До известна степен знаем повече за далечните звездни системи, отколкото за нашата собствена Галактика - Млечния път. Неговата структура е по-трудна за изучаване от структурата на други галактики, защото трябва да я изучавате отвътре и много не е толкова лесно да се види. Междузвездните облаци прах поглъщат светлина от безброй далечни звезди.
Едва с развитието на радиоастрономията и появата на инфрачервените телескопи учените са успели да разберат как работи нашата Галактика. Но много подробности остават неясни и до днес. Дори броят на звездите в Млечния път е приблизително изчислен. Най-новите електронни справочници изброяват номера от 100 до 300 милиарда звезди.
Не толкова отдавна се смяташе, че нашата Галактика има 4 големи рамена. Но през 2008 г. астрономите от Университета в Уисконсин публикуваха резултатите от обработката на около 800 000 инфрачервени изображения, направени от космическия телескоп Spitzer. Техният анализ показа, че Млечният път има само две рамена. Що се отнася до останалите ръкави, те са само тесни странични клони. И така, Млечният път е спирална галактика с две рамена. Трябва да се отбележи, че повечето от познатите ни спирални галактики също имат само две рамена.
„Благодарение на телескопа„ Спицър “имаме възможността да преосмислим структурата на Млечния път - каза астрономът Робърт Бенджамин от Университета в Уисконсин по време на конференцията на Американското астрономическо общество. „Ние усъвършенстваме нашето разбиране за Галактиката по същия начин, както преди векове, когато откривателите обикаляха целия свят, те усъвършенстваха и преосмислиха предишните идеи за това как изглежда Земята.“
От началото на 90-те години на XX век наблюденията, извършени в инфрачервения диапазон, променят все повече нашите познания за структурата на Млечния път, защото инфрачервените телескопи позволяват да се гледа през облаци от газ и прах и да се види какво е недостъпно за конвенционалните телескопи.
2004 г. - Възрастта на нашата Галактика се оценява на 13,6 милиарда години. Възникна малко след Големия взрив. В началото това беше дифузен газов балон, съдържащ предимно водород и хелий. С течение на времето се превърна в огромна спирална галактика, в която живеем сега.
основни характеристики
Промоционално видео:
Но как продължи еволюцията на нашата галактика? Как се разви - бавно или, напротив, много бързо? Как беше наситена с тежки елементи? Как са се променили формата на Млечния път и неговият химичен състав в продължение на милиарди години? Учените все още не са дали подробни отговори на тези въпроси.
Нашата галактика е дълга около 100 000 светлинни години, а средната дебелина на галактическия диск е около 3000 светлинни години (дебелината на изпъкналата й част - издутината - достига 16 000 светлинни години). Въпреки това, през 2008 г. австралийският астроном Брайън Генслер, след като анализира резултатите от наблюденията на пулсари, предположи, че галактическият диск вероятно е два пъти по-дебел, отколкото обикновено се смята.
Голяма или малка е нашата галактика според космическите стандарти? За сравнение, мъглявината Андромеда, най-близката голяма галактика до нас, е с приблизително 150 000 светлинни години.
В края на 2008 г. изследователите установиха чрез радиоастрономични методи, че Млечният път се върти по-бързо, отколкото се смяташе досега. Съдейки по този показател, неговата маса е приблизително един и половина пъти по-висока, отколкото се смяташе. Според различни оценки тя варира от 1,0 до 1,9 трилиона слънчеви маси. Отново за сравнение: масата на мъглявината Андромеда се оценява на най-малко 1,2 трилиона слънчеви маси.
Структура на галактиките
И така, Млечният път не отстъпва по размер на мъглявината Андромеда. „Вече не трябва да се отнасяме към нашата галактика като към малката сестра на мъглявината Андромеда“, каза астрономът Марк Рийд от Смитсоновския център по астрофизика към Харвардския университет. В същото време, тъй като масата на нашата Галактика е по-голяма от очакваното, нейната гравитационна сила също е по-висока, което означава, че вероятността от сблъсък с други галактики в нашата околност се увеличава.
Черна дупка
Нашата галактика е заобиколена от кълбовиден ореол, който достига 165 000 светлинни години. Понякога астрономите наричат ореола „галактическата атмосфера“. Съдържа приблизително 150 кълбовидни клъстери, както и малък брой древни звезди. Останалата част от пространството на ореола е изпълнена с разреден газ, както и с тъмна материя. Масата на последната се оценява на около трилион слънчеви маси.
Спиралните рамена на Млечния път съдържат огромни количества водород. Тук продължават да се раждат звездите. С течение на времето младите звезди напускат раменете на галактиките и "мигрират" към галактическия диск. Въпреки това, най-масивните и най-ярките звезди не живеят достатъчно дълго, поради което нямат време да се отдалечат от родното си място. Неслучайно раменете на нашата Галактика светят толкова ярко. По-голямата част от Млечния път се състои от малки, не особено масивни звезди.
