Галактика Чумацький Шлях: структура, особливості, характеристики, будова
Галактика Чумацький Шлях: структура, особливості, характеристики, будова
Галактика Чумацький Шлях являє для астрономів найбільший інтерес, оскільки в ній розташована Сонячна система, де знаходиться Земля. Всі зірки, які здатний розгледіти людське око без використання додаткової техніки, що знаходяться в цьому скупченні. Астрономи щодня вивчають Чумацький Шлях і здійснюють відкриття, які допомагають скласти загальне розуміння про устрій космосу.
Яку форму має Чумацький Шлях?
Чумацький шлях має форму диска
Едвін Хаббл при спостереженні космосу і вивченні галактик встановив, що вони можуть мати форму двох видів: спіральну і еліптичну. Перші візуально виглядають як обертовий диск, що складається з вигнутих рукавів, щільно прилеглих один до одного. До такого виду належить та Чумацький Шлях.
До винаходу радіотелескопів у людства була відсутня можливість точно визначити розмір і форму галактики. Оскільки в космічному просторі присутній пил, вона перешкоджає проходженню світла від зірок. Це породжує похибки при вивченні. Однак ці телескопи дають змогу спостерігати за радіохвилями, які проходять крізь бувальщина.
Винахід допомогло визначити точну відстань більшості зірок Чумацького Шляху і встановити їх швидкість руху. Після з’єднання даних про кожному об’єкті стало зрозуміло, що всі вони обертаються по спіралі і знаходяться в окремих рукавах.
Чумацький Шлях: головні особливості
Зображення Чумацького Шляху з його супутниками – карликовими галактиками
Одна з основних особливостей галактики криється в її назві. Існує давньогрецька легенда, що титан Кронос поїдав немовлят, які народжувала від нього Рея. Мати дуже горювала з цього приводу, і коли п’ятеро дітей були з’їдені, вона вирішила врятувати Зевса, останнього сина. Рея загорнула в ковдру камінь і віднесла Кроносу. Він обмацав згорток і попросив погодувати немовля, щоб той набрав вагу. Дівчина бризнула на камінь молоком, і той відскочив від нього, розмістившись на небі у вигляді Чумацького Шляху. Коли Зевс виріс, він скинув титану і став головним серед богів.
Інша особливість галактики – здатність поглинати інші. Навколо чумацького шляху поступово рухається кілька зоряних скупчень, що знаходяться в різних сузір’ях. Вони потрапляють під вплив Чумацького Шляху й затягуються в його рукава.
Цікавий факт: прямо зараз Чумацький Шлях поглинає карликову галактику, розташовану в сузір’ї Стрільця.
Однак галактика не завжди буде затягувати менших побратимів. Зараз вона вже взаємодіє з Андромедою, що значно більше за габаритами. Вчені вважають, що через 3-4 млрд років обидві галактики зіткнуться, і Чумацький Шлях буде поглинений.
Основні характеристики і параметри Чумацького Шляху
Зображення Чумацького Шляху з акцентом на центр
Оскільки Сонячна система знаходиться всередині Чумацького Шляху, ця галактика стала першою, яку почали вивчати вчені при появі відповідних технологій. Зараз вона добре вивчена, і більшість параметрів встановлені з максимальною точністю.
Характеристики чумацького шляху виглядають наступним чином:
- відноситься до типу спіральних галактик;
- разом з прилеглими скупченнями входить в Місцеву групу;
- діаметр Чумацького Шляху дорівнює приблизно 100 тисяч світлових років;
- галактика налічує від 200 до 400 млрд зірок;
- Сонце розташоване у віддаленні від центру на 27 тисяч світлових років;
- Сонячна система обертається навколо галактичного центру зі швидкістю 230 км/с;
- загальна маса об’єктів Чумацького Шляху складає півтора трильйонів сонячних мас.
Потрібно розуміти, що з-за великого розміру характеристики можуть мати похибку.
Цікавий факт: Сонце разом з планетами повністю облітає центр галактики за 235 млн років.
Структура і склад Чумацького шляху
Структура Чумацького Шляху
У центрі галактики знаходиться яскраве ядро, що складається з мільярдів зірок. Його розмір важко виміряти, але вчені вважають, що протяжність становить кілька тисяч парсек (1 пар = 30,86 трлн км). Також існує думка, що в центрі Чумацького Шляху розташовується чорна діра.
Через середину галактики проходить перемичку довжиною в 27 тисяч світлових років. Причому вона розташовується під кутом в 44 градуси щодо Сонця. Чумацький Шлях складається переважно із зірок, пилу, газу і сузір’їв. Причому молоді об’єкти віддалені від центру.
