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

Млечный Путь (так называется наша галактика) представляет для астрономов особый интерес.  Именно здесь находится Солнечная система и, собственно, наш дом – Земля. Здесь также сконцентрированы все звезды, которые может разглядеть человек невооруженным глазом. Ежедневно астрономы делают новые открытия, исследуя нашу галактику. Каковы ее размер и масса, сколько в ней звезд, как она образовалась и что с ней произойдёт через миллиарды лет, вы узнаете из этой статьи.

История открытия

По мере изучения космоса стало ясно, что небесные тела вращаются вокруг определенного центра. К примеру, Луна вращается вокруг Земли. Наша и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Следовательно, появлялся справедливый вопрос: не вращается ли Солнце вокруг какой-то большей звездной системы?

Открытие Галилея

Галилео Галилей – итальянский математик, физик, астроном, оказавший огромное влияние на развитие науки о звездах. Еще в начале XVII века он соорудил телескоп, который включал в себя выпуклый объектив и вогнутый окуляр. Этот телескоп позволял добиться трехкратного увеличения. Вскоре более усовершенствованный телескоп Галилея давал 32-кратное увеличение. Примечательно, что название увеличительного аппарата «телескоп» ввел в научный обиход именно Галилей.

Cколько живут звезды читайте в отдельном материале.

Наблюдения в телескоп показали, что Луна покрыта возвышенностями и кратерами. Ученый объяснил происхождение так называемого пепельного света Луны, либрацию, обнаружил наличие спутников Юпитера.

Также он доказал, что Млечный Путь – это множество звезд. Однако наблюдения Галилея не прояснили происхождения нашей галактики и самого главного: являются ли они подобными Солнцу.

Открытие Уильяма Гершеля

Английский ученый У. Гершель в 18 веке занялся подсчетом звезд на ночном небе. Он обнаружил большой круг, которому дано наименование «галактический экватор», разделяющий видимую часть небесной сферы на 2 равные части. В нем количество звезд было максимальным. Оказалось также, что количество светил увеличивается по мере приближения того или иного участка неба к «галактическому экватору». Так удалось доказать, что все космические тела, доступные наблюдателю, образуют одну большую систему, которая является сплюснутой к экваториальной зоне.

Гершелю даже удалось нарисовать схему Млечного Пути. Она получилась у него в виде вытянутого облака неправильной формы. Солнце находилось внутри этого кольца. Так себе представляли нашу галактику Млечный Путь все ученые даже до начала ХХ в.

Детальное описание нашей галактики было сделано голландским астрономом Я. Каптейном в 1920 г. Он описал его максимально похоже на то, которое известно нам сегодня.

Основные характеристики и параметры Млечного Пути

Одна из главных особенностей нашей галактики – способность поглощать другие скопления. Вокруг Млечного Пути движется несколько галактик, попадающих под его влияние и затягивающихся в его рукава. На данный момент Млечный Путь поглощает небольшую галактику в созвездии Стрельца.

Однако наша галактика взаимодействует и с Андромедой – значительно большим по размерам звездным скоплением. Через несколько миллиардов лет Млечный Путь будет поглощен им.

Основные характеристики Млечного Пути такие:

• относится к спиральным галактикам;
• является элементом Местной группы с другими звездными скоплениями;
• диаметр – около 100 тыс. св. лет;
• количество звезд – 200 – 400 миллиардов;
• расстояние Солнца от центра – 27 тыс. св. лет;
• скорость вращения Солнечной системы вокруг центра – около 230 км/с;
• масса – примерно в 3 триллиона раз больше массы Солнца;
• возраст – приблизительно 13,7 млрд. световых лет.

Масса

Узнать, сколько весит такой громадный объект во Вселенной, помогли расчеты. За основу было взято количество звезд в нашей галактике – как минимум 200 млрд, и предположено, что каждая из них весит столько, сколько Солнце. Общая их масса составляет 4% галактической. Газ (водород и гелий) весят в 3 раза больше, чем все 200 млрд звезд. Остальная масса приходится на темную материю. Итого Млечный Путь весит как минимум столько, сколько 3 трлн. Солнц. В тоннах это будет примерно 6*10³⁹.

Размер

Размер Млечного Пути – свыше 100 тыс. световых лет в диаметре, или более 940 квадриллионов километров. Толщина Галактики – около 1000 световых лет.

