральной части Галактики, радиус которой составляет приблизительно 1000 парсек и чьи свойства будут резко отличаться от свойств прочих ее частей.

Центр Млечного пути является некой космической лабораторией, в которой продолжают осуществляться процессы формирования звезд и где расположено ядро, давшее когда-то начало конденсации звездной системы.

Расположение Центра Млечного пути отмечено расстоянием в 8,5 килопарсек от нашей Солнечной системы, по направлению к созвездию Стрельца. В галактической плоскости ученые обнаружили большое скопление межзвездной пыли. Именно из-за нее свет, направленный от галактического центра, будет ослабленным на 30 звездных величин (в 1012 раз). Это объясняет, почему центр остается невидимым в оптическом диапазоне невооруженным взглядом и с помощью оптических телескопов.

Замечание 1

Галактический центр можно наблюдать в радиодиапазоне и в диапазоне инфракрасных, гамма- и рентгеновских лучей. Первое изображение ядра Галактики ученым удалось получить в конце 1940-х годов (А. Калиняк, В. Красовский, В. Никонов). Оно было получено в инфракрасном диапазоне спектра.

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.

Расположение солнечной системы в галактике

Рукава галактик – это газопылевые скопления, но звёзды часто движутся со своей скоростью. Это создаёт определённые риски для существования самих звёзд и планетарных систем. Наше солнце находится между рукавами Стрельца и Персея, в относительно безопасном месте — коротационном центре. Здесь Звёзды движутся с общей скоростью вращения галактики.
Такое расположение позволило жизни на земле спокойно развиваться без дополнительной опасности столкнуться с другой планетарной системой, без воздействия радиации спиральных рукавов. Такое спокойствие стало одним из факторов развития жизни и появление на нашей планете разума.
Солнечная система находится в 8 парсеках от центра галактики и в 35 тыс. световых лет от зоны перемычки. Учитывая общие размеры галактики, это достаточно близко к центру. Расстояние от Солнечной системы до спиральных рукавов около 3 тыс. световых лет в обе стороны.

Какую форму имеет Млечный путь

Когда оптические характеристики телескопов позволили более детально изучать дальний космос, выяснилось, что галактики в большинстве своем могут быть четырех форм: эллиптической, спиральной, линзовидной и неправильной. Такую классификацию ввел Эдвин Хаббл.

Наша галактика относится к спиралевидным, имеет четко выраженные рукава, которые плотно прилегают друг к другу. Наблюдая за движением звезд, расстоянием до них и их скоростью, удалось определить, что все они двигаются вокруг общего центра, но при этом находятся каждая в своем рукаве, что дало понятие о форме нашего Млечного пути. Но, из-за того, что мы находимся внутри галактики, то, как именно выглядит наша галактика, остается загадкой. Компьютерные модели дают лишь примерное представление.

Структура Млечного Пути

Если внимательно рассмотреть структуру Млечного Пути, то мы увидим следующее:

1. Галактический диск. Здесь сосредоточено большинство звезд Млечного Пути.

Сам диск разбит на следующие части:

• Ядро это центр диска;
• Дуги – области вокруг ядра, в том числе непосредственно области выше и ниже плоскости диска.
• Спиральные рукава – это области, которые выступают наружу от центра. Наша Солнечная Система находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути.

1. Шаровые скопления. Несколько сотен из них разбросаны выше и ниже плоскости диска.
2. Гало. Это большая, тусклая область, которая окружает всю галактику. Гало состоит из газа большой температуры и, возможно, темной материи.

Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска. Состоит гало в основном из очень старых, неярких звезд. Возраст сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (в переводе с английского «утолщение»). Вращается гало в целом очень медленно.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. Диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет). Толщина – около 1000 световых лет. Скорость 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. Масса диска в 150 млрд раз больше массы Солнца (1,99*1030 кг). В диске концентрируются молодые звезды и звездные скопления. Среди них много ярких и горячих звезд. Газ в диске Галактики распределен неравномерно, образуя гигантские облака. Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Примерно на 1/4 она состоит из гелия.

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 ее 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 их многие тысячи. Ближе к центру отмечаются области ионизированного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта – черной дыры массой около миллиона масс Солнца.

Одним из наиболее заметных образований являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов – спиральные галактики. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звезды, многие рассеянные звездные скопления, а также цепочки плотных облаков межзвездного газа, в которых продолжают образовываться звезды. 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. Спиральные рукава Млечного Пути в значительной мере 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 спиралей. 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 не вполне ясны. Над этой проблемой работают многие астрофизики.

Деформация

Галактика Млечный Путь выглядит как диск с выпуклостью в центре. Он не идеальной формы. С одной стороны имеется изгиб к северу от центра галактики, а с другой – уходит вниз, затем поворачивает направо. Внешне такая деформация чем-то напоминает волну. Сам же диск деформирован. Это связано с присутствием рядом Малого и Большого Магеллановых Облаков. Они вращаются около Млечного Пути очень быстро – это подтвердил телескоп «Хаббл». Эти две карликовые галактики часто называют спутниками Млечного Пути. Облака создают гравитационно связанную систему, которая очень тяжелая и довольно массивная из-за тяжелых элементов в массе. Предполагается, что они будто перетягивают канат между галактиками, создавая вибрации. В результате происходит деформация галактики Млечный Путь. Строение нашей галактики особенное, у нее имеется ореол.

