Что такое млечный путь?
В безлунную ясную ночь вдали от городских огней отлично видна панорама нашей родной галактики Млечный Путь, протянувшаяся поперек небосвода слабо светящейся туманной полосой. Эта «молочная дорога», известная с древнейших времен, распалась на мириады слабых звездочек, когда на нее направил свой первый в мире телескоп Галилео Галилей.
В середине XVIII века астрономы уже знали, что большинство звезд на небе образует некий диск, который после исследований выдающегося английского астронома Уильяма Гершеля, составившего подробный каталог многих звезд, стали называть линзой Гершеля.
К началу прошлого века среди астрономов укоренилось мнение, что линза Гершеля является видимой частью единственной во Вселенной звездной системы — нашей Галактики, включающей миллиарды звезд вместе с Солнечной системой. Прошло столетие — и сейчас мы предполагаем, что в видимой части Вселенной — Метагалактике — находится около сотни миллиардов галактик.
Млечный Путь
Один из самых таинственных вопросов космогонии и физики космоса — происхождение нашего родного галактического дома — Млечного Пути. До сих пор эта тема вызывает множество споров среди ученых и настолько сложна, что астрономы не определились с самым принципиально важным вопросом: что же стало движущей силой процесса галактического строительства — распад единого протогалактического пылегазового облака или же, наоборот, слипание галактического диска из множества мелких фрагментов, до сих пор еще сохранившихся в галактическом окружении, например в виде таких спутников Млечного Пути, как Большое и Малое Магеллановы Облака?
Большое и Малое Магеллановы Облака — галактические спутники Млечного Пути
На ночном небе мы видим наш звездный остров как бы с ребра, так что свет части миллиардов звезд Галактики сливается в туманную светлую полосу Млечного Пути, пересекающую весь небосклон. Посредине хорошо видна темная полоса, разделяющая звезды и состоящая из поглощающей свет межзвездной пыли.
Трудности в оценке ключевых событий рождения нашего звездного острова во многом проистекают из незнания его «топографии», ведь до сих пор астрономами детально изучены только ближайшие галактические окрестности Солнечной системы на дистанции в несколько десятков тысяч световых лет. А ведь весь диаметр Млечного Пути — около 100 тыс. световых лет! У нас нет даже более-менее детальной карты галактического диска, и астрономы яростно дискутируют по важнейшему вопросу: сколько же у нашей галактики звездных рукавов?
Очень долго ученые пытались понять, как выглядит наш галактический дом со стороны. Но эта заветная мечта астрономов, вероятно, сбудется очень нескоро, и пока можно лишь строить компьютерные модели рисунков спирального диска, центральной области с ядром и обширных просторов с интереснейшими объектами, скрытыми за темными облаками.
Есть еще, правда, гипотетическая возможность получить фотографию нашей галактической звездной системы, скажем, от коллег из туманности Андромеды, но ждать придется (если дойдет сообщение) уж очень долго. Так что радиоастрономам пока приходится самим расшифровывать данные своих радионаблюдений и строить радиокарты, восстанавливая рисунок звездных рукавов Млечного Пути.
Электронная модель Млечного Пути
Туманность Андромеды
Правда, надо признать, что по современным радиокартам трудно даже подсчитать реальное количество спиральных рукавов Галактики. Поразительно для астрономической науки, но, строя модели Галактики на основе различных астрофизических наблюдений, ученые парадоксально получают от двух до 12 рукавов. Не вполне ясно даже место расположения Солнечной системы. Может быть, наша звезда летит в межрукавном пространстве, а может быть, входит в звездное щупальце одного из ответвлений второстепенного рукава…
Подобно тому как астрономическая единица, будучи средним расстоянием от нашей планеты до Солнца, служит основным мерилом пространства
Солнечной системы, дистанция между нашим светилом и центром Галактики считается масштабом для всех галактических расстояний в нашей и иных звездных системах, а также в окрестностях Млечного Пути. Между тем вызывает большое удивление, что астрономам до сих пор так и не удалось с достаточной точностью измерить этот важнейший параметр.
