ss69100 (ss69100) wrote,
ss69100
ss69100

Category:

Наша Галактика Млечный Путь

Выйдя ночью в ясную погоду из дома, каждый может любоваться нашей Галактикой. Она видна нам с ребра как Млечный путь. Даже не имея бинокля, можно разглядеть газово-пылевые рукава Галактики и звезды разной яркости и цвета. Внизу: фото с сайта: http://trasyy.livejournal.com/829302.htm

Полоса Млечного Пути проходит по созвездиям: Возничего, Персея, Кассиопеи, Ящерицы, Цефея, Лебедя, Лисички, Стрелы, Орла, Щита, Змеи, Змееносца, Стрельца, Скорпиона, Жертвенника, Наугольника, Волка, Южного Треугольника, Циркуля, Центавра, Мухи, Южного Креста, Киля, Парусов, Кормы Компаса, Большого Пса, Единорога, Малого Пса, Ориона, Близнецов и Тельца.

Наиболее широкая полоса Млечного Пути в созвездии Стрельца. Именно в этом направлении находится центр Галактики.

Если посмотреть на Млечный Путь в телескоп, то становится ясно, что он состоит из множества слабых звезд, сливающихся для невооруженного глаза в одно целое. Что же представляет из себя Млечный Путь в просторах Вселенной?



Центр нашей Галактики.

Так в темную ночь он виден в бинокль. Темные газово-пылевые облака закрывают от нас галактическое ядро – сверхмассивную чёрную дыру, из которой выбрасываются сгустки сверхплотного вещества – малые чёрные дыры, протозвезды и протопланены, а также элементарные частицы, в том числе протоны, нейтроны и электроны, из которых образуются атомы галактического водорода.

Сверхплотные тела благодаря своей сильной гравитации захватывают атомы водорода и пыль и формируют из них свои поверхностные оболочки, в том числе и атмосферы. Мощность этих атмосфер зависит от величины гравитирующей массы, выброшенной из чёрной дыры.

Самые легкие из них не могут удержать легкий водород и становятся в конце концов планетами, а более тяжелые формируют мощные водородные атмосферы, в которых начинаются термоядерные реакции синтеза ядер гелия.

Такие тела в конце концов становятся звездами. Фото с сайта: http://trasyy.livejournal.com/829302.html


Наша Галактика Млечный Путь – это огромная гравитационно связанная система, содержащая около 200 миллиардов звезд, тысячи гигантских облаков газа и пыли, скоплений и туманностей.

Как все спиральные галактики, Млечный Путь сжат в плоскости и в профиль похож на «летающую тарелку». Наша звездная система включает в себя три различимые части: 1 – центральное ядро, которое состоит из миллиардов звезд; 2 – относительно тонкий диск из звезд, газа и пыли диаметром 100 000 световых лет 1 и толщиной несколько тысяч световых лет; 3 – сферическое гало (корона), содержащее карликовые галактики, шаровые звездные скопления, отдельные звезды, группы звезд, пыль и газ.


Кроме этого, Галактика содержит темную материю, которой гораздо больше, чем всего видимого вещества во всех диапазонах. Галактика вращается, но не равномерно всем диском. С приближением к центру угловая скорость врашения звезд вокруг центра Галактики растет. Солнечная система делает оборот вокруг центра Галактики за 180–220 миллионов лет.

Распределение звезд в "теле" Галактики имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звезд в галактической плоскости и совсем небольшая за ее пределами, и во-вторых, чрезвычайно большая концентрация их в центре Галактики.

Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звезда приходится на 16 кубических парсек, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд.

В плоскости Галактики, помимо повышенной концентрации звезд, наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа. Между центром Галактики и спиральными рукавами (ветвями) находится газовое кольцо – смесь газа и пыли, сильно излучающей в радио- и инфракрасном диапазоне. Ширина этого кольца около 6 тысяч световых лет.

