Галактика млечный путь: её структура, вид, размер, количество звёзд, масса, как она появилась и что с ней будет в будущем

Локальная группа

Близлежащих галактик привлекает его гравитационный эффект и группируются в кластеры. Меньшие кластеры называются группами. Наша Галактика принадлежит к одной из этих групп: так называемая Локальная группа Локальная группа имеет диаметр 4 миллиона лет света и объединяет около 30 галактик. Это еще молодой кластер, который является частью одного еще более структуры, называемой сверхскопление галактик Локальная группа имеет три главных галактик в спираль: Андромеда, Млечного пути и галактики треугольника. Остальные являются карликовых галактик, вращающихся вокруг эти три больших. Называются Спутниковое галактик Туманность Андромеды является крупнейшим и наиболее блестящих местной группы галактики. Это 2’5 миллионов лет земля света, и вы можете увидеть невооруженным глазом из Южного полушария. Это наиболее отдаленные наблюдаемый объект с нагим глазом с земли. Его тяжести привлекает Галактика Треугольника, который может спиннинг ее вокруг. Он также привлекает Млечного пути, и в будущем они суждено столкнуться.

Млечный путь в местной группе

Млечный путь является вторым по величине местные группы галактики. Тем не менее это половина размера Андромеды. Галактики ближе к нашей местной группы являются более может и эллиптические dwarf галактики Стрельца или SagDEG. Два карликовых галактик, которые в настоящее время сталкиваясь с Млечного пути и в будущем станут частью малого и большого облака Магеллана.

Класс и общее строение

Млечный путь – это типичная галактика спирального класса с перемычкой. Половина всех звездных скоплений в космосе такие же. Две трети этого количества – это галактики с перемычкой. Это сравнительно молодые объекты. По мере эволюции у них исчезает эта часть. Составные части Млечного Пути такие.

1. Ядро – центральная часть, где сосредоточена вся масса звездного скопления. Оно относится к активным, так как выделяет больше энергии, чем все небесные тела, вместе взятые.
2. Вздутие, или балдж – оболочка центра, состоящая из гигантов, старых светил, раскаленных газовых облаков. Все они вращаются на больших скоростях вокруг ядра. Это самая яркая часть галактики, однако мы ее не видим: она закрыта от глаз наблюдателя рукавами Млечного Пути.
3. Перемычка – это своего рода мост, к которому крепятся рукава. Астрономы сравнивают ее с бурным руслом реки.
4. Рукава – часть галактики, в которой содержится значительная часть пыли и газа, молодых звёзд, а также множество звёздных скоплений.
5. Диск – тонкий слой, в котором сконцентрировано большинство видимого вещества Галактики.
6. Гало – остальная часть звездного скопления. Неизвестна длина этого гало и место, где оно заканчивается.
7. Шаровые скопления — группы звезд, связанные гравитацией и вращающиеся вокруг центра галактики в качестве спутника.

Строение галактики Млечный Путь

Выглядит Млечный Путь как слабое свечение на ночном небе с большим количеством слабо светящихся звезд. Лучшие условия видимости – в августе и сентябре.

Формирование Млечного пути и его эволюция

После Большого взрыва, который произошел 13,7 млрд лет назад, образовавшиеся темная материя начала собирать в себя газ и межзвездное вещество, из которого начались формироваться протогалактики – облака межзвездного газа, из которых, под действием гравитации, образуются галактики. 13 млрд лет назад в скоплении, что потом станет Млечный путем, начали образовываться звезды. Различные составляющие нашей галактики (балдж, гало, тонкий и толстые диски) образовались в разное время и различными способами.

Спустя 4 млрд лет после Большого взрыва сформировался балдж, и в течение 0,5 млрд лет в нем очень активно шло звездообразование. Параллельно этому, за 1-2 млрд лет формировалось гало.

Сам диск галактики сформировался по прошествии 4-5 млрд лет после Большого взрыва. И на этом этапе звездообразование началось уже в диске. В балдже скорость рождения новых звезд снизилась.