В 2020 году ученые сообщили, что диаметр Галактики может достигать 1,9 млн. световых лет. Такая информация еще не подтверждена.

Сколько звезд

Точное количество звезд в Галактике не установлено. По нынешним оценкам, их от 200 до 400 миллиардов. Предполагается также, что в Млечном Пути находится до 100 млрд. коричневых карликов. Это промежуточные между звездами и планетами объекты. Их масса меньше солнечной в 13 – 77 раз.

В недрах коричневых карликов поддерживаются термоядерные реакции. Однако их мощность не сопоставима со светимостью такого небесного тела. Кроме того, они постепенно сжимаются и тускнеют. Наиболее холодные коричневые карлики имеют температуру, сравнимую с земной, а наиболее горячие нагреты до 2800 градусов по Кельвину.

Светимость

Полная светимость Галактики равна примерно 20 млрд. светимостей Солнца. В абсолютных показателях это невообразимая мощность – порядка 8∙10³⁶ Вт. Звездная величина Млечного Пути равна –21.

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.

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

Структура и состав Млечного Пути

Даже по приближенным расчетам, в нашей галактике не менее 200 миллиардов звезд. Преимущественное большинство их локализовано в зоне с формой сплющенного диска.

Ядро

В центральной части Галактики есть утолщенная зона – балдж. Его диаметр – 8 тысяч парсек, он представляет собой звездное скопление эллипсоидной формы. Середина ядра расположена в созвездии Стрельца. Солнце удалено от него примерно на 8500 парсек, или 27,7 тыс. св. лет, или же на 262 квадриллиона километров.

По-видимому, в рассматриваемой зоне находится огромная черная дыра. Ее масса в 4 млн раз больше массы Солнца. Вокруг нее обращается еще один подобный массивный объект, тяжелее солнца в 1000 – 10000 раз, а также несколько тысяч черных дыр помельче, с периодом вращения около сотни лет. Воздействие гравитации от этого центра заставляет близко расположенные от центра звезды вращаться по особым орбитам. Астрономы допускают, что практически все звездные скопления  во Вселенной обращаются вокруг черных дыр.

В рассматриваемых участках Млечного Пути сконцентрировано много звезд. Например, только в одном кубическом парсеке этой области их находится несколько тысяч. Масса галактики распределяется так, что скорость обращения на орбите светил не зависит от того, насколько они удалены от центра. Обычная скорость обращения космических объектов здесь доходит до 240 км/с.

В 2016 г японские ученые обнаружили в центре галактики еще одну огромную черную дыру. Размеры этого объекта вместе с облаком – около 0,3 световых лет, а вес – 100 тыс. солнечных масс.

Исследования структуры Млечного пути продолжаются, и, по-видимому, ученые удивят нас новыми открытиями.

Перемычка

Длина этой части Галактики примерно 27 тыс. св. лет. Этот объект проходит сквозь ее  центр под углом 44° относительно границе между Солнцем и центром. Здесь наблюдаются в основном «красные» звезды. Их возраст значительно больше солнечного. Вокруг перемычки находится «Кольцо в пять килопарсек». В нем преобладает молекулярный водород, который является источником образования звезд.

В конце ХХ в. ученые предположили, что Млечный путь – это спиралеподобная галактика, имеющая перемычку. В 2005 г. с использованием мощного телескопа эта гипотеза подтвердилась. Более того, было установлено, что перемычка имеет значительно больший диаметр, нежели это считалось раньше.

Диск

Диаметр диска Галактики – примерно 100 тыс. св. лет. Он вращается намного быстрее, чем гало, и, причем, на разных скоростях. Вблизи черной дыры она приближается к нулю, а вот на удалении примерно 2 тыс. световых лет возрастает до 240 км/с. Затем скорость немного уменьшается, а затем увеличивается до указанного уровня и остается неизменной. Масса галактического диска в 150 миллиардов раз больше массы Солнца.

Вблизи диска находятся молодые звезды (возраст таких объектов не более нескольких миллиардов лет). Молодые космические тела образуют плоскую составляющую, среди них много объектов с высокой температурой. Вблизи плоскости диска находится основное количество газа в виде газовых облаков. Небольшие облака имеют диаметр около одного парсека. Гигантские газовые объекты располагаются во вселенском пространстве на протяжении тысяч световых лет.