Расположено оно в зоне между 10 000 и 16 000 световых лет от центра. Газовое кольцо содержит миллиарды солнечных масс газа и пыли и является местом активного звездообразования. Одни астрофизики считают, что это кольцо является не кольцом, а туго сгруппировавшимися спиралями, другие настаивают на существовании этого кольца без всяких спиралей.

Изучение спиральных рукавов вызывает определенные трудности, так как молекулярный газ в спиралях распределен неравномерно, к тому же газ не очень подчиняется вращению Галактики и вносит в измерения погрешности.

Тем не менее, астрофизики пришли к выводу, что Млечный Путь состоит из четырех основных спиральных рукавов. Эти ветви исходят от газового кольца и расходятся от него под углом 20 градусов. По характеру излучения пульсаров можно определить скопления масс электронов, которые естественным образом скапливаются в спиральных рукавах.

Эти наблюдения подтверждают существование именно 4 спиральных рукавов. Год назад радиоастрономы обнаружили еще один спиральный рукав, очень отдаленный от центра Млечного Пути, но остается под сомнением, самостоятельный это рукав или продолжение одного из существующих.

Внешние границы диска Галактики представляют собой слой атомарного водорода, который распространяется на расстояние 15 000 световых лет от крайних спиралей на периферии. Этот слой в 10 раз толще, чем в центральных областях, но во столько же раз менее плотный. Характерно, что края этого слоя изогнуты в разных направлениях на разных краях диска.

Это объясняют влиянием спутников Галактики – Магеллановых облаков и карликовой галактики в созвездии Стрельца (точнее, ЗА этим созвездием, так как созвездие гораздо ближе к нам, чем карликовая галактика). На окраинах Галактики обнаружены плотные области газа размерами в несколько тысяч световых лет и с массой 10 миллионов Солнц.

У Галактики есть корона, которая содержит шаровые скопления и карликовые галактики (Большое и Малое Магеллановы облака и другие скопления). В галактической короне также имеются звезды и группы звезд. Некоторые из этих групп взаимодействуют с шаровыми скоплениями и карликовыми галактиками.

Считается, что корона – это следствие "каннибализма" нашей Галактики по отношению к галактикам-спутникам. Шаровые скопления могут быть остатками бывших галактик-спутников.

Плоскость Галактики и плоскость Солнечной системы не совпадают, а находятся под углом друг к другу, и планетная система Солнца совершает оборот вокруг центра Галактики примерно за 180–220 миллионов земных лет – столько длится один галактический год.

Следует отметить, что геологические эры Земли (палеозойская, мезозойская, кайнозойская и др.) совпадают по длительности с галактическими годами. При этом можно выделить сезоны галактического года – геологические периоды (каменноугольный, юрский, меловой и др.)

Млечный Путь и две небольшие галактики – его спутники: Малое и Большое Магеллановы облака. Фото с сайта: http://blog.imhonet.ru


Устройство Галактики Млечный путь. Фото с сайта: http://artefact-2007.livejournal.com/30409.html


Анализ вращения Галактики показал, что в ней есть большие массы несветящегося (неизлучающего) вещества, названного "скрытой массой", или "темным гало". Масса Галактики с учетом этой скрытой массы оценивается примерно в 10 триллионов масс Солнца.

По одной из гипотез, часть скрытой массы может заключаться в коричневых карликах, в планетах газовых гигантах, занимающих промежуточное положение между звездами и планетами, и в плотных и холодных молекулярных облаках, которые имеют низкую температуру и недоступны для обычных наблюдений.

Кроме того, в нашей и других галактиках есть множество тел размерами с планеты, которые не входят ни в одну из околозвездных систем и потому в телескопы не видны. Часть скрытой массы галактик может принадлежать «погасшим» звездам. По другой гипотезе, галактическое пространство (вакуум) также вносит свой вклад в количество темной материи. Скрытая масса есть не только в нашей Галактике, она есть во всех галактиках. Природа скрытой массы в галактиках остается неясной.