Навколо Чумацького Шляху знаходиться темне гало, де присутні карликові галактики і зоряні скупчення. Вони піддаються впливу такого великого об’єкта і обертаються відносно нього.
Рукава рухаються навколо центру, представляючи собою спіральний диск. З-за цього галактика є досить плоскою, якщо спостерігати її збоку. Виділяють п’ять основних рукавів:
- Лебедя;
- Центавра;
- Стрільця;
- Оріона;
- Персея.
Сонячна система розташовується в рукаві Оріона, ближче до внутрішньої сторони.
Розмір
Прийнято вважати, що діаметр Чумацького Шляху складає 100 000 світлових років, а в ширину – 1000 світлових років. Однак кілька років тому вчені з Канарського інституту провели детальне дослідження і встановили, що довжина галактики може становити 200 000 світлових років.
У 2020 році астрофізики завершили нове дослідження, за результатами якого новий діаметр Чумацького Шляху може становити 1 900 000 світлових років. Проте ця інформація ще не підтверджена.
Число зірок – Скільки зірок у Чумацькому шляху?
До складу Чумацького Шляху входить приблизно 400 мільярдів зірок, велика частина з яких знаходиться в прилеглих рукавах. Крім них в галактиці утримуються від 25 до 110 мільярдів бурих карликів. Їх яскравості і розмірів недостатньо, щоб віднести до повноцінних зірок.
Маса
До складу Чумацького Шляху входять мільярди зірок
Навколо Чумацького Шляху, в гало міститься темна матерія, яка і становить більшу частину маси. З-за цього вченим важко обчислити точне значення. У 2009-му році вважалося, що маса галактики становить 6 * 10’42 кг.
Але через 10 років було проведено більш точні дослідження. В 2019-му було доведено, що на протяжності в 130 000 світлових років цей параметр в 2 рази більше.
Диск
Диск Чумацького Шляху
Щоб більш детально вивчити диск Чумацького Шляху, вчені до цих пір розробляють універсальні технології. Завдяки цьому вдається спостерігати об’єкти на великих відстанях і отримувати нові відомості.
Цікавий факт: до 1980-х років не було встановлено, що Чумацький Шлях належить до типу спіральних галактик. Остаточне підтвердження було отримано телескопом Лаймана Спітцера в 2005-му році.
Диск має протяжність в 100 000 світлових років і постійно обертається, причому в певних областях робить це по-різному. У центрі об’єкти знаходяться у статичному стані, але при віддаленні деякі зірки починають рухатися зі швидкістю 200-230 км/з, а то і швидше.
Плоский диск складається переважно з молодих зірок, вік яких не більше декількох мільярдів років. Вік самих же рукавів становить 10 мільярдів років. На відстані від Чумацького Шляху розташовуються більш дорослі об’єкти.
Ядро
Ядро Чумацького Шляху
У центрі Чумацького Шляху розміщене велике кулясте ущільнення довжиною в 27 тисяч світлових років, зване балджем. Імовірно, у ньому розташовуються велика чорна діра Стрілець А і ще одна середніх розмірів. Вони оточені зірками, які й змушують ядро світитися.
Через центр галактики пролягає перемичка, що складається в основному з червоних зірок, є дуже старими. У 2016-му році японські астрономи виявили на відстані в 200 світлових років від неї гігантську чорну діру, маса якої дорівнює ста тисяч Сонць. А через два роки були відкриті 12 систем, що знаходяться поруч з ядром, всередині яких також можуть розташовуватися чорні діри.
Рукава
Рукави Чумацького Шляху
Оскільки Чумацький Шлях – спіральна галактика, у неї є рукави, що лежать в дискової площині. Навколо них знаходиться гало, також зване “короною”. Оскільки Сонячна система знаходиться в рукаві Оріона, всередині диска, вчені не можуть поглянути на його структуру з боку.
Однак сучасні дослідження з використанням властивостей водню допомагають скласти теоретичну картину того, як виглядають рукава. Передбачається, що вони щільно розташовані один до одного, більше того, серед них можуть бути подвійні, мають загальну область. А не так давно астрономи висунули теорію, що Чумацький Шлях може мати четырехрукавную структуру.
Гало
Гало навколо диска
Гало огортає диск Чумацького Шляху і має сферичну форму. Його протяжність у різні боки за оцінками становить від 5 до 10 тисяч світлових років. У ньому знаходяться зірки і скупчення великої віку.
Цікавий факт: раніше вважалося, що найбільш віддалені зірки знаходяться на відстані в 100 000 світлових років від ядра Чумацького шляху. Але нещодавно були виявлені об’єкти в 200 000 світлових років.