Формирование диска происходило от центра к периферии. Ближе к центру звездообразование длилось около 2 млрд лет, на окраинах 10 и более млрд лет. Сначала был сформировал толстый диск и звездообразование шло в нем. Но 8 млрд лет назад рождение новых звезд прекратилось на миллиард лет, а потом возобновилось снова, но уже в тонком диске, и продолжается до сих пор с тем же темпом.

В течение своей жизни наша галактика не сталкивалась с другими галактиками, схожими по размерам. Она лишь поглощала небольшие галактики, чья масса не превосходила 10% от массы Млечного пути.

Самая древняя звезда нашей галактики лишь на 100 млн лет моложе Вселенной. Это делает Млечный путь достаточно «старой» галактикой.

Если судить по темпам звездообразования, то Млечный путь прожил только половину своей жизни: межзвездный газ для формирования новых звезд уже заканчивается, но при этом сами звезды относительно молоды и смогут просуществовать еще около 5 млрд лет.

Последующий этап жизни Млечного пути – это столкновение с Андромедой, и дальнейшее его существование в слиянии с ней.

Еще больше космоса и интересных фактов в телеграмм-канале.

Характеристики галактик

Большинство галактик имеют черные дыры в своих ядрах, которые могут производить огромное количество энергии, которую астрономы могут видеть на больших расстояниях. В некоторых случаях центральная черная дыра галактики чрезвычайно велика или активна.

Материал, вращающийся вокруг черной дыры, может быть ускорен наружу ее струями. Другие могут содержать квазары — самые энергетические тела во Вселенной в своем ядре.

Некоторые, как Млечный Путь, спирально вращаются вокруг ядра галактики. Известные как спиральные галактики, составляют большинство которые могут видеть астрономы. Газ и пыль в спиральном скоплении вращается со скоростью сотен миль в секунду, создавая свою форму вертушки и ядро галактики. Некоторые из них, известные как «зарешеченные спирали», имеют в центре стержневую структуру, образованную пылью и газом, направленными в центр. Пыль и газ в спиральных формах постоянно подпитывают образование новых звезд.

Эллиптической формы космические образования лишены спиральных рукавов чем свои более яркие собратья. Их внешний вид варьируется от круглых до очень вытянутых. Эллиптические галактики имеют меньше пыли, чем их спиральные аналоги, и поэтому процесс образования звезд почти закончился. Большинство их звезд старше. Хотя они составляют меньшую часть видимого мира галактик, астрономы считают, что более половины звездных образований во Вселенной являются эллиптическими.

Оставшиеся 3 процента из мира галактик во Вселенной известны как неправильные. Они не являются ни круглыми, ни имеют спиральные рукава, и их формы не имеют определенного определения. Гравитация других космических тел часто воздействовала на них, растягивая или деформируя их. Столкновения или близкие столкновения с другими космическими телами также могут деформировать их формы.

Дополнительные задачи[править | править код]

Дано:

π′′=0.198,{\displaystyle \pi ^{\prime \prime }=0.198,}μ=,658′′,{\displaystyle \mu =0,658^{\prime \prime },}vr=−26.3{\displaystyle v_{r}=-26.3} км/с
Найти: vt−?,v−?{\displaystyle v_{t}-?,v-?}Решение:v1=4,74⋅μπ;{\displaystyle v_{1}=4,74\cdot {\frac {\mu }{\pi }};}v1=4,74⋅,658,198≈15,8(KMc);{\displaystyle v_{1}=4,74\cdot {\frac {0,658}{0,198}}\approx 15,8\left({\frac {\mathrm {KM} }{\mathrm {c} }}\right);}v=(−26,3)2+15,82=30,7(KMc){\displaystyle v={\sqrt {(-26,3)^{2}+15,8^{2}}}=30,7\left({\frac {\mathrm {KM} }{\mathrm {c} }}\right)}
Ответ: 15,8{\displaystyle 15,8} км/с и 30,7{\displaystyle 30,7} км/с

По периоду обращения Солнца приблизительно оцените массу Галактики в массах Солнца. (Воспользуйтесь третьим уточненным законом Кеплера.)

