В центре Млечного Пути обнаружены необычные объекты

Невероятные факты

Задумывались ли вы когда-нибудь, насколько большой является Вселенная?

Предположительно возраст Вселенной составляет 13,75 миллиардов лет, а диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 28 миллиардов парсек (93 миллиарда световых лет)

.

Стоит напомнить, что световой год — это единица длины, которую свет проходит за один год, равная чуть меньше 10 триллионам километров.

Наблюдаемая Вселенная состоит из галактик и другой материи, которые мы в принципе наблюдаем с Земли до сих пор, так как свет от этих объектов смог достичь Земли с начала космологического расширения.

При этом слово «наблюдаемая» не говорит о том, что современные технологии позволяют обнаружить радиацию от объектов, а указывает на то, что, в принципе, свет или другие сигналы могут достичь наблюдателя на Земле.

Вот несколько фотографий и изображений, которые помогут вам приблизительно представить масштабы нашей Вселенной

.

Планеты: фото из космоса

1. Это наша Земля

— место, где мы живем.

2. А это наше окружение – Солнечная система.

3. Вот, расстояние между Землей и Луной

в масштабе. Кажется, что это не так далеко.

4. Однако между Землей и Луной могут поместиться все планеты нашей Солнечной системы

.

5. Вот, размер Земли по сравнению с Сатурном

.

6. А это, как бы выглядели кольца Сатурна, если бы они находились вокруг Земли.

7. Вот, как выглядит комета 67P/Чюрюмова-Герасименко

, на которую недавно посадили зонд, по сравнению с Римом или Парижем.

И на фоне Лос-Анджелеса.

Первые знания о Млечном Пути

Представление о Млечном Пути менялось по мере совершенствования технологий. Первую попытку понять строение галактики предпринял Уильям Гершель в конце XVIII века. Тогда, согласно расположению видимых звезд, у него получилась галактика неправильной сферической формы с Солнцем почти в самом центре. Первые астрономы считали, что Млечный Путь — это вся Вселенная.

Вплоть до 20-х годов XX века длились эти споры, пока Эдвин Хаббл, наблюдая за переменными звездами с предсказуемой светимостью, не доказал, что Туманность Андромеды находится за пределами нашей галактики. Помимо осознания того, что Млечный Путь — это не весь космос, люди поняли, что Солнце находится далеко не в центре галактики. Прояснил картину астроном Харлоу Шепли. Он измерил расстояние до шаровых скоплений, и оказалось, что они удалялись в разные стороны от Солнца неравномерно, а это значит, что звезда находится далеко от центра.

Самая большая звезда

14. А это Солнце с поверхности Марса

.

15. Как однажды сказал известный астроном Карл Саган, в космосе больше звезд, чем песчинок

на всех пляжах Земли.

16. Существует множество звезд, которые гораздо больше нашего Солнца

. Только посмотрите, насколько крошечным является Солнце.

17. Самая большая звезда VY Большого Пса

в миллиард раз больше нашего Солнца
.

Структура

Диаметр Галактики составляет около 30 тыс. парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров), при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. После статистического анализа данных исследований, проведённых в рамках миссий APOGEE и LAMOST, исследователи из Канарского института астрофизики пришли к выводу, что диаметр диска Млечного Пути составляет около 200 тысяч световых лет[17].

Галактика содержит, по современной оценке, от 200 миллиардов до 400 миллиардов звёзд. Их основная масса расположена в форме плоского диска. В Галактике Млечный Путь также находится от 25 миллиардов до 100 миллиардов коричневых карликов[18].

По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3·1012 масс Солнца[19], или 6·1042 кг. Оценка, опубликованная в мае 2016 года астрофизиками из Канады, определяет массу Галактики всего в 7·1011 масс Солнца[20]. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.

Диск

Лишь в 1980-х годах астрономы высказали предположение, что Млечный Путь является спиральной галактикой с перемычкой[21], а не обычной спиральной галактикой. Это предположение было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей, чем считалось ранее[22].

По оценкам учёных, галактический диск, выдающийся в разные стороны в районе галактического центра, имеет диаметр около 100 000 световых лет[23]. По сравнению с гало, диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения неодинакова на различных расстояниях от центра. Она стремительно возрастает от нуля в центре до 200—240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу, оказалось, что она в 150 млрд раз больше M☉.

Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и звёздные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких и горячих звёзд. Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его плоскости. Он распределён неравномерно, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднородных по структуре облаков, протяжённостью свыше нескольких тысяч световых лет, к небольшим облакам размерами не более парсека.

Ядро

Основная статья: Галактический центр

В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем

(англ. bulge —
утолщение
), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. Центр ядра Галактики находится в направлении Созвездия Стрельца (α = 265°, δ = −29°)[24][25]. Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 килопарсек (2,62·1017 км, или 27 700 световых лет). В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра (Стрелец A*) (около 4,3 миллиона M☉[26]) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы[27] от 1000 до 10 000 M☉ и периодом обращения около 100 лет и несколько тысяч сравнительно небольших[28]. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям[27]. Существует предположение, что большинство галактик имеет сверхмассивные чёрные дыры в своём ядре[29].

Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звёзд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Как и в большинстве других галактик, распределение массы в Млечном Пути такое, что орбитальная скорость большинства звёзд Галактики не зависит в значительной степени от их расстояния до центра. Далее от центральной перемычки к внешнему кругу обычная скорость обращения звёзд составляет 210—240 км/с. Таким образом, такое распределение скорости, не наблюдаемое в Солнечной системе, где различные орбиты имеют существенно различные скорости обращения, является одной из предпосылок к существованию тёмной материи.

Считается, что длина галактической перемычки составляет около 27 000 световых лет[21]. Эта перемычка проходит через центр галактики под углом 44 ± 10 градусов к линии между нашим Солнцем и центром галактики. Она состоит преимущественно из красных звёзд, которые считаются очень старыми. Перемычка окружена кольцом, называемым «Кольцом в пять килопарсек». Это кольцо содержит большую часть молекулярного водорода Галактики и является активным регионом звездообразования в нашей Галактике. Если вести наблюдение из галактики Андромеды, то галактическая перемычка Млечного Пути была бы яркой его частью[30].

В 2020 году японские астрофизики сообщили об обнаружении в Галактическом центре второй гигантской чёрной дыры. Эта чёрная дыра находится в 200 световых годах от центра Млечного Пути. Наблюдаемый астрономический объект с облаком занимает область пространства диаметром 0,3 светового года, а его масса составляет 100 тысяч масс Солнца. Пока точно не установлена природа этого объекта — это чёрная дыра или иной объект[31].

Рукава

Основная статья: Галактический рукав

Галактика относится к классу спиральных галактик, это означает, что у Галактики есть спиральные рукава

, расположенные в плоскости диска. Диск погружён в
гало
сферической формы, а вокруг него располагается сферическая
корона
. Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тысяч парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем крае рукава, носящего название
рукав Ориона
. Такое расположение не даёт возможности наблюдать форму рукавов визуально. Новые данные по наблюдениям молекулярного газа (СО) говорят о том, что у нашей Галактики есть два рукава, начинающиеся у бара во внутренней части Галактики. Кроме того, во внутренней части есть ещё пара рукавов. Затем эти рукава переходят в четырёхрукавную структуру, наблюдающуюся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики[32].

Гало

В то время как галактический диск содержит газ и пыль, что затрудняет прохождение видимого света, сфероидная компонента таких составляющих не содержит. Активное звездообразование происходит в диске (особенно в спиральных рукавах, являющихся зонами повышенной плотности). В гало звездообразование завершилось. Рассеянные скопления также встречаются преимущественно в диске. Считается, что основную массу нашей галактики составляет тёмная материя, которая формирует гало тёмной материи массой примерно 600 — 3000 миллиардов M☉. Гало тёмной материи сконцентрировано в направлении центра галактики[35].

Звёзды и звёздные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Так как вращение отдельных звёзд происходит несколько беспорядочно (то есть скорости соседних звёзд могут иметь любые направления), гало в целом вращается очень медленно.

Фото галактики Млечный путь

18. Но ничто не может сравниться с размерами галактики. Если уменьшить Солнце до размеров лейкоцита

(белой кровяной клетки), и уменьшить Галактику Млечный путь, используя тот же масштаб, Млечный путь был бы размером с США.

19. Это потому, что Млечный путь просто огромен. Вот, где находится Солнечная система внутри него.

20. Но мы видим лишь очень малую часть нашей галактики

.

21. Но даже наша галактика крошечная по сравнению с другими. Вот Млечный путь в сравнении с галактикой IC 1011

, которая находится на расстоянии 350 миллионов световых лет от Земли.

22. Задумайтесь, на этой фотографии, сделанной телескопом Хаббл, тысячи галактик

, каждая из которых содержит миллионы звезд, каждая со своими планетами.

23. Вот одна из галактик UDF 423, находящаяся на расстоянии 10 миллиардов световых лет

. Когда вы смотрите на эту фотографию, вы глядите на миллиарды лет в прошлое. Некоторые из этих галактик сформировались через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.

24. Но помните, что эта фотография является очень, очень маленькой частью Вселенной

. Это просто незначительная частица ночного неба.

25. Можно вполне уверенно предположить, что где-то есть черные дыры

. Вот размер черной дыры в сравнении с орбитой Земли.

Созвездия Млечного пути

На сегодняшний день учёные выяснили, что Млечный путь проходит через 88 созвездий. Действительно, полоса галактики довольно широкая. Но особенно обширная она в созвездии Стрельца. К тому же, здесь находится центр Млечного пути. Кстати, именно в нём наблюдается точка зимнего солнцестояния.

Созвездия Млечного пути можно увидеть с Земли в зависимости от времени года. Например, одни из них можно наблюдать только летом, а другие зимой. Более того, некоторые видны только из северной части планеты, а другие с южной стороны. Безусловно, сам процесс наблюдения очень интересный.