Что скрывает Млечный Путь: сведения, которые мы знаем, и популярные теории
Планета Земля, Солнечная система, миллиарды других звезд и небесных тел – все это наша галактика Млечный Путь — огромное межгалактическое образование, где все подчиняется законам гравитации. Данные о том, каковы истинные размеры галактики, являются только приблизительными. И самое интересное, что таких образований, больших или меньших, во Вселенной сотни, может быть даже тысячи.
Галактика Млечный Путь и что ее окружает
Все небесные тела, включая планеты Млечного пути, спутники, астероиды, кометы и звезды, постоянно находятся в движении. Рожденные в космическом вихре Большого взрыва, все эти объекты пребывают на пути своего развития. Одни имеют более древний возраст, другие — явно моложе.
Ощутить визуально галактические границы невозможно. Еще 100 лет назад научный мир даже не подозревал о том, что наша галактика Млечный Путь не единственная во Вселенной. Только благодаря стараниям американцам Эдвина Хаббла стало понятным, что Вселенная буквально напичкана гравитационными образованиями. Есть среди них совсем маленькие галактики, есть средних размеров, подобные нашей, а есть настоящие гиганты. Яркий тому пример, ближайшая к Млечному пути галактика Андромеда, которая больше в 2-2,5 раза. Что касается карликовых галактик, то их судьба незавидна. Им выпала роль быть спутниками более крупных образований, которые впоследствии поглотят их.
Наш межгалактический мегаполис в компании с галактиками Андромеда и Треугольник образуют Местную группу, которая соответственно уже является частью более крупного образования — Местного сверхскопления Девы.
Основные характеристики и параметры
Млечный Путь – типичная спиральная галактика класса SBbc, у которой есть перемычка. Диаметр Млечного Пути составляет 100 тыс. световых лет. В пределах этих границ пребывает от 200 до 400 миллиардов звезд различных типов, каждая из которых находится на определенной стадии своего развития. Толщина галактического диска варьируется в пределах 1000 световых лет.
Масса галактики Млечный Путь включает в себя не только массу звезд. Большая часть галактического диска — это масса темной материи и межзвездного газа. Все это вместе составляет колоссальный вес, равный 4,8·10¹¹ M☉. Другими словами, Млечный Путь в 150 млрд. раз тяжелее нашего Солнца.
Гравитационное образование вращается вокруг центра, при этом отдельные части галактики вращаются с разной скоростью. Если в центре скорость вращения галактического диска достаточно умеренная, то на периферии этот параметр достигает значений 200-250 км/с. На одном из этих участков, ближе к центру галактического диска, расположено Солнце. Расстояние от него до центра галактики составляет 25-28 тыс. световых лет. Полный оборот вокруг центральной оси гравитационного образования Солнце и Солнечная система совершают за 225-250 млн. лет. Соответственно, за всю историю своего существования Солнечная система только 30 раз облетела вокруг центра.
Место галактики во Вселенной
Следует отметить одну примечательную особенность. Положение Солнца и соответственно, планеты Земля очень удобно. В галактическом диске постоянно происходит процесс уплотнения. Вызван этот механизм несоответствием скорости вращения спиральных ветвей и движения звезд, которые перемещаются в пределах галактического диска по своим законам. Во время уплотнения происходят бурные процессы, сопровождающиеся мощным ультрафиолетовым излучением. Солнце и Земля уютно расположились в коротационной окружности, где подобная бурная деятельность отсутствует: между двумя спиральными ветвями на границе рукавов Млечного Пути — Стрельца и Персея. Этим объясняется и то спокойствие, в котором мы пребываем столь длительное время. Уже более 4,5 млрд. лет нас не затрагивают космические катаклизмы.
Строение галактики Млечный Путь
Галактический диск не однороден по своему составу. Как и другие спиральные гравитационные системы, Млечный Путь имеет три различаемых области:
- ядро, сформированное плотным звездным скоплением, насчитывающим миллиард звезд разного возраста;
- сам галактический диск, сформированный из скоплений звезд, звездного газа и пыли;
- корона, сферическое гало — область в которой располагаются шаровые скопления, карликовые галактики, отдельные группы звезд, космическая пыль и газ.
Вблизи плоскости галактического диска располагаются молодые звезды, собранные в скопления. Плотность звездных скоплений в центре диска выше. Вблизи центра плотность составляет 10000 звезд на один кубический парсек. В районе, где находится Солнечная система, плотность звезд составляет уже 1-2 светила на 16 кубических парсеков. Как правило, возраст этих небесных тел не более нескольких миллиардов лет.
