Галактика млечный путь

Структура Галактики

Если внимательно посмотреть на карту космоса, можно увидеть, что Млечный Путь очень сжат в плоскости и по виду напоминает «летающую тарелку» (Солнечная система расположена почти у самого края звёздной системы). Состоит Галактика Млечный Путь из ядра, перемычки, диска, спиральных рукавов и короны.

Ядро

Ядро находится в созвездии Стрельца, где расположен источник нетеплового излучения, температура которого составляет около десяти миллионов градусов – явление, характерное только для ядер Галактик. В центре ядра находится уплотнение – балдж, состоящий из большого числа движущихся по вытянутой орбите старых звёзд, многие из которых пребывают в конце своего жизненного цикла.

В самом центре ядра находится сверхмассивная чёрная дыра (участок в космическом пространстве, имеющий такую мощную гравитацию, что покинуть его неспособен даже свет), вокруг которой вращается чёрная дыра меньших размеров. Вместе они оказывают такое сильное гравитационное влияние на находящиеся недалеко от них звёзды и созвездия, что те движутся по необычным для небесных тел траекториям во Вселенной.

Также для центра Млечного Пути характерна чрезвычайно сильная концентрация звёзд, расстояние между которыми в несколько сотен раз меньше, чем на периферии. Скорость движения большинства из них абсолютно не зависит от того, как далеко они находятся от ядра, а потому средняя скорость вращения колеблется от 210 до 250 км/с.

Перемычка

Перемычка размером в 27 тыс. световых лет пересекает центральную часть Галактики под углом в 44 градуса к условной линии между Солнцем и ядром Млечного Пути. Состоит она в основном из старых красных звёзд (около 22 млн.), и окружена газовым кольцом, в котором содержится большая часть молекулярного водорода, а потому является районом, где образуются звёзды в наибольшем количестве. Согласно одной из теорий, в перемычке происходит такое активное звездообразование из-за того, что она пропускает через себя газ, из которого рождаются созвездия.

Диск

Млечный путь являет собой диск, состоящий из созвездий, газовых туманностей и пыли (размеры его диаметра составляют около 100 тыс. световых лет при толщине в несколько тысяч). Вращается диск значительно быстрее короны, что расположена по краям Галактики, при этом скорость вращения на разных расстояниях от ядра неодинакова и хаотична (колеблется от нуля в ядре до 250 км/ч на расстоянии в 2 тыс. световых лет от него). Возле плоскости диска сконцентрированы газовые облака, а также молодые звёзды и созвездия.

С внешней стороны Млечного пути находятся слоя атомарного водорода, который уходит в космос на полторы тысячи световых лет от крайних спиралей. Несмотря на то, что этот водород в десять раз толще, чем в центре Галактики, плотность его во столько же раз ниже. На окраине Млечного пути были обнаружены плотные скопления газа с температурой в 10 тыс. градусов, размеры которых превышают несколько тысяч световых лет.

Спиральные рукава

Сразу за газовым кольцом расположено пять главных спиральных рукавов Галактики, размер которых составляет от 3 до 4,5 тыс. парсек: Лебедя, Персея, Ориона, Стрельца и Центавра (Солнце находится с внутренней стороны рукава Ориона). Молекулярный газ находится в рукавах неравномерно и далеко не всегда подчиняется правилам вращения Галактики, внося погрешности.

Корона

Корона Млечного Пути представлена в виде сферического гало, которое выходит за пределы Галактики в космос на пять-десять световых лет. Состоит корона из шаровых скоплений, созвездий, отдельных звёзд (в основном – старых и маломассивных), карликовых галактик, горячего газа. Все они движутся вокруг ядра по вытянутым орбитам, при этом вращение некоторых звёзд до того беспорядочно, что даже скорость рядом расположенных светил может значительно отличаться, поэтому вращается корона чрезвычайно медленно.

По одной из гипотез, возникла корона в результате поглощения Млечным путём более мелких галактик, а потому является их остатками. По предварительным данным, возраст гало превышает двенадцать миллиардов лет и оно является ровесницей Млечного Пути, а потому звездообразование здесь уже завершилось.

Планета-изгой или сама себе звезда

Иногда планеты ведут себя странн.