Проблема темного вещества в астрофизике возникла тогда, когда выяснилось, что вращение галактик (включая наш собственный Млечный путь) невозможно корректно описать, если учитывать лишь содержащуюся в них обычную видимую (светящуюся) материю.

Все звезды Галактики в таком случае должны были бы разлететься и рассеяться в просторах Метагалактики. Для того, чтобы этого не произошло (а этого и не происходит) необходимо присутствие дополнительной невидимой материи, имеющей большую массу. Действие этой невидимой массы проявляется исключительно при гравитационном взаимодействии с видимой материей.

При этом количество невидимой материи должно примерно в шесть раз превышать количество видимой. (Иинформация об этом опубликована в научном журнале Astrophysical Journal Letters).

Природа темного вещества во Вселенной не ясна; некоторые специалисты утверждают, что какая-нибудь простая модификация классических законов гравитации могла бы объяснить все парадоксальные наблюдения без всякой потребности в сомнительной темной материи.

Как правило, в их теориях сила гравитации увеличивается с ростом космических масштабов по сравнению с той, что предсказывают теории Ньютона и Эйнштейна.

Звезды созвездия Центавра. Слева направо: Алфа и Бета Центавра. Мелкие яркие кружочки и точки – это тоже звезды нашей Галактики. Фото с сайта: http://anastassia.arscity.ru/


Сравнительные размеры звезд. Наше Солнце по сравнению со звездными гигантами выглядит едва заметной точкой. Фото с сайта: http://www.diary.ru/~RANBO/?tag=583229


Наблюдая звезды, надо всегда помнить, что их яркость зависит от нескольких факторов: размера, расстояния до них и интенсивности свечения. Менее интенсивно светящаяся звезда может быть ближе к нам и на небосводе выглядеть более яркой.

Расположение ближайших к Солнцу звезд и расстояния до них. Расстояния между самими этими звездами здесь отражены неправильно, так как перед нами двумерная проекция трехмерного пространства. А звезды расположены в трехмерном пространстве, а не на плоскости. Звезды Процион и Сириус являются двойными. Схема с сайта: http://forum.lah.ru/forum/50-1128-1

Думаю, что трактовать Главную последовательность звезд как отражение их эволюции неверно. Скорее всего, эта последовательность характеризует процессы фрагментации сверхмассивных чёрных дыр, а также интенсивность формирования водородных атмосфер звезд, которая зависит не только от массы сверхплотного фрагментария, но и от плотности газо-пылевых облаков, с которыми этот фрагментарий взаимодействовал.


Главная последовательность. Сопоставление светимостей звезд с их спектральными классами впервые было сделано в начале XX века Эйнаром Герцшпрунгом и Генри Расселом, поэтому диаграмму спектр–светимость часто называют диаграммой Герцшпрунга–Рассела. Схема с сайта: http://www.astrolab.ru


Диаграмма "спектр-светимость" показывает зависимость между температурой поверхности атмосферы звезды и ее светимостью. Большинство звезд выстраиваются вдоль некоторой линии на этой диаграмме в виде довольно узкой полосы.

Вдоль этой полосы закономерно изменяется цвет звезд: красные, желтые, белые и голубые; меняются и размеры так, что большинство голубых звезд – гиганты, а красные звезды все значительно меньше Солнца. Однако размер и цвет звезд четкой зависимости друг от друга не имеют. Встречаются красные гиганты и сверхгиганты, а белые звезды могут быть и гигантами, и белыми карликами.

Классическая астрофизика считает, что звезды, которые находятся на диаграмме Герцшпрунга–Рассела в полосе главной последовательности, являются разными этапами своей эволюции.

Возникнув в результате конденсации газо-пылевого облака, они проходят несколько этапов от красной звезды до нейтронной звезды, пройдя этапы желтой, белой и голубой стадий. А размер звезд зависит от размера исходного газо-пылевого облака, коллапсировавшего в звезду и ее планеты. Однако обьем звезды и ее масса – разные и не всегда прямо связанные параметры. Белые карлики маленькие, но очень массивные.