Прилагая беспримерные усилия на протяжении многих десятилетий, ученые астрометристы, измеряющие всяческие звездные и галактические координаты, смогли лишь сделать достаточно грубые оценки этой величины с погрешностью в десятки процентов. Пока что основная метрическая единица галактической астрономии принимается равной 30 тыс. световых лет при диаметре нашей Галактики 100 тыс. световых лет (тоже очень приблизительная величина).
Между тем из-за незнания точной величины этого «галактического метра» невозможно точно определить другие параметры Галактики, такие как межзвездные дистанции, удаленность от звездных скоплений и внутригалактические туманности, а также ее скорость вращения и общую массу. Неясности в галактических масштабах сильно мешают построить реальную модель галактического ядра, чтобы наконец-то понять, что скрывается в его сердцевине, и проверить гипотезу о наличии там группы гигантских кандидатов в гравитационные коллапсары — черных дыр застывших звезд.
Часто обращение звезд вокруг галактического ядра сопоставляют с вращением планет в Солнечной системе, но это далеко не во всем отвечает реальности, ведь Млечный Путь устроен намного сложнее Солнечной системы. Наше светило чем-то напоминает остов карусели, к которому достаточно жесткими гравитационными канатами прикреплены планеты и прочие небесные тела.
Вся Солнечная система строго подчиняется гравитационным командам нашего светила, поскольку у него просто нет конкурентов. Но совместив сразу несколько подобных звездных каруселей, мы бы увидели совершенно иную картину. Звезда, путешествующая на просторах Галактики, испытывает гравитационное влияние множества самых различных звезд. И если относительно далекие воздействуют более или менее слаженно, вызывая упорядоченное движение вокруг галактического ядра, то ближние соседи могут изменять ее траекторию весьма произвольным, иногда просто хаотичным образом.
Новый аналог Млечного Пути — великолепная спиральная галактика NGC 1232
Центр Млечного Пути в инфракрасном свете
При этом орбиты старых и молодых звезд существенно различаются. Так, старые звезды движутся вокруг галактического центра по сильно вытянутым орбитам, а молодые — по круговым. Похожим образом происходит движение и газопылевых облаков. В общем, и молодые звезды, и газопылевые облака образуют стремительно вращающийся тонкий диск (толщина в десятки раз меньше его радиуса).
Этот диск как бы помещен в гигантский шар из медленных старых звезд, и между данными подсистемами практически нет взаимодействия. Именно поэтому оказывается возможной такая конфигурация, в которой галактический диск вращается внутри почти неподвижного сферического объема — гало из старых светил радиусом приблизительно 65 тыс. световых лет.
К звездному населению галактического диска относится большая часть наблюдаемых объектов Млечного Пути. В основном это звезды, похожие по химическому составу на Солнце, гиганты и сверхгиганты, белые карлики, а также планетарные туманности. Более молодое население диска связано со спиральными рукавами, наполненными межзвездными газом и пылью.
На внутреннее движение светил сильно влияет сближение со звездными скоплениями, содержащими от сотен до тысяч звезд, а также движение среди массивных межзвездных облаков. Такие встречи могут легко нарушить псевдорегулярное движение звезды, существенно изменив ее орбиту.
Млечный Путь в различных диапазонах наблюдения
Этот процесс астрономы называют диффузией орбиты. Наша Солнечная система тоже активно путешествует по галактическим просторам, постепенно все дальше и дальше отодвигаясь на периферию Млечного Пути. Это довольно быстрое перемещение, и за время своей жизни Солнце уже успело где-то на треть начального расстояния удалиться от центра Галактики. Это во многом объясняет, почему химический состав нашего светила так сильно отличается от соседних звезд, но по большей части похож на звезды из центра Галактики.
Астрономы уже довольно давно достоверно знают детали строения Млечного Пути. Этот удивительный крупный звездный остров содержит сотни миллиардов звезд, объединенных в разнообразные ассоциации. У него даже есть свои спутники — десяток карликовых галактик.