Примерно в 20 световых годах от нас находится очень странный объект. Когда ученые его впервые обнаружили в 2016 году, они подумали, что нашли коричневый карлик. Эти объекты еще называют «неудавшимися звездами». По размерам они больше обычных планет, но и звездами их не назвать. В их недрах как в недрах настоящих звезд происходят термоядерные реакции, однако участие водорода в них минимально.

Недавнее исследование объекта показало, что его классификацию усложняет еще один факт. SIMP J01365663+0933473 (так называется объект) представляет собой космическое-тело «изгой». Другими словами, он не принадлежит ни одной звездной системе, а буквально блуждает один в космосе. Кроме того, его возраст оценивается примерно в 200 миллионов лет, что не позволяет назвать его коричневым карликом (слишком молод).

Перед нами уникальный представитель – нечто среднее между неудавшейся звездой и планетой. Этот здоровяк примерно 70 раз массивнее Юпитера и обладает в 200 раз более сильным магнитным полем. Наличие такого мощного магнитного поля создает в верхних слоях его атмосферы полярные сияния. Изучая этот объект, ученые надеются убить сразу двух зайцев – узнать о магнетизме и звезд, и планет.

Интересные факты

Кроме Обитаемой зоны, в Млечном Пути имеется и Необитаемая. В ней изначально не было процессов, сделавших появление жизни на планетах возможным. Крупных звезд, остатки которых после взрывов стали «кирпичиками» для рождения углерода, кислорода, железа, кальция и других элементов, там взорвалось гораздо меньше. Потому содержание нужных для создания и поддержания жизни веществ здесь минимально.

Потенциально не подходят для жизни из-за смертельного излучения еще одни жители Млечного Пути — звезды О-типа. Это горячие гиганты, излучающие громадные дозы ультрафиолетовых волн, убивающие в радиусе нескольких десятков световых лет от себя не только все живое, но и планеты до того, как их формирование закончится. Излучаемая О-звездами энергия не только «сдирает материю» с небесных тел, но и вырывает их с орбит.

У нашей галактики немало интересных, а иногда и странных соседей:

Глизе-581 — красный карлик, расположенный в 20,4 световых годах от Земли. Credit: NASA.

1. Глизе-710, звезда — оранжевый карлик, более массивная, чем Солнце (на 60%), находящаяся от Земли на расстоянии всего 60-65 световых лет и постоянно приближающаяся.
2. Облако Оорта — так называют обволакивающую нас по периметру громадную зону, полную ледяных глыб и валунов, являющуюся источником попадающих в Солнечную систему комет, астероидов и других мелких небесных тел.
3. Альфа Центавра — ближайшая к Земле звезда. Она находится на расстоянии всего 4 световых года и состоит из 3 вращающихся друг вокруг друга небесных тел.
4. Коричневые карлики — холодные и темные, излучающие мало света и потому сложные для наблюдения. Ближайшие из них находятся на расстоянии 9-40 световых лет, и некоторые такие прохладные, что до них даже можно дотронуться рукой.
5. Экзопланеты, заметить которые сложно — ведь они не излучают света. Ближайшая из них находится в 10 световых годах отсюда и вращается вокруг одной из звезд созвездия Эридана. По свойствам эта планета напоминает Юпитер — является газовым гигантом.

Экзопланеты, находящиеся в непосредственной близости от Солнечной системы, называются трансплутоновыми, а после 2006 г., когда Плутон официально перестал считаться планетой, транснептуновыми. Во второй половине активно шли поиски Планеты Икс.

Ученые предсказывали, что этот объект похож габаритами на Юпитер и имеет ретроградную (обратно направленную) орбиту. Из экзопланет за пределами нашей системой в обратном направлении движется Wasp-17b. Она открыта в 2009 г. и находится совсем близко — на расстоянии около 1000 световых лет.