Централната част на Млечния път се намира в съзвездието Стрелец. Тази област е заобиколена от тъмни облаци газ и прах, отвъд които не се вижда нищо. Едва от 50-те години на миналия век, използвайки средствата на радиоастрономията, учените успяха постепенно да видят какво се крие там. В тази част на Галактиката е открит мощен радиоизточник, наречен Стрелец А. Наблюденията показват, че тук е концентрирана маса, надвишаваща масата на Слънцето с няколко милиона пъти. Най-приемливото обяснение на този факт е възможно само: в центъра на нашата Галактика има черна дупка.
Сега по някаква причина тя си направи почивка и не проявява особена активност. Притокът на материя тук е много оскъден. Може би с течение на времето черната дупка ще има апетит. Тогава той отново ще започне да абсорбира завесата от газ и прах, който го заобикаля, и Млечният път ще се присъедини към списъка на активните галактики. Възможно е преди това в центъра на Галактиката да започнат енергично да излизат звезди. Такива процеси вероятно ще се повтарят редовно.
2010 г. - Американските астрономи, използващи космическия телескоп „Ферми“, предназначен да наблюдава източниците на гама-лъчение, откриха две загадъчни структури в нашата Галактика - два огромни мехурчета, излъчващи гама-лъчение. Всеки от тях е средно с диаметър 25 000 светлинни години. Те се разпръскват от центъра на Галактиката в северна и южна посока. Може би говорим за потоците от частици, които някога са били излъчвани от черна дупка в средата на Галактиката. Други изследователи смятат, че говорим за газови облаци, които избухнаха, когато се родиха звездите.
Няколко галактики джуджета са разположени около Млечния път. Най-известните от тях са Големите и Малките Магеланови облаци, които са свързани с Млечния път чрез един вид водороден мост, огромен поток газ, който се простира зад тези галактики. Наречен е „Магеланов поток“. Той обхваща около 300 000 светлинни години. Нашата галактика непрекъснато поглъща най-близките галактики джуджета, по-специално галактиката Стрелец, която се намира на 50 000 светлинни години от галактическия център.
Остава да добавим, че Млечният път и мъглявината Андромеда се движат един към друг. Вероятно след 3 милиарда години и двете галактики ще се слеят заедно, за да образуват по-голяма елиптична галактика, която вече е наречена „Млечен мед“.
Произходът на Млечния път
Дълго време се смяташе, че Млечният път се формира постепенно. 1962 г. - Олин Егген, Доналд Линден-Бел и Алън Сандждж предлагат хипотеза, която става известна като ELS модел (кръстен на първоначалните букви на фамилните им имена). Според нея хомогенен облак от газ веднъж бавно се завъртял на мястото на Млечния път. Приличаше на топка и беше с размери приблизително 300 000 светлинни години и се състоеше предимно от водород и хелий. Под въздействието на гравитацията протогалаксията се сви и стана плоска; в същото време въртенето му се ускори забележимо.
Мъглявината на Андромеда
В продължение на почти две десетилетия този модел отговаряше на учените. Но новите наблюдения показаха, че Млечният път не би могъл да възникне по начина, по който теоретиците го диктуват.
Според този модел първо се образува ореол, а след това галактически диск. Но дискът съдържа и много древни звезди, например червения гигант Арктур, чиято възраст е повече от 10 милиарда години, или многобройни бели джуджета на същата възраст.
Кълбовидни клъстери са открити както в галактическия диск, така и в ореола, които са по-млади, отколкото предполага моделът ELS. Очевидно те са погълнати от нашата по-късна Галактика.
Много звезди в ореола се въртят в различна посока от Млечния път. Може би и те някога са били извън Галактиката, но след това са били привлечени в този „звезден водовъртеж“- като случаен плувец във водовъртеж.
1978 Леонард Сиърл и Робърт Зин предлагат собствен модел за формиране на Млечния път. Тя беше определена като „модел SZ“. Сега историята на Галактиката стана много по-сложна. Не толкова отдавна, в съзнанието на астрономите, нейната младост беше описана толкова просто, колкото според мнението на физиците, праволинейно транслационно движение. Механиката на случващото се беше ясно видима: имаше хомогенен облак; тя се състоеше само от равномерно разпространение на газ. Нищо, поради присъствието си, не усложнява изчисленията на теоретиците.
Сега, вместо един огромен облак във виденията на учените, се появиха няколко малки, фантастично разпръснати облаци наведнъж. Сред тях бяха звездите; те обаче се намирали само в ореола. Всичко вътре в ореола кипеше: облаците се сблъскаха; газовите маси бяха смесени и уплътнени. С течение на времето от тази смес се е образувал галактически диск. В него започнаха да се появяват нови звезди. Но по-късно този модел беше критикуван.
Невъзможно беше да се разбере какво свързва ореола и галактическия диск. Този удебеляващ се диск и оскъдната звездна обвивка около него нямаха много общо. Още след като Серл и Зин направиха своя модел, се оказа, че ореолът се върти твърде бавно, за да образува галактически диск. Съдейки по разпределението на химичните елементи, последните са възникнали от протогалактически газ. И накрая, ъгловият момент на диска се оказа 10 пъти по-висок от този на ореола.