M=v2r6{\displaystyle M={\frac {v^{2}r}{6}}}

История открытия

Схема устройства Галактики из статьи Гершеля «On the Construction of the Heavens», 1785

История открытия галактики Млечный Путь и открытия множественности галактик во Вселенной связано с именами выдающихся учёных. К таковым относятся:

• Уильям Гершель (1738 – 1822), британец немецкого происхождения, астроном: открыл планетe Уран, а также инфракрасное излучение, исследовал дальний  космос;
• Иммануил Кант (1724 –1804), немецкий философ, выдвинул научную гипотезу о звёздных туманностях;
• Харлоу Шепли (1885 – 1972), американский учёный, исследовал переменные звёзды Млечного Пути и других галактик, открыл большое число переменных звёзд в шаровых звёздных скоплениях, исследовал строение галактики Млечный Путь;
• Эрнст Эпик (1893 – 1985), эстонский астроном-астрофизик, исследовал спиральные туманности;
• Эдвин Хаббл (1889 – 1953), американский астрофизик, проводил масштабные исследования галактик.

Астрономическая наука развивалась с древнейших времён посредством наблюдений за небосводом. На основании этих наблюдений учёные старались понять, как устроена Вселенная.

В основу понимания устройства Вселенной легла следующая цепь логических рассуждений: Луна вращается вокруг Земли и составляет систему планета – спутник, другие большие планеты Солнечной системы также имеют свои спутники и также формируют системы планета – спутники; далее планета Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца и образуют Солнечную систему; отсюда появляется вопрос: входит ли Солнце вместе с планетами Солнечной системы в систему большего размера?

Уильям Гершель первым из учёных провёл систематическое научное исследование данного вопроса. Он занимался подсчётом звёзд в различных областях неба. На основании своих астрономических наблюдений У. Гершель открыл на небосводе большой круг, который делит небо на две части, равные между собой. Количество звёзд, расположенных на этом круге, оказывается наибольшим.

Немецкий философ Иммануил Кант также внес вклад в концепцию понимания устройства Вселенной. Он выдвинул предположение, что отдельные туманности могут быть галактиками, такими как Млечный путь.

Данная идея Канта получила окончательное доказательство в 20-е годы 20 века

В это время два выдающихся учёных-астрофизика Эрнст Эпик и Эдвин Хаббл смогли измерить расстояние до некоторых туманностей, имеющих форму спирали, и, что самое важное – доказали, что данные космические объекты слишком удалены и поэтому не могут являться частью галактики Млечный Путь

Виды галактик

В зависимости от формы и внешнего вида галактики принято классифицировать на:

1. Е (Эллиптические).В них нет дисковой составляющей или она слабоконтрастная. Тут мало газа и пыли, практически отсутствует межзвездное вещество. Звезды в основном старые, размеры которых колеблются от карликовых до гигантских.
2. S (Спиральные). Присутствуют спиральные ветви, которые иногда выражаются в кольца. Их ядро имеет вращающийся диск из звезд, а также большое количество межзвездного материала.
3. SО (Линзовидные).  Структура такая же, как и у спиральных, но нет четкого узора. Тут низкое содержание межзвездного газа, почти нет новых звездообразований.
4. Irr (Неправильные).Преобладает клочковатая и изорванная структура. В составе 50% межзвездного газа.

Эту классификацию предложил астроном Эдвин Хаббл в 1925 году.

Спирали должны размазаться

Галактика имеет очень сложную форму и вращается вокруг своего центра масс. Спиральные галактические рукава изогнуты. И не беспорядочно, а по строгой математической формуле логарифмической спирали. Так же изогнуты ветви множества других спиральных галактик — очевидно, эта форма устойчива. Во всяком случае, она существует так же долго, как наша Солнечная система (то есть примерно 5—6 миллиардов лет). Весьма вероятно, однако, что спирали Галактики существовали раньше, чем образовалось наше Солнце. Но тут начинается непонятное.