Спиральные рукава

Поскольку Млечный Путь относится к спиралевидным звездным скоплениям, у нее есть рукава. Они располагаются в плоскости диска. Сам же диск находится в короне. Существуют такие рукава:

• Лебедя;
• Персея;
• Ориона;
• Стрельца;
• Центавра.

С внутренней стороны рукава Ориона размещено Солнце. Оно вращается вокруг ядра со скоростью – примерно 230 км/с. Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает примерно за 240 миллионов лет.

Гало

Эта часть имеет форму шара и выходит за его границы примерно на 5 – 10 световых лет. Температура гало – 500 тысяч градусов Кельвина. В его составе – старые, малые, малояркие звезды, а также шаровые скопления. Подавляющее большинство таких скоплений расположены ближе 100 тысяч световых лет от центра Млечного Пути, но некоторые шаровые скопления находятся на расстоянии более 200 тысяч световых лет от галактического центра. Центр симметрии гало полностью совпадает с центром диска Галактики.

Звезды в этой области могут встречаться как одиночные, так и в составе скоплений, по несколько миллионов каждое. Их возраст обычно превышает 12 млрд. лет. Здесь процессы звездообразования завершились и в основном встречается темная материя.

Объекты, входящие в гало, движутся по весьма вытянутым орбитам. В целом эта область вращается медленно. Отдельные звезды имеют и вовсе хаотичное движение.

Расположение Солнечной системы в галактике

Результаты последних исследований говорят о том, что расстояние от Солнца до центра галактики примерно 27 тыс. св. лет. Предварительные оценки свидетельствуют, что наша дневная звезда находится примерно в 35 тыс. св. лет от зоны перемычки.

Астрономам удалось изучить в окрестностях Солнца участки вокруг двух рукавов – Персея и Стрельца. Они удалены от нашей планеты приблизительно на 3 тысячи световых лет. Наша дневная звезда находится в центре между этими образованиями.

Скорость обращения Солнца вокруг галактического центра почти такая же, как скорость волны уплотнения, образующей рукава. Это связано с тем, что оно находится в так называемом коротационном центре. Для Земли такое расположение Солнца в галактике критически важно для возникновения и поддержания жизни. Спиральные рукава продуцируют мощнейшее излучение, способное убить все живое. От него не смогла бы спасти ни одна атмосфера. Выходит, нам посчастливилось, что мы живём в таком месте Млечного пути, которое защищено и удалено от космических катаклизмов.

Место Млечного пути во Вселенной

Гавайские астрономы определили наши космические координаты. Млечный Путь является частью огромного сверхскопления галактик Ланиакея. Сверхскопления – это крупнейшие структуры в космосе. Они состоят из локальных скоплений и массивных кластеров. В каждом из них находятся сотни галактик. Все они связаны между собой.

В Ланиакее находится сверхскопление Девы. Составной его частью является Местная группа с Великим аттрактором. В Местной группе находится Млечный путь. Ланиакея является частью комплекса Рыб-Кита. Астрономы пока не могут изучить движение объектов в Ланиакее. Предполагается, что наша галактика Млечный Путь постепенно направляется вглубь этого скопления.

Галактика Млечный Путь и что ее окружает

С момента Большого взрыва и образования космоса все в нем постоянно движется. Некогда ученые предполагали, что Млечный путь – это и есть вся Вселенная, и что за его границами нет ничего.

С использованием современных телескопов удалось пролить свет на вопрос, что же окружает нашу галактику. Ее «соседями» являются объекты Местной группы, крупнейшее из которых – туманность Андромеды. Несколько дальше находится туманность Треугольника. Вокруг них находятся спутники – карликовые скопления.

В Местной группе также находятся эллиптические и неправильные галактики. Все они расположены в определенных созвездиях.

Столкновение Млечного пути и Андромеды

Млечный путь не только вращается. Любой космический объект во Вселенной движется по собственной заданной траектории. Согласно расчетам, примерно через 4 миллиарда лет наш космический дом столкнется с туманностью Андромеды. Оба объекта сближаются со скоростью 120 км/с. Интересно, что для наблюдателя из этой галактики Земля находилась бы в созвездии Малого Пса.

Проявления самого столкновения будут происходить медленно и неизвестно смогут ли быть замечены земными наблюдателями. Практически исключено любое непосредственное воздействие этого космического события на Солнце.

