Млечный Путь

Наша галактика называется Млечный Путь.

рис.1 Галактика Млечный Путь. Credit: NASA

Млечный Путь — грандиозное звёздное скопление, видимое на ночном небе как туманная, молочная полоса. Размеры галактики постоянно уточняются, и в начале XX в. для неё приняли следующие величины: диаметр галактического диска равен 100 тыс. св. лет (30,7 тыс. пк), толщина — около 1000 св. лет (310 пк). Размеры галактики были намечены по расположению звёзд, которые видны на больших расстояниях. Это цефеиды и гиганты. Всего в галактике 150 млрд. звёзд (возможно до триллиона), более 100 туманностей. Масса нашей галактики равна 2•10¹¹ масс Солнца (масса Солнца равна 2•10³⁰ кг.) причём 1/1000 её заключена в межзвёздном газе и пыли.

Газ в диске галактики сосредоточен вблизи его плоскости, где он образует многочисленные газовые облака или туманности. Газовые туманности различаются по цвету — белые, зеленоватые, розовые и др.; цвет их зависит от температуры, плотности и химического состава газов.

Наиболее многочисленны из газовых туманностей — водородные, ведь водород является основным химическим элементом всей нашей галактики. На втором месте по распространению — гелий (его 1/4); остальные химические элементы присутствуют в очень маленьких количествах.

Типичное облако атомарного водорода имеет температуру около 70 К, невысокую плотность (несколько десятков атомов в 1 см³). Размеры облаков водорода от 10 до 100 пк.

Кроме газа в пространстве имеется пыль. Она образует тёмные туманности, плотность которых. ничтожно мала; в 1 см³ пространства содержится один атом газа, на 100 млрд. атомов приходится одна пылинка.

Пылевые частички в нашей Галактике концентрируются в плоскости галактического диска, поэтому большая часть тёмных пятен сосредоточена именно на фоне Млечного Пути. Наблюдения показали, что межзвёздная пыль состоит преимущественно из двух видов частиц: углеродных и силикатных. Размер пылинок колеблется от одной миллионной до одной десятитысячной доли сантиметра.

Межзвёздные пыль и газ служат материалом, из которого формируются новые звёзды. В газовых облаках под действием сил тяготения образуются сгустки — зародыши будущих звёзд. Сгусток продолжает сжиматься до тех пор, пока в его центре температура и плотность не повысятся до такой степени, что начинаются термоядерные реакции. С этого времени сгусток газа превращается в звезду.

Межзвёздная пыль принимает активное участие в этом процессе. Пыль способствует более быстрому остыванию газа. Она поглощает энергию, выделяющуюся при сжатии, и переизлучает её в другом спектре. От свойств и количества пыли зависит масса образующихся звёзд...

Если в облаке образовалась звезда, то её воздействие на газ и пыль ускоряет процесс конденсации соседних облаков и образование звёзд в них. Рано или поздно весь водород сгорает, превратившись в гелий. Как только ядерные реакции затухают, ядро звезды сжимается, а внешние слои расширяются. На определённой стадии звезда сбрасывает свою внешнюю оболочку и возвращает в межзвёздную среду часть газа, затраченного на её образование.

Всё пространство галактики Млечный Путь пронизано космическими лучами, представляющими собой поток атомных ядер очень высоких энергий, состоящий в основном из протонов (90% протоны, остальное альфа-частицы и ядра более тяжёлых элементов). Космические лучи имеют галактическое происхождение. Возможно, также, что космические лучи могут рождаться и за пределами нашей Галактики.

Наиболее мощные источники космических лучей в пределах галактики Млечный Путь — оболочки сверхновых звёзд. Согласно расчётам исследователей (В.Л. Гинзбург, И.С. Шкловский, 1980), наблюдаемые вспышки сверхновых и новых звезд могут поддерживать количество частиц космического излучения в Галактике на наблюдаемом уровне.

У поверхности Земли плотность космических лучей невелика, они практически полностью поглощаются в атмосфере. Значение космических лучей заключается в том, что в атмосфере Земли они способствуют образованию вторичных радиоактивных изотопов. Вместе с другими изотопами они вступают в круговорот, попадают в состав тканей растений, животных, человека. По мнению В.И. Вернадского (1987), именно воздействие космических лучей привело к развитию живого вещества и разума на Земле.

рис.2 Центр галактики Млечный Путь. Изображение Spitzer's cameras. Credit: NASA/JPL-Caltech

Галактика Млечный Путь является спиральной галактикой промежуточного типа Sb. Плоский линзообразный диск галактики погружен в разреженное звёздное облако — гало. Гало состоит из очень старых, неярких звёзд с небольшой массой. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений. Астрономы определили, что возраст звёзд гало составляет 12 млрд. лет.

Характерной особенностью звёзд гало является малая доля в них тяжелых элементов; звёзды содержат металлов в сотни раз меньше, чем Солнце.

рис.3 Строение галактики Млечный Путь. Credit: gect.ru

Звёзды гало движутся вокруг центра галактики по очень вытянутым орбитам. Гало в целом вращается очень медленно. Диск вращается заметно быстрее, скорость вращения возрастает от нуля в центре до 200-240 км/с на расстоянии 2000 св. лет от него. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звезды и звёздные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет.

Для центральных областей галактики Млечный Путь характерна большая концентрация звёзд: в кубическом парсеке их может быть несколько тысяч.

Так называемое центральное сгущение большей частью скрыто от нас тёмной непрозрачной материей.

Лучше всего видна южная его половина в виде яркого звёздного облака в созвездии Стрельца. В инфракрасных лучах, значительно слабее поглощаемых межзвёздной пылью, удается наблюдать и вторую, северную его половину. Разделяющая их мощная полоса пылевой материи непрозрачна даже для инфракрасных лучей.

Центральное сгущение занимает на небе область 28°- 18°, что соответствует линейным размерам 4,8-3,1 кпк.

В самом же центре галактики расположено ядро диаметром 1000-2000 пк. Предполагается, что ядро представляет собой компактный массивный объект — чёрную дыру массой около миллиона масс Солнца.

Одним из наиболее заметных образований в диске являются спиральные рукава, или ветви. Спиральная структура нашей галактики очень хорошо развита. Выделяются две спиральные ветви: Стрельца и Персея (названы по созвездиям, где обнаруживаются эти ветви), выходящие . В созвездии Ориона проходит ещё одна, не столь ярко выраженная ветвь (Орионов рукав) на внутренней стороне которого расположена наша Солнечная система. Два других спиральных рукава галактики: Центавра и Лебедя. Вдоль рукавов сосредоточены самые молодые звёзды, например, сверхгиганты, рассеянные звёздные скопления и ассоциации. В рукавах происходит активное звёздообразование, здесь часто вспыхивают сверхновые.

Расстояние от Солнечной системы до центра галактики Млечный Путь составляет 23-28 тыс. св. лет (7-9 тыс. пк). Солнце находится на периферии Галактики, вне крупных спиральных рукавов. Для Земли это обстоятельство очень благоприятно: она расположена в относительно спокойной части Галактики и в течение миллиардов лет не испытывает влияния космических катаклизмов.