Імовірно гало утворилося 12 мільярдів років тому. На це вказують старі скупчення, що включають в себе до мільйона зірок. Всі наявні об’єкти всередині сфери обертаються по витягнутих орбітах, перебуваючи під впливом диска. Вони можуть рухатися в різних напрямках, але їх швидкість завжди невисока. І якщо в останньому міститься чимало газу і пилу, з яких утворюються об’єкти, то в гало вони практично повністю відсутні. З-за цього його структура є повністю сформованою, і в ній не з’являються нові зірки.
Світність
Як і більшість об’єктів у Всесвіті, Чумацький Шлях має певну яскравість, яка дорівнює приблизно 21 m. Таке ж значення вийде, якщо поєднати світло від 10 мільярдів Сонць. Аналогічне світіння випускає лампочка, потужність якої становить 8,3 * 10’36 Вт.
Місце Чумацького шляху у Всесвіті
Чумацький Шлях і інші галактики
У 2015-му році вчені з гавайського Астрономічного інституту вирішили визначити точне розташування Чумацького Шляху у всесвіті. Крім того, що галактика належить Місцевій групі, вона входить в Ланиакею. Це область довжиною в 500 мільйонів світлових років, де знаходяться сотні тисяч зоряних скупчень.
Цікавий факт: маса Ланиакеи в 100 разів більше, ніж у великого скупчення Діви.
Але Ланиакея далеко не найбільший об’єкт у Всесвіті. Вона є лише частиною надскупчення Кита, який, у свою чергу, входить у групу Риб – просторових областей, де зосереджена величезна кількість галактик.
Вчені досі не можуть точно відстежити рух об’єктів всередині Ланиакеи. На даний момент вважається, що Чумацький Шлях поступово йде вглиб скупчення.
Галактика Чумацький Шлях і що її оточує
Приклад галактичної групи
З тих пір, як стався Великий Вибух, і утворився Всесвіт, всі об’єкти в просторі знаходяться в безперервному русі. Деякі є настільки древніми, що вже встигли пройти більшу частину свого шляху, а інші ще тільки починають формуватися.
Всього лише кілька століть тому астрономи вважали, що Молочний Шлях – це і є Всесвіт, і за його межами немає нічого. Але винахід більш сучасних телескопів дозволило дізнатися, що існують і інші галактики.
Чумацький Шлях оточують об’єкти, що входять до складу Місцевої групи. Найбільшою з них вважається Андромеда, розміри якої в два рази більше. Також на віддалі знаходиться спіральна галактика Трикутника. Навколо цих об’єктів розташовуються їхні супутники. Вони представлені у вигляді карликових скупчень, які рухаються навколо.
До складу Місцевої групи також входять неправильні й еліптичні галактики, що лежать в певних сузір’ях.
Клас і загальна будова
Зображення Чумацького Шляху з вираженими рукавами
По класу Чумацький Шлях відноситься до спіральними галактиками з пролягає через центр перемичкою. Даний тип вважається найбільш поширеним у Всесвіті. Спіральні складають приблизно 56% від загальної кількості галактик, і 65% з них мають перемичку.
У центрі Чумацького Шляху розташовується активне ядро, що випускає в простір велика кількість енергії. Навколо нього зосереджений диск, що складається з газу, пилу та об’єктів, що обертаються на великій швидкості. Біля центру розташовується балдж, через який проходить перемичка. Він складається з великої кількості гігантських зірок.
Цікавий факт: балдж є самою яскравою складовою Чумацького Шляху, але з Землі його світла не видно з-під рукавів.
Через балдж проходить перемичка, до якої прикріплені рукава. В ній зосереджено велику кількість газу, з-за чого тут досі з’являються нові зірки. Об’єкти всередині рукавів обертаються з різними швидкостями, причому ту область, де розташовується Сонячна система, можна назвати самою спокійною. Тут відсутні великі скупчення галактичної пилу, які негативно впливають на зірки і планети.
Навколо видимого диска Чумацького Шляху розташовується гало – гігантська сферична область, в якій зустрічаються разові скупчення. Вони також рухаються відносно центру галактики, але набагато повільніше та хаотичніше, ніж об’єкти всередині диска. Не так давно астрономи встановили, що скупчення всередині гало – це колишні карликові галактики, які поглинув Чумацький Шлях.
Теоретичні моделі нашої галактики
Едвін Хаббл, який вніс великий внесок у вивчення космосу
Ще в давнину вчені вважали, що зірки на нічному небі є частиною єдиного цілого, і усі вони рухаються під взаємним впливом. Однак технологій того часу не вистачало, щоб побудувати точну модель галактики. Лише в 1700-му році Вільям Гершель зміг довести, що Чумацький Шлях має форму диска.
У другій половині XIX століття астроном Якобус Корнели Каптейн склав теоретичну модель галактики. Її протяжність склала 70 тисяч світлових років. Також вчений встановив, що Сонячна система не біля ядра, а в стороні від нього.