А еще в Млечном Пути встречаются «бездомные» планеты, открытые в начале 2010-х гг. Они начали существование как другие подобные небесные тела, но по какой-то причине сместились с орбиты и больше не вращаются вокруг звезды-родителя, хаотично блуждая по галактике.

https://youtube.com/watch?v=bJO_axU1Ev8

Характеристика Галактики Млечный путь

Наша Галактика Млечный путь относится к спиральным галактикам с перемычкой. Существует древнегреческая легенда, почему она получила именно такое название. Она рассказывает, что титан Кронос ел новорожденных детей, которых рожала ему Рея. Для матери это было большое горе. После смерти пятого ребенок, мать приняла решение уберечь своего последнего сына – Зевса. Вместо младенца, девушка принесла Кроносу завернутый в одеяльце камень. После того, как титан ощупал сверток, он попросил мать покормить ребенка, так как его вес был слишком мал. Рея брызнула на камень молоко, но оно от него отскочило, и расположилось на небе в виде млечного пути. Когда Зевс вырос, он сверг Кроноса и стал главным среди всех богов.

На сегодняшний день Млечный путь способен поглощать другие галактики. Вокруг галактического пространства расположились многочисленные звездные скопления, которые рано или поздно попадают под его влияние и с помощью гравитационных сил затягиваются в рукава. Специалисты заметили, что сейчас Млечный путь поглощает маленькую галактику, расположившуюся в созвездии Стрельца.

Однако такая особенность у Галактики скоро исчезнет. Сегодня уже наблюдается взаимодействие между Млечным путем и Галактикой Андромеды, которая в 1,5 раза больше него. По мнению великих умов через какое-то время произойдет столкновение двух галактических пространств и Андромеда поглотит Млечный путь.

Характеристика Галактики Млечный путь:

• диаметр примерно 100 тысяч световых лет;
• в составе от 200 до 400 миллиардов звезд;
• звезда Солнце от центра Галактики Млечный путь отдалена на 27 тысяч световых лет;
• скорость вращения Солнечной системы вокруг центра 230 км/с. Чтобы совершить полный оборот вокруг центра требуется 235 млн. лет;
• в совокупности все объекты Млечного пути весят 1,5 триллиона солнечных масс.

Знакомясь с основными характеристиками Галактики, нужно учитывать, что из-за больших размеров, в некоторых расчетах могут быть погрешности.

Размеры и структура

Центральную часть Млечного пути занимает ядро, в составе которого насчитываются миллиарды звезд. Размеры ядра Галактики измерить очень сложно, ученые предполагают, что его протяженность несколько тысяч парсек (1 парсека – 30,86 трлн. км). В центре находится черная дыра. Считается, что через середину Млечного пути проходит перемычка. Ее протяженность оценивают в 27 световых лет. По отношению к нашему Солнцу она находится под углом 44. В составе Галактики преобладают звезды, пыль, газ, созвездия. Более молодые образования отдалены от его центральной части.

Вокруг Млечного пути сосредоточено гало. В нем располагаются звездные скопления и карликовые галактики. Эти образования удерживаются гравитационными силами галактического пространства и вращаются вокруг него. В структуру нашей Галактики входит пять основных рукавов – Лебедь, Центавр, Стрелец, Орион, Персей.

Не менее интересным будет узнать, каковы же размеры нашей Галактики. Проведенные расчеты и исследования говорят, что ее диаметр составляет 100 тыс. световых лет, а ширина 1 тыс. световых лет. Несколько лет назад великие умы Канарского института выдвинули предположение, что размер Галактики Млечный путь может составлять 200 тыс. световых лет. А в 2020 году астрофизики в результате своего нового исследования предположили, что длина диаметра может достигать 1 млн. 900 тыс. световых лет. Однако данные расчеты подтверждены не были и пока остаются только теорией.

Спиральные рукава

Рукав представляет собой элемент галактического пространства, в котором сосредоточена большая часть пыли, газа, молодые звезды и даже звездные скопления. Они являются постоянной зоной галактической системы. Рукава имеются только у спиральных галактик, поэтому их часто называют спиральными. Плюс ко всему их структура закрученная, чем-то похожа на спираль.

Как уже было отмечено, в структуре Галактики Млечный путь насчитывается 5 спиральных рукавов. Все свои названия они получили в честь созвездия, в пределах которого расположены, – Лебедь, Орион, Центавр, Стрелец и Персей. Самый большой интерес вызывает рукав Орион, так как именно в нем находится планета Земля и вся Солнечная система. Именно этот рукав изучен лучше всего, но далеко еще не полностью.

