Галактика Млечный путь

С Земли Млечный Путь кажется слабой, размытой полоской света, кочующей по созвездиям. Ярче и плотнее она выглядит в направлении Стрельца и Скорпиона, а бледнее и рассеяннее – в созвездиях Персея и Андромеды. Именно вокруг или внутри этого пятна сосредоточены самые яркие группы звезд.

ПОЛОСКА ЗВЕЗД

Мы видим лишь часть плоскости нашей Галактики. Если мы рассмотрим ее с разных сторон, то заметим звезды, простирающиеся на тысячи световых лет и настолько густо «рассыпанные», что они напоминают облака.

Галилео Галилей первым постиг подлинную природу Млечного Пути. Примерно в 1610 году один из созданных ученым телескопов дал ему возможность увидеть, что эти сияющие облака представляют собой бесчисленные звезды.

Однако для того, чтобы разобраться в структуре Галактики и понять, где мы в ней находимся, понадобилось гораздо больше времени. Сегодня мы знаем, что Млечный Путь представляет собой диск диаметром примерно 100 000 световых лет с большим эллиптическим балджем из звезд в центре толщиной примерно 15 000 световых лет и глубиной около 8000 световых лет.

Открытие Млечного пути

Еще в 1 755 году немецкий философ Иммануил Кант высказал предположение о том, что наша Солнечная система является частью огромного плоского тела из вращающихся звезд, появляющегося в виде Млечного Пути. Но первым, кто предпринял попытку измерить Галактику, стал Уильям Герш первооткрыватель Урана. Это произошло примерно в 1785 году. Карта Гершеля, составленная на основе подсчета количества звезд, сосредоточенных в различных частях неба, мало напоминает спираль. Лишь в 1920-х годах Якобус Каптейн в своей работе подробно описал Млечный Путь, который стал походить на известную нам сегодня систему. Однако еще в 1900 году голландский астроном-любитель Корнелис Истон предположил, что наша Галактика может напоминать спиральные туманности, которые часто можно наблюдать на небе.

НАШ СПИРАЛЬНЫЙ ДОМ

Диск состоит из звезд и облаков из пыли и газа. Каждый из этих компонентов вращается по собственной орбите вокруг центра. Может показаться, будто все звезды спирали сконцентрированы в ее рукавах, однако это впечатление обманчиво: на самом деле рукава – это районы, где идет образование звезд. У нашей Галактики два главных рукава, которые располагаются по обе стороны от проходящей через ее ось прямой перемычки из звезд длиной 27 000 световых лет. В настоящее время Солнце находится на внутреннем крае рукава Ориона и вращается вокруг галактического центра с периодичностью примерно 225 млн лет. Однако, поскольку Солнце движется со скоростью, отличающейся от скорости всей спиральной структуры, расположение нашего светила меняется в течение десятков миллионов лет.

Шаровые скопления звезд

Над и под диском Галактики находится вытянутое гало – область скопления одиночных звезд и огромных переливающихся звездных шаров из тысяч, а может, даже и миллионов близко расположенных друг к другу звезд. Эти шаровые звездные скопления отличаются от менее плотных, рассеянных скоплений галактического диска. Звезды шаровых скоплений относятся к звездам населения II, как и те, которые находятся в галактическом центре, – это очень древние красные и желтые звезды. Известно, что вокруг центра обращается более 150 шаровых скоплений.

РАЗНООБРАЗИЕ ЗВЕЗД

Звезды отличаются самыми разнообразными размерами, яркостью и цветом, которые зависят от их массы и возраста. Чем массивнее звезда, тем ярче ее блеск и тем быстрее она расходует свое топливо.

Почти за весь период существования звезды температура ее поверхности, яркость и масса связаны с т. н. главной последовательностью: легкие звезды – тусклые, холодные и красные, а тяжелые – яркие, горячие и бело-синие. Наше Солнце находится где-то посередине главной последовательности – оно не очень яркое, характеризуется средней массой, температура его желто-красной поверхности составляет около 5500 К. Солнце имеет средний возраст – примерно 10 млрд лет.