Суть моей гипотезы состоит в том, что звезды и планеты в галактиках порождаются, а точнее, выбрасываются чёрными дырами в виде сгустков (фрагментариев) сверхплотного вещества. Эти сгустки сверхплотного вещества и элементарные частицы выбрасывают ядра галактик, а точнее, чёрные дыры, находящиеся в в центре этих ядер.

Это происходит, вероятно, когда в чёрных дырах нарушается равновесие между массой и энергией. Что именно нарушает процесс поглощения чёрной дырой вещества и энергии, пока неизвестно. Возможно, главной причиной является резкое возрастание угловой скорости вращения чёрной дыры. Ведь поглощая вещество, она увеличивает и свою массу, и свою кинетическую энергию, которую ей передает падающее на нее вещество.

Столь причудливые формы в нашей Галактике имеют облака из пыли и газа. Время от времени звезды, двигаясь по орбитам вокруг центра Галактики, попадают в эти облака и пополняют свои запасы термоядерного топлива (водорода), который в их мощных атмосферах превращается в гелий.

В процессе этой термоядерной реакции выделяется энергия, которую звезда расточает в окружающее пространство. Фото с сайта: http://www.galaxyphoto.com/high_res/hst_pillars.jpg


Попадая в газово-пылевые облака, звезды разгораются ярче, а попадая в межрукавные пространства, где водорода меньше, звезды снижают интенсивность горения его в атмосфере, излучение их при этом снижается, такая звезда выделяет энергии в окружающее пространство значительно меньше.

Возможно, поэтому звезды, которые находятся в рукавах галактик, светят гораздо ярче, чем те, которые находятся в межрукавных пространствах (смотри фотографии галактик). Фото с сайта: http://face-of-space.livejournal.com/100170.html

На этой фотографии видно, что облака из газа и пыли в Галактике движутся относительно друг друга с разными скоростями, отчего образуются фронты раздела облаков. Иначе как объяснить эти видимые струи газообразного вещества?

Светлые пятнышки – это звезды, которые находятся как между нами и этими газово-пылевыми облаками (более четкие пятнышки), так и внутри этих облаков. Фото с сайта: http://3wallpapers.ru


Неоднородность (структура) этого газово-пылевого облака объясняется неоднородностью электромагнитного поля, "вмороженного" в эту туманность. Элементарные частицы, из которых состоит туманность, имеют заряды, поэтому движутся в соответствии со структурой магнитных силовых линий. Фото с сайта: http://radioheads.net/post98131689/

Вещество таких туманностей чрезвычайно разрежено. Плотность молекул в галактических облаках, например, в туманности Ориона, в 100 триллиардов раз меньше, чем плотность земного воздуха.

Массу 1 миллиграмм имеет газовое облако объемом в 100 кубических километров. «Технический вакуум», создаваемый искусственно на Земле, имеет в миллион раз большую плотность, чем любая газовая туманность. Каждый атом в такой туманности может лететь миллионы километров, не опасаясь столкновения с другим атомом.

Даже хвосты комет, названные за разреженность «видимым ничто», по плотности рядом с галактическими туманностями выглядят как сталь по сравнению с воздухом. Плотность газов в головах комет в тысячи раз больше плотности межзвездных туманностей.

Тем не менее, на фотографиях эти туманности выглядят весьма плотными облаками. Причиной этого являются гигантские объемы туманностей. Их поперечники измеряются световыми годами и десятками световых лет.

Это означает, что если Землю уменьшить до размеров булавочной головки, то в таком масштабе туманность Ориона будет облаком величиной с земной шар! Поэтому, несмотря на ничтожную плотность составляющих ее газов, вещества туманности Ориона все же вполне хватило бы на «изготовление» нескольких сотен таких звезд, как наше Солнце.

Туманность Ориона находится от нас на расстоянии в 1800 световых лет. Благодаря этому мы видим ее всю целиком.