Орион является самым маленьким спиральным рукавом в Галактике. В длину он достигает 11 тыс. световых лет, в толщину – 3,5 тыс. Располагается он примерно между Стрельцом и Персеем.

Млечный Путь включает более 200 миллиардов звезд

Определение числа звезд, которые присутствуют в нашей Галактике, является предметом постоянного спора ученых. В связи со сложностями в изучении пространства трудно подсчитать точное количество небесных светил. Более того, задача усложняется тем, что из-за большого количества газа и пыли постоянно происходит образование новых объектов.

На основании последних подсчетов, в Млечном Пути насчитывается от 200 до 400 млрд звезд. Соответственно, вокруг них может вращаться от 800 млрд до 3 трлн планет. Данные постоянно уточняются, поскольку совершенствуется аппаратура для исследования космоса, а также методики вычислений объектов в пространстве.

Сумерки

Если обобщить, ночь – это период времени между заходом и восходом солнца, но, конечно же, с приходом ночи, не становится сразу же непроглядно темно, словно по щелчку кнопки выключателя! Существуют переходные периоды между днем ​​и ночью, которые всем хорошо известны. Я имею в виду сумерки. Они могут быть утренними и вечерними. Большинству фотографов знакомы понятия «золотой час» и «синий час». Это достаточно размытые понятия, по сути, без каких-либо реальных научных обоснований, но для фотографов они являются желанным временам суток с красивым светом до, во время и после восхода или заката солнца. Мы сделаем попытку дать этим понятиям более точное определение, но сначала давайте взглянем на них с научной точки зрения.

Сумерки. Схема

В сумерках можно выделить три вида, определяемых высотой солнца по отношению к горизонту: гражданские, навигационные и астрономические сумерки. Закат и восход солнца — период, когда солнце находится под углом в 0° к горизонту. Чтобы увидеть солнце в это время вам нужно находиться на уровне моря и наблюдать восход солнца (или его заход) над океаном без каких-либо препятствий между вами и линией горизонта. Если вы расположитесь выше, например, на горе, холме или другой возвышенности – вы сможете увидеть восход солнца раньше. И, соответственно, если вы находитесь в низине, вы увидите его позже.

Гражданские сумерки – период, когда солнце находится в положении между 0° и -6° (т.е. на 6° ниже линии горизонта). Навигационные сумерки – когда солнце расположено в положении между -6° до -12° по отношению к горизонту, а астрономические сумерки – в положении между -12° до -18°.

Вечерние сумерки начинаются с гражданских сумерек на закате, продолжаются навигационными и заканчиваются астрономическими сумерками, когда солнце опускается по отношению к горизонту ниже -18°. Именно с этого момента наступает настоящая ночь, позволяющая наблюдать темное ночное небо. Ночь продолжается до рассвета, когда начнется процесс, обратный вечерним сумеркам: астрономические сумерки сменятся навигационными, которые перетекут в гражданские.

Синий и Золотой часы могут перекрывать сразу несколько этапов сумерек, но, упростив, можно считать, что Золотой час – период, когда солнце находится в пределах от 6° над горизонтом до -4° ниже горизонта, а Синий час – от -4° до -6° за горизонтом.

Млечный Путь лучше всего фотографировать в самое темное время ночи – между окончанием астрономических сумерек и началом астрономического рассвета. Этот период ограничен с обеих сторон навигационными сумерками и Синим часом, в течение которых можно снимать самые яркие звезды и планеты, в то время как основная часть Млечного Пути будет вымываться.

Синий час и навигационные сумерки – мое любимое ночное время для начала интервальной съемки, позволяющее заснять звездные трассы и насыщенный синий цвет неба.

NIKON D700 + 14-24mm f/2.8 @ 15mm, ISO 800, 19/1, f/2.8

Место

Окончание астрономических сумерек и начало рассвета может варьироваться в зависимости от времени года и географического расположения вашего местоположения. Чтобы узнать данные об окончании сумерек в месте, где вы находитесь, вам необходимо будет прибегнуть к помощи специальных приложений или астрономического альманаха. Одним из моих любимых приложений для этого является PhotoPills для IPhone. Это мощная программа, достойного аналога которой я, к сожалению, не смог найти на Windows, Mac, Linux, или Android. Однако, для этих платформ есть свои неплохие приложения, например, Photographer’s Ephemeris для Android, Stellarium для Windows, Mac, и Linux. Это отличные инструменты для того, чтобы узнать положение на небе созвездий, планет, Солнца, Луны, и Млечного Пути с привязкой к конкретному месту и дате.