КОНЕЦ ЗВЕЗДЫ

По мере того как звезды исчерпывают запас водорода в своем ядре и начинают сжигать другие виды топлива, их светимость увеличивается, но из-за роста до огромных размеров они остывают. Ближе к концу жизни звезды, похожие на наше Солнце, после нескольких миллиардов лет термоядерного синтеза превращаются в красных гигантов, а сверхмассивные звезды (в начале своего жизненного цикла они намного горячее Солнца) способны трансформироваться в сверхгигантов любого цвета.

Жизнь звезды заканчивается взрывом: она сбрасывает наружные слои, превращаясь в светящуюся планетарную туманность. Если же звезда очень массивна, происходит взрыв сверхновой. Остатки рассеиваются в окружающем пространстве и смешиваются с облаками пыли и газа галактического диска, входя в состав новых поколений звезд. От звезды остается только ядро, которое сжимается, превращаясь в медленно остывающий белый карлик, стремительно вращающуюся нейтронную звезду или один из самых загадочных объектов – черную дыру.

МЕЖ ЗВЕЗД

Звезды и их остатки – самые заметные объекты Галактики, однако между ними есть еще и огромные вращающиеся скопления газа и пыли. Увидеть их можно лишь тогда, когда они затеняют свет более отдаленных объектов, образуя темные пятна в звездных облаках Млечного Пути. Газ в туманностях можно увидеть двумя способами. Отражательная туманность сияет, рассеивая свет соседних звезд. Эмиссионная туманность светится сама по себе – ее атомы и молекулы поглощают энергию (зачастую это ультрафиолетовое излучение ближайших молодых горячих звезд), а затем излучают ее в определенном диапазоне.

В составе диска Млечного Пути преобладают звезды, газ и пыль. Как правило, его звезды, так же как и Солнце, находятся в середине своего жизненного цикла и достаточно равномерно распределены по всему диску. Однако по краям его спиральных рукавов звезды сосредотачиваются, образуя рассеянные скопления. В них преобладают яркие, молодые и недолговечные звезды. Кажется, что светящиеся туманности, в которых рождаются эти звезды, тоже концентрируются у спиралей, хотя такое впечатление обманчиво – газ и пыль туманностей присутствуют на всем диске, просто из-за процесса образования звезд и рассеянных скоплений они заметнее возле рукавов.

Звездное население

Звезды в центральной области Галактики очень не похожи на звезды диска, однако самое главное отличие – в их точном химическом составе. В структуре звезд диска (в их число входит и Солнце) преобладают легкие газы (водород и гелий), но при этом есть небольшие примеси более тяжелых элементов. Эти элементы помогают ускорить термоядерный синтез в ядре звезды, что приводит к усилению ее светимости. В отличие от ближайших к нам звезд населения I, звезды в центральной области (население II) содержат совсем мало металлов, поэтому они более тусклые, медленнее горят и в основном имеют красный и желтый цвета.

ХАОТИЧНЫЙ ЦЕНТР

Ближе к центру Галактики располагается область, в которой преобладают особые звезды, точнее, целое население старых красных и желтых звезд, население II. И если звезды в диске, как правило, имеют круговые орбиты, то население II движется по более вытянутым, эллиптическим орбитам с разными углами наклона. По некоторым из таких орбит звезды удаляются на значительные расстояния от центра.

Наложение всех этих многочисленных орбит приводит к образованию огромного звездного шара, в котором расстояние между отдельными звездами исчисляется не световыми годами, а звездными сутками. При этом столкновение звезд происходит крайне редко. Центральная часть Млечного Пути очень напоминает так называемую эллиптическую Галактику.

А что находится в ее центре? Эта область долгое время была окутана тайной, но завеса начинает постепенно приподниматься, открывая нашим взорам нечто действительно странное.