В Млечном Пути звезды, похожие на Солнце, довольно редки, составляя всего несколько процентов звездного населения. Белых и желтоватых звезд с массами, близкими к солнечной, вообще считаные единицы. Есть и фактически погасшие звезды, сжавшиеся в белые и красные карлики. Один из них — красный слабосветящийся карлик Проксима (от лат. proxima — «ближайшая») — входит в тройную систему альфы Центавра и сегодня считается ближайшей к Солнцу звездой. Расстояние до Проксимы — 4,2 световых года.
Если внимательно присмотреться к Млечному Пути, то станут видны различные стадии жизненного пути нашей Галактики, на которых возникали те или иные детали строения этого грандиозного водоворота миров. Сегодня в нашем водовороте звездных миров можно выделить несколько важных структурных элементов, отличающихся возрастом, химическим составом, характером движения звездной среды и ее распределением в пространстве. Расположение этих подсистем нашего звездного острова наглядно иллюстрирует всю историю его эволюции, когда в ходе постепенного сжатия первичной межзвездной среды грандиозная сфера сгущенной материи принимала форму протогалактического диска.
Путешествие звездного триплета у ядра Млечного Пути
Ближайшее окружение нашей Галактики
За сотни миллионолетий они сжимались силами тяготения из вещества молекулярных облаков, постепенно приобретая, по неясным причинам, вращение вокруг центральной оси. Это загадочным образом возникшее круговое движение и сформировало галактическую форму исполинских дискообразных линз, обрастающих ветвями рукавов. По поводу механизма образования спиральных рукавов существуют самые различные взгляды. Вот и в последние годы все чаще стали обсуждаться модели возникающих на поверхности звездного диска спиральных волн плотности как некой квазижидкой среды.
Пока еще не вполне ясно, является ли Млечный Путь простой спиральной системой или в центре расположена гигантская перемычка — бар. Некоторые признаки бара имеются, но его величина и расположение неизвестны. Не знаем мы также, насколько сильно развиты спиральные рукава Млечного Пути, а также какова их конфигурация — тонкие они и туго закрученные или мощные и широко раскинутые. Ведутся споры даже об их общем количестве.
Вокруг нашей Галактики можно найти следы протогалактического пылегазового диска, но он, конечно, не идет ни в какое сравнение со средними размерами газовых дисков новорожденных галактик, которые просто поражают воображение (в десятки раз превышают диаметр нашей далеко не маленькой по метагалактическим масштабам Галактики). В процессе долгой галактической эволюции первичные газовые диски формирующихся звездных островов сильно уменьшались, и сегодня их наиболее зримыми остатками у нас являются спутники Млечного Пути — Магеллановы Облака и сопровождающие их десятки мелких галактик и просто звездных скоплений.
Самым судьбоносным событием для Млечного Пути в следующие несколько миллиардов лет будет столкновение с ближайшей соседней галактикой — Большим Магеллановым Облаком. Этот межгалактический катаклизм должен породить множество новых массивных звезд и молодых звездных скоплений, удвоив массу межзвездной среды Млечного Пути.
В будущем почти всем им уготована судьба за несколько миллиардов лет быть поглощенными нашей Галактикой. Это своеобразное «переливание звездной крови», по идее, должно значительно освежить состав звездного населения Млечного Пути. Произойдет существенное омоложение Галактики, возрастет ее активность и изменится внешний вид. Возможно, в ядре ее оживет маленький квазар, включающий черную сверхмассивную дыру, и тогда она войдет в разряд активных галактик.
Портрет Млечного Пути
Это интересно
Давно спорят астрономы о том, где же именно расположено Солнце в нашей Галактике. Довольно долго бытовало мнение, что Солнечная система обращается где-то вблизи центра Галактики. Однако некоторые ученые еще в начале прошлого века высказывали аргументированные сомнения в этом. Тем не менее лишь к 1940-м годам окончательно было установлено, что наше местоположение очень далеко от ее центра, лежащего в направлении границы созвездий Стрельца и Скорпиона. Между тем оптические наблюдения центра Галактики совершенно недоступны, и лишь с развитием радиоастрономии и инфракрасной астрономии были получены первые изображения центральных областей Млечного Пути, скрытых плотными газопылевыми облаками.