Наша галактика в мифах и легедах

Для большинства из нас, живущих в двадцать первом веке, Галактика Млечный Путь является неуловимым зрелищем. Мы должны оставить наши хорошо освещенные дома и улицы и выйти за пределы наших городов и пригородов в менее населенную среду. Как только световое загрязнение утихнет к незначительному уровню, Млечный Путь можно легко заметить в ясные безлунные ночи.     

Млечный Путь особенно яркий в конце лета и в начале осени в Северном полушарии. Лучшие места для осмотра Млечного Пути находятся в наших национальных и государственных парках, где жилые и промышленные застройки сведены к минимуму.   

До появления электрического или даже газового освещения люди полагались на кратковременные костры, чтобы осветлить свои дома и дороги. Следовательно, их ночное небо, как правило, было гораздо темнее. Столкнувшись с бесчисленными звездными узорами и великолепными полосами рассеянного света Млечного Пути, люди всех культур придумывали мифы, чтобы понять все это.  

Некоторые из древнейших мифов, касающихся Млечного Пути, поддерживаются австралийскими коренными жителями через наскальный рисунок и усные пересказы. Считается, что это наследие насчитывает десятки тысяч лет, когда аборигены «мечтали» о космосе. Млечный Путь сыграл центральную роль арбитра Мировоздания. Приобретя форму большой змеи, галактика сочеталась с земной змеей и тем самым создали они всех существ на Земле.   

Древние греки рассматривали Млечный Путь как брызги молока, которое разлилось из груди богини Геры. В этой легенде Зевс тайно приложил своего сына Геракла к груди Геры, пока она спала, чтобы дать ему его бессмертную силу. Когда Гера проснулась и обнаружила Геракла, она оттолкнула его, заставив молоко распылиться в космосе.  

Китайцы рассматривали Млечный Путь как “серебряную реку”, которая была создана для того, чтобы разделить двух влюбленных. К востоку от Млечного Пути Чжи Ну, девушка-ткачиха, которую отождествляли с яркой звездой Вегой в созвездии Лиры. К западу от Млечного Пути – ее любимый Ниу Ланг, пастух, который был связан со звездой Альтаир в созвездии Орла. 

Их разлучила на противоположных сторонах Млечного Пути мать Чжи Ну, Царица Неба, после того, как услышала об их тайном браке и рождении двоих детей. Однако раз в год им разрешается воссоединяться. На седьмой день седьмого лунного месяца (который обычно совпадает с августом) они встречаются на мосту через Млечный Путь, который делают тысячи сорок.        

Для индейцев кечуа Андского Перу Млечный Путь рассматривался как небесная обитель всевозможных космических существ. Вдоль Млечного Пути размещены бесчисленные темные пятна, которые они идентифицировали с куропатками, ламами, лягушкой, змеей, лисой и другими животными. Ориентация кечуа на темные регионы, а не на сияющую полосу звездного света, кажется, является уникальной среди всех создателей мифов.   

Среди финнов, эстонцев и соседних североевропейских культур Млечный Путь рассматривается как «путь птиц» на ночном небе. Отметив, что птицы сезонно мигрируют по маршруту с севера на юг, они отождествили это с Млечным Путем. Недавние научные исследования показали, что на самом деле птицы этого региона используют Млечный Путь как руководство для своих ежегодных миграций.  

Сегодня мы рассматриваем Млечный Путь как нашу галактическую обитель, где на большой сцене разыгрываются рождения звезд и их смерти, и где различные планеты вращаются вокруг своих звезд. 

