Чумацький Шлях, будова Галактики

29.09.2015

Розміри і будову нашої Галактики

Ґрунтуючись на результатах своїх підрахунків, Гершель зробив спробу визначити розміри і утворює свого роду товстий диск: у площині Чумацького Шляху вона простягається на відстань не більше 850 одиниць, а в перепендикулярном напрямку — на 200 одиниць, якщо прийняти за одиницю відстань до Сіріуса. За сучасною шкалою відстаней це відповідає 7300Х1700 світлових років. Ця оцінка в цілому вірно відображає структуру Чумацького Шляху, хоча вона дуже неточна. Справа в тому, що окрім зірок до складу диска Галактики входять також численні газопилові хмари, які послаблюють світло віддалених зірок. Перші дослідники Галактики не знали про це поглинаючому речовині і вважали, що вони бачать всі її зірки.

Справжні розміри Галактики були встановлені тільки у XX ст. Виявилося, що вона є значно більш плоским утворенням, ніж припускали раніше. Діаметр галактичного диска перевищує 100 тис. світлових років, а товщина — близько 1000 світлових років. Із-за того що Сонячна система знаходиться практично в площині Галактики, заповненою поглинаючою матерією, дуже багато деталей будови Чумацького Шляху приховані від погляду земного спостерігача. Проте їх можна вивчати на прикладі інших галактик, схожих з шашей. Так, у 40-х роках XX століття, спостерігаючи галактику M 31, більше відому як туманність Андромеди, німецький астроном Вальтер Бааде зауважив, що плоский лінзоподібні диск цієї величезної галактики занурений в більш розріджений зоряної хмару сферичної форми — гало. Оскільки туманність дуже схожа на нашу Галактику, він припустив, що подібна структура є і у Чумацького Шляху. Зірки галактичного диска були названі населенням I типу, а зірки гало — населенням II типу.

Межі нашої Галактики визначаються розмірами гало. Радіус гало значно більше розмірів диска і, за деякими даними досягає кількох сотень тисяч світлових років. Центр симетрії гало Чумацького Шляху співпадає з центром галактичного диска. Складається гало в основному з дуже старих, неяскравих маломасивних зірок. Вони зустрічаються як поодинці, так і у вигляді кульових скупчень, які можуть включати в себе більше мільйона зірок. Вік населення сферичної складової Галактики перевищує 12 млрд. років. Його зазвичай приймають за вік самої Галактики. Характерною особливістю зірок гало є надзвичайно мала частка в них важких хімічних елементів. Зірки, що утворюють кульові скупчення, містять металів в сотні разів менше, ніж Сонце.

Зірки сферичної складової концентруються до центру Галактики. Центральна, найбільш щільна частина гало в межах декількох тисяч світлових років від центру Галактики називається «балдж» («потовщення»). Зірки і зоряні скупчення гало рухаються навколо центру Галактики по дуже витягнутих орбітах. Через те, що обертання окремих зірок відбувається майже безладно, гало в цілому обертається дуже повільно.

Будова Галактики: Чумацький Шлях, будова Галактики
Диск

У порівнянні з гало диск обертається помітно швидше. Швидкість його обертання неоднакова на різних відстанях від центру. Вона швидко зростає від нуля в центрі до 200-240 км/с на відстані 2 тис. світлових років від нього, потім трохи зменшується, знову зростає приблизно до того ж значення і далі залишається майже постійною. Вивчення особливостей обертання диска дозволило оцінити його масу. Виявилося, що вона в 150 млрд. разів більше маси Сонця. Населення диска дуже сильно відрізняється отнаселения гало. Поблизу площини диска концентруються молоді зірки і зоряні скупчення, вік яких не перевищує декількох мільярдів років. Вони утворюють так звану плоску складову. Серед них дуже багато яскравих і гарячих зірок.

Газ в диску Галактики також зосереджений в основному поблизу його площини. Він розташований нерівномірно, утворюючи численні газові хмари — гігантських неоднорідних за структурою сверхоблаков довжиною кілька тисяч світлових років до маленьких хмарок розмірами не більше парсека. Основним хімічним елементом у нашій Галактиці є водень. Приблизно на 1/4 вона складається з гелію. У порівнянні з цими двома елементами інші присутні в дуже невеликих кількостях. У середньому хімічний склад зірок і газу в диску майже такий самий, як у Сонця.

Будова Галактики: Чумацький Шлях, будова Галактики
Ядро

Однією з найцікавіших областей Галактики вважається її центр, або ядро, розташоване в напрямку сузір’я Стрільця. Видиме випромінювання центральних областей Галактики повністю приховано від нас могутніми шарами поглинаючої матерії. Тому його почали вивчати лише після створення приймачів інфрачервоного і радіовипромінювання, яке поглинається в меншій мірі. Для центральних областей Галактики характерна сильна концентрація зірок: у кожному кубічному парсеке поблизу центру їх містяться багато тисяч. Відстані між зірками в десятки і сотні разів менше, ніж в околицях Сонця. Якби ми жили на планеті біля зірки, що знаходиться поблизу ядра Галактики, то на небі були б видні десятки зірок, по яскравості порівнянних з Місяцем, і багато тисяч більш яскравих, ніж найяскравіші зірки нашого неба.

Крім великої кількості зірок в центральній області Галактики спостерігається околоядерный газовий диск, що складається переважно з молекулярнго водню. Його радіус перевищує 1000 світлових років. Ближче до центру відзначаються області іонізованого водню і численні джерела інфрачервоного випромінювання, що свідчать про те, що там відбувається звездообразовании. У самому центрі Галактики передбачається існування масивного компактного об’єкта — чорної діри масою близько мільйона мас Сонця. В центрі знаходиться також яскравий радиоисточник Стрілець А, походження якого пов’язують з активністю ядра.

Будова Галактики: Чумацький Шлях, будова Галактики
Спіральні гілки

Одним з найбільш помітних утворень в дисках галактик, подібної нашій, є спіральні гілки (або рукави). Вони і дали назву цьому типу об’єктів — спіральні галактики. Спіральна структура в нашій Галактиці дуже добре розвинена. Уздовж рукавів в основному зосереджені наймолодші зірки, багато розсіяні зоряні скупчення й асоціації, а також ланцюжки щільних хмар міжзоряного газу, в яких продовжують утворюватися зірки. У спіральних гілках знаходиться велика кількість змінних і спалахують зірок, в них найчастіше спостерігаються вибухи деяких типів найновіших. На відміну від гало, де будь-які прояви зоряної активності надзвичайно рідкісні, в гілках продовжується бурхливе життя, пов’язана з безперервним переходом речовини з міжзоряного простору в зірки і назад. Галактичне магнітне поле, яке пронизує весь газовий диск, також зосереджене головним чином у спіралях.

Спіральні рукави Чумацького Шляху в значній мірі приховані від нас поглинаючою матерією. Докладний їх дослідження почалося після появи радіотелескопів. Вони дозволили вивчати структуру Галактики за спостереженнями радіовипромінювання атомів міжзоряного водню, що концентрується вздовж довгих спіралей. За сучасними уявленнями, спіральні рукави пов’язані з хвилями стиснення, що поширюються по диску галактики. Проходячи через області стиснення, речовина диска ущільнюється, а утворення зірок з газу стає інтенсивнішим. Причини виникнення в дисках спіральних галактик такої своєрідної хвильової структури не цілком ясні.

Короткий опис статті: будова галактики Чумацький Шлях кульові розсіяні скупчення будова Галактики Сонячна система

Джерело: Чумацький Шлях, будова Галактики

Також ви можете прочитати