Разумно предположить: каждая звезда, каждая молекула газа или пылинка вращается совершенно независимо от других вокруг центра тяжести Галактики. И по тем же законам, по которым искусственные спутники движутся вокруг Земли. Но тогда те массы галактического вещества, которые расположены ближе к центру Галактики, должны делать полный оборот гораздо быстрее, чем далекие. Выходит, не успело бы наше Солнце совершить один оборот (ему понадобилось бы для этого «всего» 200 миллионов лет), как одни «жители» Галактики, те, что ближе к центру, обогнали бы его, а далекие от центра звезды, пылевые скопления и т. д. отстали бы. Значит, рукава Галактики размазались бы в сплошной диск или разбились бы на концентрические кольца, вроде колец Сатурна. Почему этого не происходит, до недавних пор не мог понять ни один астроном.

Устойчивость галактических рукавов представлялась загадочной и удивительной. Еще хуже обстоит дело с центром Галактики, где плотность газа значительно больше, чем в рукавах. Газ этот, видимо, «вытекает» в рукава. Одна лишь ближайшая к центру спиральная ветвь должна уносить за год из галактического центра количество газа, равное по массе Солнцу. Как считает известный голландский астроном Оорт, всего за тридцать миллионов лет одна лишь эта ветвь должна была «выкачать» весь газ из диска радиусом до 9 тысяч световых лет. Слишком быстро!

Объяснить длительное существование ядра мог бы приток в него откуда-то новых порций газа. Но этого еще никто не обнаружил.

Астрономы попали в странное положение: после многих трудов им удалось выяснить состав и строение нашей Галактики, и тут же они увидели, что такое строение долго сохраняться как будто не должно.

Впервые обоснованную попытку объяснить постоянства формы Галактики сделал профессор Г. Рихтер из Германии.

Ближайшая к нaм гaлaктикa

Ближе всего к Млечному Пути – галактика Андромеды. Иные ее названия –М31, NGC 224 и туманность. Она спиральная и считается самой большой в данной группе.

Масса галактики – 800 млрд солнечных масс, точный возраст сказать никто не может. Расположена на расстоянии 2.52 млн световых лет от нашей планеты.

В составе Андромеды около 1 тысячи млрд звезд, именно поэтому галактика является очень яркой. Большинство звезд похожи на наше Солнце. В центре Андромеды находится сверхмассивная черная дыра.

Космическое пространство – это огромная система, в которой тесно взаимодействуют друг с другом космические объекты. Это звезды, планеты, астероиды и пр.

Массивные образования, в которых насчитывается тысячи и миллиарды звезд, называются галактиками. Эти скопления постоянно видоизменяются, именно поэтому изучать космос можно бесконечно.

Гало

Гало, а простыми словами сферическая форма, которая окутывает диск Млечного пути. Она состоит в основном из звезд и скоплений, которым уже много тысяч лет.

Учеными было выявлено предположение, что Гало образовалось 12 миллиардов лет назад. Данные выводы сделаны после исследований нескольких весьма старых объектов.

К слову, все объекты в гало вращаются по орбитам. Происходит это за счет влияния диска на гало. Гало считается полностью сформированной структурой. Здесь не появляются новых звезд, ведь нет и предпосылок для них. И если в диске имеются пыль, газы, из которых образовываются новые звезды, то в гало этого нет.

Центр галактики

Рихтер обнаружил причину в таинственном центре Галактики. Концентрация звезд там в тысячу раз больше, чем в окрестностях Солнца. В самом же центре Галактики есть мощный источник радиоизлучения Стрелец А — нечто вроде шара диаметром до 500 световых лет. Он погружен в быстро вращающийся газовый диск с резкой внешней границей на расстоянии 2500 световых лет от центра. Этот тонкий газовый диск вращается примерно так, как вращалось бы твердое тело, а не расплывчатое облако газа.

На первый взгляд, это странно. Как может газ превратиться в твердь? Объяснение таково: линейная скорость вращения краев диска (они резко очерчены) составляет около 260 километров в секунду, а при такой скорости масса газа движется как бы в твердых стенках. (Прыгнув в воду с высокой вышки, вы можете убедиться, какой твердой становится податливая мягкая среда, если вы движетесь в ней со слишком большой скоростью).