Тайната е, че и двата модела съдържат зрънце истина. Проблемът е, че те са твърде прости и едностранчиви. Сега и двамата изглеждат фрагменти от една и съща рецепта, по която е създаден Млечният път. Егген и колегите му прочетоха няколко реда от тази рецепта, Серл и Зин няколко други. Затова, опитвайки се да си представим отново историята на нашата Галактика, от време на време забелязваме познати редове, които вече са били прочетени веднъж.
Млечен път. Компютърен модел
Така че всичко започна малко след Големия взрив. „Днес е общоприето, че колебанията в плътността на тъмната материя са породили първите структури - така наречените тъмни ореоли. Благодарение на силата на гравитацията тези структури не се разпаднаха”, отбелязва германският астроном Андреас Буркерт, автор на нов модел на раждането на Галактиката.
Тъмните ореоли се превръщат в ембриони - ядра - на бъдещите галактики. Газ се натрупва около тях под въздействието на гравитацията. Настъпи хомогенен колапс, както ELS моделът го описва. Вече 500-1000 милиона години след Големия взрив, газовите клъстери, които заобикаляха тъмните ореоли, се превърнаха в „инкубатори“на звезди. Тук се появиха малки протогалаксии. В плътни облаци от газ възникнаха първите кълбовидни клъстери, защото звездите се раждаха тук стотици пъти по-често, отколкото където и да било другаде. Протогалаксиите се сблъскват и сливат помежду си - така са се образували големи галактики, включително и нашия Млечен път. Днес тя е заобиколена от тъмна материя и ореол от единични звезди и техните кълбовидни купове, тези руини на Вселената, чиято възраст надхвърля 12 милиарда години.
В протогалаксиите имаше много много масивни звезди. За по-малко от няколко десетки милиона години повечето от тях избухнаха. Тези експлозии обогатиха газовите облаци с тежки химически елементи. Следователно в галактическия диск не се раждат такива звезди, както в ореола - те съдържат стотици пъти повече метали. В допълнение, тези експлозии генерират мощни галактически вихри, които загряват газа и го отвеждат от протогалаксиите. Настъпило е разделянето на газовите маси и тъмната материя. Това беше най-важният етап от формирането на галактиките, който не е бил взиман под внимание в нито един модел.
В същото време тъмните ореоли все повече се сблъскват помежду си. Освен това протогалаксиите се разтегнаха или разпаднаха. Тези катастрофи напомнят за веригите от звезди, които са запазени в ореола на Млечния път от дните на „младостта“. Чрез изучаване на тяхното местоположение е възможно да се оценят събитията, които са се случили през тази епоха. Постепенно от тези звезди се образува обширна сфера - ореолът, който виждаме. Когато се охлаждаше, в него проникваха газови облаци. Техният ъглов импулс е запазен, тъй като те не се срутват в една точка, а образуват въртящ се диск. Всичко това се е случило преди повече от 12 милиарда години. Сега газът беше компресиран, както е описано в модела ELS.
По това време се формира и „издутината“на Млечния път - средната му част, наподобяваща елипсоид. Bulge е съставен от много стари звезди. Вероятно е възникнал при сливането на най-големите протогалаксии, които задържаха газови облаци за най-дълго време. Сред тях имаше неутронни звезди и малки черни дупки - реликви от експлодиращи свръхнови. Те се сливаха помежду си, като едновременно абсорбираха газови потоци. Може би така се роди огромна черна дупка, която сега е в центъра на нашата Галактика.
Историята на Млечния път е много по-хаотична, отколкото се смяташе досега. Нашата домашна галактика, впечатляваща дори по космически стандарти, се формира след поредица от въздействия и сливания - след поредица от космически катастрофи. Следи от тези стари събития могат да бъдат намерени и днес.
Така например, не всички звезди на Млечния път се въртят около галактическия център. Вероятно за милиарди години от съществуването си нашата Галактика „погълна“много съпътстващи пътници. Всяка десета звезда в галактическия ореол е на по-малко от 10 милиарда години. По това време Млечният път вече се беше формирал. Може би това са останките от някога заловените галактики джуджета. Група британски учени от Астрономическия институт (Кеймбридж), водена от Джерард Гилмор, изчисли, че Млечният път очевидно може да абсорбира от 40 до 60 галактики джуджета от типа Карин.
Освен това Млечният път привлича огромни маси газ. И така, през 1958 г. холандските астрономи забелязват много малки петна в ореола. Всъщност те се оказаха газови облаци, които се състояха главно от водородни атоми и се втурнаха към галактическия диск.
Нашата галактика няма да смекчи апетита си в бъдеще. Може би той ще абсорбира най-близките до нас галактики джуджета - Форнакс, Карина и, вероятно, Секстанс, и след това ще се слее с мъглявината Андромеда. Около Млечния път - този ненаситен „звезден канибал“- ще стане дори пуст.
А. Волков