Ученые считают, что через миллиарды лет Млечный Путь поглотит Магеллановы Облака, а спустя еще какое-то время его поглотит Андромеда.

Область звездообразования Sharpless 2-106

В направлении созвездия Лебедь в телескопы видна молодая массивная звезда, которая получила обозначение IRS 4, что значит «инфракрасный источник 4» (от англ. — Infrared Source). Ей всего 100 000 лет. По звездным меркам, это возраст новорожденного младенца. Данная звезда выбрасывает вещество, которое и образует туманность, обозначенную в каталогах как Sharpless 2-106.

Здесь присутствуют и эмиссионная (светящаяся собственным светом), и отражательная пылевая туманности.

Детальное изучение туманности позволило найти в ней сотни коричневых карликов, которые образовывают своеобразное скопление. Этих «неудавшихся звезд» массой менее 1/10 солнечной удается обнаружить в толще газа и пыли по их инфракрасному излучению.

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.

Туманность NGC 5189

Планетарные туманности получили название потому, что первые из найденных объектов такого типа выглядели в телескоп правильными дисками, напоминающими диски планет. Более совершенная оптика, а главное, фотография, показала их сложную структуру, часто совсем не похожую на идеальный диск. Однако объединяет планетарные туманности в один класс вовсе не форма, а происхождение — все они представляют собой сброшенные оболочки звезд.

Одна из планетарных туманностей успешно замаскировалась совсем под другой тип астрономических объектов. NGC 5189, расположенную в южном созвездии Муха, при наблюдении в небольшой инструмент легко спутать со спиральной галактикой. Она напоминает букву S.

Сложная форма туманности может быть объяснена существованием звезды-компаньона у ее центральной звезды, доживающей свои дни в виде белого карлика. Гравитация второй звезды, вращающейся вокруг белого карлика, могла закрутить вещество в такие спирали. Однако этот гипотетический спутник пока не обнаружен.

Строение и динамика Млечного Пути

Анатомия и физиология нашей галактики.

Спиральная структура Млечного Пути

Рукава Млечного Пути состоят из звёзд населения I (к которому принадлежит и наше Солнце) и различных объектов.
Эти объекты представляют собой, в частности, молодые звёзды, области H II и рассеянные звёздные скопления.

Будущее Млечного Пути

ближайшие четыре миллиарда лет Млечный Путь должен поглотить свои галактики-спутники Большое и Малое Магеллановы Облака.
Через пять миллиардов лет, когда все небольшие объекты будут поглощены, должно начаться слияние Млечного Пути и Туманности Андромеды.

Менее чем через восемь миллиардов лет Солнце
покинет главную последовательность, увеличившись в размерах до 300 раз.
К этому времени Земля будет поглощена светилом или превратится в сухую каменистую планету без атмосферы.
Фаза красного гиганта завершится сбросом внешних слоев Солнца и образованием планетарной туманности,
в центре которой будет располагаться белый карлик размером с современную Землю.

Высокоскоростные потоки в Млечном Пути

Астрономы считают, что по нашей галактике Млечный путь могут незримо носиться
десятки миллиардов планет,
не привязанных ни к каким звездам.
Кроме того, им известно около двух десятков звезд, стремительно убегающих от нашей Галактики,
и даже целое звездное скопление, убегающее из гигантской галактики М87.
Эти объекты объединяет одно – когда-то все они были «вышвырнуты» из своего дома за счет гравитационных возмущений.
Российские астрономы Игорь Чилингарян и Иван Золотухин из ГАИШ МГУ доказали,
что выброшенными своими соседями в межгалактическое пространство могут быть и целые галактики.

Погибшие галактики

Ученые провели масштабное исследование звездного неба, охватив примерно восьмую его часть. В результате анализа звездных систем галактики Млечный Путь удалось выяснить, что есть ранее неизвестные потоки звезд на окраинах нашей вселенной. Это все то, что осталось от мелких галактик, которые были когда-то уничтожены гравитацией.

Установленный в Чили телескоп сделал огромное количество снимков, которые позволили ученым провести оценку небосвода. По оценке изображений, нашу галактику окружают гало из темной материи, разряженный газ и малочисленные звезды, остатки карликовых галактик, которые когда-то были поглощены Млечным Путем. Имея достаточное количество данных, ученым удалось собрать «скелет» погибших галактик. Это как в палеонтологии – трудно сказать по нескольким косточкам, как выглядело существо, но, имея достаточное количество данных, можно собрать скелет и предположить, каким был ящер. Так и здесь: информативность изображений позволила воссоздать одиннадцать галактик, которые поглотил Млечный Путь.

Ученые уверены, что по мере наблюдения и оценки получаемых сведений они смогут найти еще несколько новых распавшихся галактик, которые были «съедены» Млечным Путем.