Млечный Путь

Наша Галактика — гигантское скопище звезд и туманностей — носит название Млечный Путь и Солнечная система является лишь малой частью Млечного Пути. Понятно, что мы не может видеть, как выглядит наша Галактика точно также, как не может человек видеть свой дом пока не выйдет на улицу. Однако наблюдения за частями Млечного Пути, а также за другими галактиками в нашей Вселенной дают возможность сделать достаточно точный вывод.

Строение Галактики

Млечный Путь — это спиральная галактика с перемычкой* примерно 100 000 световых лет в диаметре и толщиной около 1500 световых лет. Галактика содержит по современной оценке от 200 до 400 миллиардов звезд. Основная их масса расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3·1012 масс Солнца, или 6·1042 кг. Оценка, опубликованная в мае 2016 года астрофизиками из Канады, определяет массу галактики всего в 7·1011 масс Солнца. Наибольшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.

[* Спиральные галактики с перемычкой — это спиральные галактики с перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.]

В своей классификации Эдвин Хаббл типизировал такие галактики как «SB» и подразделил их на три подкатегории — в зависимости от того, насколько плотно скручены спиральные ветви. Тип SBa характеризуется наиболее плотно скрученными ветвями, тогда как у типа SBc они практически не закручены. Промежуточный тип спиральных галактик с перемычкой обозначается как SBb. Позднее, для описания некоторых неправильных спиралей с перемычкой, была введена четвертая подкатегория — SBm. К этой подкатегории относятся Магеллановы Облака, которые ранее считались неправильными галактиками, но впоследствии обнаружили особенности структуры спиральных галактик с перемычкой.

Считается, что длина галактической перемычки составляет около 27 000 световых лет. 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.

Диск Галактики

По оценкам ученых, галактический диск, выдающийся в разные стороны в районе галактического центра, имеет диаметр около 100 000 световых лет. 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 остается 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. Наше Солнце – одна из этих звезд, находящаяся на периферии Галактики вблизи от ее экваториальной плоскости — на расстоянии около 30 световых лет – величина достаточно малая по сравнению с толщиной звездного диска. Расстояние от Солнца до ядра Галактики (или ее центра) составляет около 27.7 тыс. световых лет.

Ядро Галактики

В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (англ. bulge — утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. Созвездие Стрельца находится в Центре ядра Галактики. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра.

Гало Галактики

Млечный Путь, как и все галактики, окружён огромным гало тёмной материи, которое насчитывает 90% массы. Никто точно не знает, что такое тёмная материя, но её масса выведена путём наблюдения за скоростью вращения галактики и других общих моделей поведения. Считается, что черная масса помогает удержать галактику от разрывания её на части во время вращения.

Звездная плотность

Звездная плотность в Галактике весьма неравномерна. Выше всего она в области галактического ядра, где, по последним данным, достигает 2 тыс. звезд на кубический парсек, что почти в 20 тыс. раз больше средней звездной плотности в окрестностях Солнца. Кроме того, звезды имеют тенденцию образовывать отдельные группы или скопления. Хорошим примером такого скопления являются Плеяды, которые видны на нашем зимнем небе. В Галактике имеются и структурные детали гораздо больших масштабов.

Движение звезд и туманностей

Звезды и туманности в пределах Галактики движутся довольно сложным образом. Прежде всего, они участвуют во вращении Галактики вокруг оси, перпендикулярной к ее экваториальной плоскости. Это вращение не такое, как у твердого тела: различные участки Галактики имеют различные периоды вращения. Так, Солнце и окружающие его в огромной области размерами в несколько сотен световых лет звезды совершают полный оборот за время около 200 млн лет. Так как Солнце вместе с семьей планет существует, по-видимому, около 5 млрд лет, то за время своей эволюции (от рождения из газовой туманности до нынешнего состояния) оно совершило примерно 25 оборотов вокруг оси вращения Галактики. Мы можем сказать, что возраст Солнца – всего лишь 25 «галактических лет», скажем прямо – возраст цветущий…

Скорость движения Солнца и соседних с ним звезд по их почти круговым галактическим орбитам достигает 250 км/с. На это регулярное движение вокруг галактического ядра накладываются хаотические, беспорядочные движения звезд.

Скорости таких движений значительно меньше – порядка 10 – 50 км/с, причем у объектов разных типов они различны. Меньше всего скорости у горячих массивных звезд (6 – 8 км/с), у звезд солнечного типа они около 20 км/с. Чем меньше эти скорости, тем более «плоским» является распределение данного типа звезд.

Мы уже подчеркивали, что звезды удалены друг от друга на огромные расстояния, и тем самым практически изолированы. В частности, это означает, что звезды почти никогда не сталкиваются друг с другом, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами в Галактике.

Мегагалактика

Млечный Путь и Андромеда являются частью более крупного скопления галактик, известного как Местная Группа (Local Group). И они находятся в ещё большем регионе, названном Сверхскопление Девы (Virgo Supercluster), массовой концентрации галактик, которые содержат, по меньшей мере, 100 галактических групп и кластеров диаметром 33 мегапарсека (110 млн световых лет).