Межзвездный газ также концентрируется вокруг плоскости диска, подчиняясь центробежным силам. Несмотря на постоянную скорость вращения спиральных ветвей, межзвездный газ распределен неравномерно, образуя большие и малые зоны облачности, туманности. Однако основным галактическим строительным материалом является темная материя. Ее масса преобладает над совокупной массой всех небесных тел, входящих в состав галактики Млечный Путь.
Если на схеме строение галактики достаточно понятно и прозрачное, то в реальности рассмотреть центральные области галактического диска практически невозможно. Газопылевые облака и скопления звездного газа скрывают от нашего взора свет из центра Млечного пути, в котором живет настоящий космический монстр — сверхмассивная черная дыра. Масса этого сверхгиганта составляет приблизительно 4,3 миллиона M☉. Рядом со сверхгигантом располагается черная дыра меньших размеров. Дополняют эту мрачную компанию сотни карликовых черных дыр. Черные дыры Млечного пути являются не только пожирателями звездной материи, но и выполняют функцию родильного дома, выбрасывая в пространство огромные сгустки протонов, нейтронов и электронов. Именно из них образуется атомарный водород — главное топливо звездного племени.
Перемычка — бар находится в области ядра галактики. Ее длина составляет 27 тыс. световых лет. Здесь царствуют старые звезды, красные гиганты, звездной материей которых питаются черные дыры. В этой области сконцентрирована основная часть молекулярного водорода, который выступает основным строительным материалом процесса звездообразования.
Геометрически структура галактики выглядит достаточно просто. Каждый спиральный рукав, а их у Млечного пути целых четыре, берет свое начало из газового кольца. Рукава расходятся под углом 20⁰. На внешних границах галактического диска основным элементом является атомарный водород, который распространяется от центра галактики к периферии. Толщина водородного слоя на окраинах Млечного пути значительно шире, чем в центре, при этом плотность его крайне низкая. Разряжению водородного слоя способствует воздействие карликовых галактик, которые неотлучно следуют с нашей галактикой на протяжении десятков миллиардов лет.
Теоретические модели нашей галактики
Еще древние астрономы пытались доказать, что видимая полоса на небосклоне — это часть огромного звездного диска, вращающегося вокруг своего центра. Этому утверждению способствовали проводимые математические подсчеты. Получить представление о нашей галактике удалось только спустя тысячи лет, когда в помощь науке пришли инструментальные методы исследования космоса. Прорывом в исследовании природы Млечного пути стала работа англичанина Уильяма Гершеля. В 1700 году он сумел опытным путем доказать, что наша галактика имеет форму диска.
Уже в наше время исследования приняли другой оборот. Ученые делали ставку на сравнении движения звезд, между которыми было разное расстояние. Методом параллакса Якоб Каптейн сумел примерно определить диаметр галактики, который по его расчетам составляет 60-70 тыс. световых лет. Соответственно было определено и место Солнца. Оказалось, что оно располагается сравнительно далеко от бушующего центра галактики и на приличном удалении от периферии Млечного пути.
Основополагающей теорией существования галактик является теория американского астрофизика Эдвина Хаббла. Ему принадлежит идея классифицировать все гравитационные образования, деля их на эллиптические галактики и образования спирального типа. Последние, спиральные галактики представляют самую обширную группу, в которую входят образования различных размеров. Крупнейшей из недавно открытых спиральных галактик является NGC 6872, диаметр которой превышает 552 тыс. световых лет.
Ожидаемое будущее и прогнозы
Галактика Млечный Путь выглядит компактным и упорядоченным гравитационным образованием. В отличие от своих соседей, в нашем межгалактическом доме довольно спокойно. Черные дыры планомерно воздействуют на галактический диск, уменьшая его в размерах. Этот процесс уже длится десятки миллиардов лет и сколько еще будет продолжаться — неизвестно. Единственная угроза, которая нависает над нашей галактикой, исходит от ее ближайшей соседки. Галактика Андромеда стремительно сближается с нами. Ученые предполагают, что столкновение двух гравитационных систем может произойти через 4,5 млрд. лет.