Свечение газовых туманностей может быть вызвано тремя причинами. Во-первых, если вблизи туманности находится звезда, то туманность отражает ее свет. Во-вторых, когда такая звезда весьма горяча (с температурой поверхности большей 20 000°), атомы туманности переизлучают энергию, получаемую от звезды, и процесс свечения превращается в люминесценцию, имеющую сходство со свечением газов в рекламных трубках.

Кроме того, постоянно движущиеся газовые облака могут сталкиваться друг с другом, при этом энергия столкновения атомов частично преобразуется в излучение.

Межзвездная среда за пределами туманностей в десять тысяч раз еще более разреженная, чем среда самих туманностей. Эта необычайно легкая и прозрачная среда тем не менее содержит атомы, поэтому она получила название межзвездного газа.

Туманность Шлем. Обратите внимание на ее неоднородность – на звезды, находящиеся вне туманности и внутри ее. Разные размеры звезд и разный их цвет говорят о том, что они находятся на разном расстоянии от нас, имеют разный размер и разную температуру – в одних "горит" водород (ак в нашем Солнце), в других – гелий, они перешли на следующий этап своего развития. Фото с сайта: http://good-fon.ru

Размер этой туманности 150 световых лет, она удалена от нас примерно на расстояние 3000 световых лет. Это остаток сверхновой, вспыхнувшей около 100 000 лет назад.

В результате этой космической катастрофы в центре туманности образовалась быстро вращающаяся нейтронная звезда, или пульсар – это все, что осталось от взорвавшейся звезды, сбросившей с себя газовую оболочку.

На этой фотографии запечатлено столкновение звезды с газово-пылевым облаком. Разумеется, это столкновение – не одномоментное явление. Звезда будет пересекать это облако много сотен (а может быть, и тысяч) наших земных лет. При этом яркость звезды увеличится за счет водорода, поглощенного из туманности.

Галактические облака бывают не только отражающие и пропускающие свет. Встречаются и вот такие темные, поглощающие свет. Непрозрачная туманность похожа на дыру в небе. Но эта "дыра" на самом деле представляет собой темное молекулярное облако. Пыль и молекулярный газ, которые имеют в облаке относительно высокую концентрацию, поглощают практически весь видимый свет, исходящий от звезд.

Это облако находится в созвездии Змееносца и называется Барнард 68. Оно движется в ту сторону, где граница облака более резкая. Фото с сайта: http://trasyy.livejournal.com/829302.html

В нашей Галактике в окрестностях Солнца нет таких обширных пространств со множеством цефеид, какие наблюдаются по обе стороны рукава, например, в галактике М31.

Наиболее вероятным объяснением этого феномена представляется близость Солнца к зоне с радиусом коротации Галактики, в силу чего звездообразование в наших окрестностях мало зависит от слабой здесь волны плотности.

Лишь наиболее слабые звезды и их скопления существуют вокруг Солнца. Цефеиды же, по-видимому, концентрируются только в отрезке рукава Киль – Стрелец, находящегося ближе к центру Галактики и дальше от радиуса коротации. Радиус зоны коротации в нашей Галактике составляет 10–12 кпк.

Встреча Солнца с волной плотности на границе рукава за пределами радиуса коротации, наверняка, оказалась бы губительной для всего живого, которое несомненно погибло бы от жесткого излучения при частых взрывах сверхновых, обычных в областях звездообразования.




1 В помощь юристам и прочим гуманитариям. Световой год - это единица расстояния, которое проходит свет за один год.
Т.е. 1 св. год (световой год) равен 9 460 800 000 000 км, т.е. чуть меньше десяти триллионов километров. Для сравнения: расстояние от Земли до Солнца составляет порядка 150 миллионов километров, называется астрономической единицей и равно порядка 8 световым минутам.


А.В. Галанин


***


Источник.
.

Tags: Галанин, астрономия, космос, наука, планета
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 5 comments