Вероятно, что Солнечная система может быть целиком отброшена из новообразованной галактики. Так она станет межгалактическим объектом. Для Солнечной системы это не вызовет никаких негативных моментов. Разве что для земного наблюдателя поменяется звездное небо: оно не будет таким красивым. Изменятся и созвездия Млечного Пути. Не будет никаких последствий и для всего живого, ведь от космического излучения хорошо защищает земная атмосфера. Для жизни гораздо более важна эволюция Солнца.

Эволюция и будущее галактики

Возраст Млечного Пути «почтенный»: наиболее старая его звезда имеет возраст приблизительно 13,7 миллиарда лет. Предположительно она «всего лишь» на 100 млн. лет моложе Вселенной. На этом этапе галактики развивались очень бурно, и в них возникали тяжелые элементы – такие, как углерод, кислород и прочие. Если бы их не было, то звезды Млечного Пути разрастались бы до внушительных размеров и выгорали за несколько миллионов лет.

В то же время Млечный путь поглощал вещество, которое находилось в пределах гало. Этот процесс происходит и до сих пор. Газовые облака, попадая в диск, являются строительным материалом для новых звезд. На ранних этапах развития Млечный Путь поглощал другие галактики помельче.

Млечный Путь «прожил» только половину своей жизни: звезды еще молоды, но для рождения новых заканчивается газ. Пока ученые не обнаружили признаков того, что наша галактика превращается в галактику красной последовательности.

Сегодня уже началось поглощение Млечным путем Большого и Малого Магелланового облака. Они буквально наматываются на южный полюс скопления. Известно точно, что Млечный путь объединится с Андромедой при столкновении.

При столкновении наша галактика никуда не исчезнет, а планеты Млечного Пути не уничтожатся. Он просто станет частью другого скопления. Впрочем, даже фантасты не возьмутся загадывать столь отдаленные во времени перспективы: это на много больший временной отрезок, чем существует жизнь на планете.

Мифология

Древние мифы по-разному описывают эволюцию Вселенной.

Армянская

Предок армян – божество Ваагн украл у предка ассирийцев солому и убежал на небо. Когда же он шел по нему, то его соломинки падали, и из них образовался небесный след. И сегодня по-армянски наша галактика называется «дорогой соломокрада». Такие же рассказы о рассыпанной соломе есть в арабской, еврейской, персидской, турецкой мифологии.

Венгерская

Согласно древней легенде, Аттила снизойдет на землю по Млечному Пути, если почувствуют себя в опасности. Искры же появились в результате ударов от копыт

Греческая

Легенда повествует о том, что когда Гера кормила своим молоком Геракла, то по небу разлилось материнское молоко. Вскоре Гера узнала, что она кормила грудью не своего сына, а незаконнорожденного сына Зевса и женщины, жившей на Земле. Она отбросила ребенка, а пролившееся молоко стало основанием для названия нашей галактики.

Другая легенда рассказывает о Рее – жене Кроноса. Он поедал собственных детей, потому что он не хотел, чтобы сбылось предсказание, когда он будет свергнут сыном. Рея же думала, как спасти только что родившегося Зевса. Она одела камень младенческой одеждой и дала его Кроносу. Он попросил ее накормить малыша, перед тем, как он проглотит его. Молоко пролилось из груди на камень, из-за чего и образовался Млечный Путь.

Индийская

Индийцы считали, что Млечный путь возник от молока красной коровы, которая каждый вечер проходит по небу. В «Ригведе» говорится о священной дороге Арьямана. В «Бхагавата-пуране» говорится о животе небесного дельфина.

Восточная мифология

Вьетнамцы, китайцы, японцы сравнивают галактику с серебряной рекой. Китайцы также называют звездное скопление «желтой рекой».

Мифология коренных народов Северной Америки

Эскимосские мифы говорят о пути, усеянном пеплом, который появился, когда девушка рассыпала его по небу. Она сделала это, чтобы люди могли ночью найти дорогу. Эскимосы говорят о следах ворона – Творца мира, который шел по небу. Чероки же считали, что Млечный Путь образовался в то время, когда охотник украл у другого жену, а ее собака ела кукурузную муку и рассыпала ее по небу. Интересно, что такой же сюжет есть у племен, проживающих в районе пустыни Калахари.

Млечный Путь – одна  из наиболее изученных галактик. Несмотря на это, она таит в себе еще много тайн и загадок. Развитие космических технологий и исследования астрономов помогут жителям Земли подробнее изучить наш космический дом.