История и будущее Млечного Пути

Самой старой звезде, обнаруженной в нашей галактике, HD 140283, астрофизики дают 13,7 миллиарда лет — она только на 100 миллионов лет моложе самой Вселенной. В ту пору галактика развивалась очень бурно. Так как именно в звездах формируются тяжелые элементы вроде кислорода, углерода или железа, первые после Большого Взрыва светила галактики состояли только из гелия и водорода. Без тяжелых веществ, которые играют роль стабилизаторов, новые звезды вырастали очень большими, и существовали считанные миллионы лет до взрыва. По наличию металлов в составе Солнца и газопылевом диске можно сказать точно, что почти все вещество Млечного Пути хоть раз, но было внутри другой звезды.

А что в это время делал сам Млечный Путь? Как и все новые галактики, он активно поглощал разбросанное в пределах своего гало вещество. Этим он занимается и до сих пор. Высокоскоростные газовые облака движутся вокруг галактики и падают на ее диск, обеспечивая материалом для новых звезд. Также в раннем периоде Млечный путь активно поглощал меньшие, карликовые галактики, которые попадались на его пути. Поэтому из множества спутников у галактики осталось лишь 14.

На видео ниже — компьютерная модель столкновения двух галактик, и одна из наиболее качественных на сегодняшний момент.

Но через 4 миллиарда лет спутники ждет поглощение Млечным Путем. Ученые считают, что оно уже началось. Два спутника нашей галактики, которые видны невооруженным глазом — Большое и Малое Магеллановы Облака — прямо сейчас теряют свое вещество, которое наматывается на южный полюс Млечного Пути. Ученые считают, что раньше все галактики-спутники выглядели как одно громадное кольцо, которое распалось во время раскручивания нашей галактики.

Сейчас Млечный Путь принадлежит к «зеленому промежутку» галактик, и находится ровно посередине своего жизненного пути — газ для формирования новых звезд начинает заканчиваться, но сами звезды еще молоды. Однако вырождаться в галактику «красной последовательности» Млечный Путь пока не собирается. После того как он разделается со своими спутниками, его ждет уже известное вам столкновение. После него Млечный Путь и Андромеда объединят свои ресурсы, и их ждет кратковременный рост количества новых звезд.

А дальнейшие перспективы не берутся загадывать даже фантасты. Ведь 5 миллиардов лет, которые требуются для слияния галактик — больше, чем возраст всего живого на текущий момент.

https://youtube.com/watch?v=QUmLohLA0uM

Расположение Земли в Млечным Пути

Земля находится в галактике Млечный Путь. Мы живем в огромном и просторном месте, охватывающем в диаметре 100000-120000 световых лет и примерно 1000 световых лет в ширину. На территории проживает 400 миллиардов звезд.

Сравнительный размер Млечного Пути и крупнейшей из известных галактик IC1101

Такие масштабы галактика получила благодаря необычному рациону – поглощала и продолжает подпитываться другими маленькими галактиками. Например, сейчас на обеденном столе находится Карликовая галактика в Большом Псе, чьи звезды присоединяются к нашему диску. Но если сравнивать с другими, то наша – средняя. Даже соседняя Андромеда вдвое крупнее.

Столкновение галактик

Даже если в галактике Млечный путь будут постоянно образовываться новые звезды, она не сможет увеличиться в размерах, если не будет получать новый материал откуда-то еще. А Млечный путь действительно расширяется.

Ранее мы не были точно уверены, как именно галактике удается расти, но недавние открытия позволили предположить, что Млечный путь является галактикой-каннибалом, то есть в прошлом она поглощала другие галактики и, вероятно, будет делать это снова, по крайней мере, до тех пор, пока какая-нибудь более крупная галактика не поглотит ее.

Используя космический телескоп «Хаббл» и информацию, полученную благодаря сделанным на протяжении семи лет фото, ученые обнаружили звезды у внешнего края Млечного пути, которые движутся особым образом. Вместо того чтобы двигаться к центру или от центра галактики, как другие звезды, они как бы дрейфуют у края. Предполагается, что это звездноескопление – все, что осталось от другой галактики, которая была поглощена галактикой Млечный путь.

Это столкновение, по-видимому, произошло несколько миллиардов лет назад и, скорее всего, оно не последнее. Учитывая ту скорость, с которой мы движемся, наша галактика через 4,5 миллиарда лет столкнется с галактикой Андромеда.