Теперь, вспомнив сказанное выше о возможности существования в галактическом газе ударных волн, мы легко поймем суть идеи Рихтера.

Пусть в наружной газовой «стенке» диска или в нем самом возникнет небольшая неоднородность. Нарушив равновесие вращения, она быстро развивается, и в конце концов часть вещества вырвется с огромной скоростью в окружающее пространство. Вырвавшийся сгусток наносит колоссальный удар по внешней среде. И в межзвездном газе возбуждается мощная взрывная волна. Она будет распространяться от центрального ядра к периферии Галактики.

По мнению профессора Рихтера, начальная скорость ударной волны составляет около 60 километров в секунду. При такой скорости она движется в межзвездном газе, точно внутри «твердой трубки» (как породивший ее диск вращается внутри «твердых стенок»). Но по мере удаления от центра скорость ударной волны уменьшается из-за сопротивления межзвездной среды и гравитационных воздействий, а путь ее — изгибается. В конце концов, волна рассеивается. Но все это длится миллиарды лет, ибо траектории волн, пути их распространения в газе очень устойчивы.

Становится также ясно, почему до сих пор не исчерпался центральный галактический диск. В ударной волне за сгущением следует разрежение, и часть вещества возвращается на прежнее место.

Таким образом, по Рихтеру спиральные рукава Галактики это не что иное, как ударные волны, время от времени возникающие в ее центре. Поперечник космических ударных волн огромен — измеряется миллионами квадратных световых лет. По положению сгущений и разрежений в рукавах Рихтер оценил интервалы между двумя последовательными ударными волнами в 300 — 400 миллионов лет. Последняя ударная волна возникла около 60 миллионов лет назад.

Как видите, наш звездный дом получает новый облик — вместо рыхлого, расплывчатого образования он представляется стремительно вращающимся звездно-газовым волчком, пронизанным гигантскими волнами, которые держат его и придают ему сложную, тонкую динамическую структуру.

На берегах молочной

Тайна Млечного Пути не давала людям покоя на протяжении долгих веков. В мифах и легендах многих народов мира его называли Дорогой Богов, таинственным Звездным Мостом, ведущим в райские кущи, волшебной Небесной Рекой, наполненной божественным молоком. Полагают, что именно он имелся в виду, когда старинные русские сказки говорили о молочной речке с кисельными берегами. А жители древней Эллады звали его Galaxias kuklos, что означает «молочный круг». Отсюда и происходит привычное сегодня слово Галактика.

Но в любом случае, Млечный Путь, как и все, что можно увидеть на небе, считался священным. Ему поклонялись, в честь него строили храмы. Между прочим, мало кто знает, что елка, которую мы украшаем на Новый год, есть не что иное, как отголосок тех древних культов, когда Млечный Путь представлялся нашим предкам осью Вселенной, Мировым Древом, на невидимых ветвях которого зреют плоды звезд. Именно на Новый год Млечный Путь «стоит» вертикально, словно поднимающийся из-за горизонта ствол. Вот почему в подражание древу небесному, вечно плодоносящему, в начале нового годового цикла наряжали дерево земное. Верили, что это давало надежду на будущий урожай и благосклонность богов.

Что же такое Млечный Путь, почему он светится, и светится неоднородно, то льется по широкому руслу, то вдруг разделяется на два рукава?

Научной истории этого вопроса можно насчитать как минимум 2 000 лет. Так, Платон называл Млечный Путь швом, соединяющим небесные полушария, Демокрит и Анаксагор говорили, что его подсвечивают звезды, а Аристотель объяснял его светящимися парами, располагающимися под Луной. Было и другое предположение, высказанное римским поэтом Марком Манилием: возможно, Млечный Путь это сливающееся сияние маленьких звезд. Как недалек был он от истины. Но подтвердить ее, наблюдая за звездами невооруженным глазом, было невозможно.