У першій половині XX століття Едвін Хаббл визначив, що галактики рухаються в просторі. Також він розділив їх на спіральні й еліптичні. Даних відомостей вистачило, щоб у майбутньому визначити тип Чумацького Шляху і скласти його модель, яка є максимально достовірною.
Місце Сонця в галактиці
Розташування Сонця в галактиці
Як вже говорилося вище, Сонячна система розташовується не в ядрі Чумацького Шляху. Сонце з’явилося між рукавами Стрільця і Персея. Їх спіральні гілки віддалені на 4 тисячі світлових років.
Сонячна система розміщується ближче до краю галактичного диска, ніж до центру. Її віддалення від останнього становить приблизно 28 тисяч світлових років. Сонце поступово рухається навколо ядра Чумацького Шляху, і на повний оборот сягає понад 220 млн років. Це говорить про те, що Земля з моменту появи обігнула галактику приблизно 30 разів.
Сонце знаходиться в тій області Чумацького Шляху, де спіральні гілки і світила рухаються з однаковою швидкістю. Через це зірка і планети не піддаються безперервному впливу газу, пилу та інших речовин. Вчені вважають, що Сонячній системі дуже пощастило з’явитися саме в цій області, адже інакше існування живих істот на Землі було б неможливим.
Розташування зірок
Зображення Чумацького Шляху з акцентом на зірки
Будь-які зірки, які здатний розглянути людське око на небі, знаходяться в області рукава Оріона. Як правило, при хорошому освітленні можна розгледіти приблизно 9 тисяч зірок.
Велика кількість світил розташовується в центрі галактики, саме тому він випускає такий яскравий світ. Далі по диску розподіляються більш молоді об’єкти, що входять до складу різних сузір’їв і відносяться до одного з рукавів.
В гало також є зірки, але їх кількість дуже мало в порівнянні з тими, що “мешкають” в центрі. Якщо скупчення в рукавах можуть нараховувати по кілька мільярдів, то в темній області рахунок йде на мільйони. Причому основна частина зірок в гало вже прожила більшу половину свого життя, і вони вважаються дуже старими.
Історія і майбутнє Чумацького Шляху
За оцінками, Чумацькому Шляху більше 13 мільярдів років
Вчені не можуть назвати точний вік Чумацького Шляху, але галактика вважається досить давньою. Доказом того є зірка HD 140283. Вона знаходиться в її області і лише на 100 млн років молодше, ніж Всесвіт.
Було встановлено, що всі речовини, які знаходяться в просторі Чумацького Шляху і входять до складу його світил, вже раніше належали іншим зіркам. Однак останні проіснували недовго і вибухнули. Викинуті в атмосферу гази поступово притягувалися, поки не утворили галактику.
Коли Чумацький Шлях сформувався, він зайнявся поглинанням своїх супутників – карликових галактик. Навіть зараз його південний полюс поступово витягує гази з обох Магелланових хмар.
За даними вчених, галактика вже прожила половину відведеного їй часу. В її областях практично не залишилося газу для формування нових зірок. Однак останні ще досить молодий, тому зможуть існувати довгий час. Очікується, що гаснути світила почнуть приблизно через 5 млрд. років. І тоді Чумацький Шлях почне зближуватися з Андромедою. Обидві галактики здійснять взаємне поглинання, проте із-за великих розмірів у останньої більше шансів вийти переможцем з цього протистояння.
Але астрономи не гарантують, що події будуть розвиватися за цим сценарієм. Враховуючи, що до них ще кілька мільярдів років, за цей період часу все може кардинально змінитися.
Міфологія
У багатьох культурах є свої міфи про появу Чумацького Шляху
У міфологіях різних країн є свої легенди про появу Чумацького Шляху. У деяких арабських державах є історія про бога Ваагне, який вкрав солому у Баршама і втік від нього на небі. Тікаючи, він поступово втрачав гілки і травинки, які й утворили галактику.
В Угорщині вірять в те, що зірки Чумацького Шляху – це іскри з-під копит коня Атілли, який спустився з неба, щоб допомогти секеям. В Індії є повір’я, що галактика утворилася в результаті того, що рожева корова пролила молоко на небо. В Китаї і Японії є міфи, що Чумацький Шлях – це ріка, що розлилася по небу. У маорійського міфології його вважали човном, на якій Боги пливуть по небу.
Індіанці були переконані, що галактика складається з попелу. Його спеціально розсипала дівчина, яка хотіла показати воїнам дорогу додому. У Фінляндії вірили, що Чумацький Шлях утворився в результаті пташиних польотів по небу. Також і інші країни нерідко пов’язують появу галактики з пернатими і їх можливістю літати.