Подобная встреча-слияние будет означать конец того мира, в которм мы привыкли жить. Млечный Путь, меньший по размерам, будет поглощен более крупным образованием. Вместо двух крупных спиральных образований во Вселенной появится новая эллиптическая галактика. До этого времени наша галактика сумеет расправиться со своими спутниками. Две карликовые галактики — Большое и Малое Магеллановы Облака — Млечный Путь поглотит через 4 млрд. лет.
Источник
Самая большая планета во Вселенной
Когда говорят «самая большая планета», на ум сразу приходит Юпитер. Да, этот гигант по диаметру больше Земли более чем в 11 раз, и в 317 раз тяжелее. Земля по сравнению с этой планетой – просто карлик, годный ей разве что в спутники. Безусловно, Юпитер – король в нашей Солнечной системе, больше его только Солнце. Однако в мире все относительно.
Поэтому Юпитер – вовсе не самая большая планета из известных науке. Ведь сейчас открыты тысячи планет у других звезд, и среди них попадаются весьма странные и примечательные. Каждая такая планета – мир, непохожий на другие, и о каждом из них можно писать отдельную статью.
Рекордсмен, которого побили – Tres-4b
Рекордсменом по размерам до недавнего времени была планета Tres-4b, расположенная в созвездии Геркулес. С 2006 года до 2011 года это была самая большая планета во Вселенной. Она в 1.706 раз больше Юпитера, почти вдвое. Что любопытно, эта планета расположена в двойной системе, и других подобных пока не известно, ведь в таких системах действуют гравитационные силы двух звезд, мешающие формированию планет и стабильных орбит.
Планета Tres-4b – газовый гигант, подобный Юпитеру, и располагается очень близко к своей звезде – всего в 4.5 миллионах километров. Для сравнения, расстояние от Солнца до Меркурия, самой горячей планеты нашей системы – 58 миллионов километров, а до Земли – 150 миллионов!
Полный оборот по орбите Tres-4b совершает всего за 3.5 суток, и этот газовый шар очень горячий – температура его превышает 1700 градусов. Горячий газ имеет тенденцию к расширению, поэтому планета эта «рыхлая», её плотность очень низкая, в среднем, как у пенопласта или бальсового дерева. Это очень мало.
Хотя Tres-4b и большая планета, но масса её чуть меньше, чем у Юпитера, поэтому и гравитация у неё меньше. Эта горячая газовая планета при большом размере и низкой гравитации не в состоянии удерживать своё вещество, поэтому постоянно теряет его из своей атмосферы. Этот газовый шлейф тянется за планетой, как кометный хвост.
Эта планета – загадка для ученых. При столь гигантских размерах и несоразмерно малой массе она просто не должна существовать. Да, сейчас она теряет массу, но как она смогла при таких условиях вообще образоваться? Может, когда-то она не была такой горячей, и потому была меньших размеров и более плотной, как Юпитер? Тогда она в прошлом была гораздо дальше от звезды или вовсе была захвачена звездой где-то по пути.
К сожалению, посмотреть на эту планету вживую в обозримом будущем не представляется возможным – расстояние до нее невообразимо большое, 1600 световых лет.
Эта огромная планета была открыта транзитным методом еще в 2006 году, а результаты были опубликованы год спустя.
Программа, в рамках которой проводились исследования, называется TrES – Trans-Atlantic Exoplanet Survey, или Трансатлантический экзопланетный обзор. В ней участвуют три небольших 10-сантиметровых телескопа из разных обсерваторий, оснащенных камерами Шмидта и автопоиском. Всего в рамках этой программы было обнаружено пять экзопланет, в том числе и Tres-4b.
Самая большая планета во Вселенной – HAT-P-32b
В 2011 году была открыта новая самая большая планета во Вселенной, которая оказалась больше, чем Tres-4b. Она расположена в созвездии Андромеды, на расстоянии 1044 световых лет от нас.
Эта планета по радиусу превышает Юпитер в 2.037 раз, то есть она немного больше, чем Tres-4b. А вот масса её примерно такая же, и немного меньше юпитерианской. В остальном HAT-P-32b очень напоминает Tres-4b.
Эта планета – тоже горячий газовый шар, даже горячее. Температура его достигает 1888 градусов. Эта планета тоже расположена близко к звезде – на расстоянии порядка 5 миллионов километров, и из-за огромной температуры газ её также расширяется и теряется. Поэтому и плотность её также небольшая.
Ученые постоянно открывают всё новые планеты у других звезд, и не исключено, что и этот рекорд будет побит, и скоро мы узнаем про другую самую большую планету во Вселенной.
Источник