Содержание

Состав и структура Млечного Пути

Состав и структура Млечного Пути

 

СТРУКТУРА МЛЕЧНОГО ПУТИ

Млечный Путь спиральная галактика. Здесь вы можете посмотреть схему строения Млечного Пути.

Центр Галактики находится в направлении созвездии Стрельца.

Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска. Состоит гало в основном из очень старых, неярких звезд. Возраст сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (в переводе с английского «утолщение»).

Вращается гало в целом очень медленно.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. Диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет). Толщина – около 1000 световых лет. Скорость вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в  центре до 200-240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него. Масса диска в 150 млрд раз больше массы Солнца (1,99*1030 кг). В диске концентрируются молодые звезды и звездные скопления. Среди них много ярких и горячих звезд. Газ в диске Галактики распределен неравномерно, образуя гигантские облака. Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Примерно на 1/4 она состоит из гелия.

Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или

ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому ее начали изучать только после создания приемников инфракрасного и радиоизлучения, которое поглощается в меньшей степени. Для центральных областей Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке их многие тысячи. Ближе к центру отмечаются области ионизированного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта — черной дыры массой около миллиона масс Солнца.

Одним из наиболее заметных образований являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов — спиральные галактики. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звезды, многие рассеянные звездные скопления, а также цепочки плотных облаков межзвездного газа, в которых продолжают образовываться звезды. В отличие от гало, где какие-либо проявления звездной активности чрезвычайно редки, в ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвездного пространства в звезды и обратно.

Спиральные рукава Млечного Пути в значительной мере скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвездного водорода, концентрирующегося вдоль длинных спиралей. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску галактики. Проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звезд из газа становится более интенсивным. Причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой проблемой работают многие астрофизики.

Звезды галактического диска были названы населением I типа, звезды гало – населением II типа.

ВВЕРХ

 

 

  

МЕСТО СОЛНЦА В ГАЛАКТИКЕ

В окрестностях Солнца удаётся проследить участки двух спиральных ветвей, удалённых от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит ещё одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.

Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23—28 тыс. световых лет, или 7—9 тыс. парсек. Это говорит о том, что Солнце расположено ближе к окраине диска, чем к его центру.

Вместе со всеми близкими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220—240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за всё время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не больше 30 раз.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав.

Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звёзд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из неё. Единственное место, где скорости звёзд и спиральных ветвей совпадают, — это так называемая коротационная окружность, и именно на ней располагается Солнце!

Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала влияния этих космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла зародиться и сохраниться жизнь.

Долгое время положение Солнца среди звёзд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики.

ВВЕРХ

 

 

 

НОВЫЕ И СВЕРХНОВЫЕ ЗВЕЗДЫ

Тот, кто внимательно следит за звёздами из ночи в ночь, имеет в своей жизни шанс обнаружить новую звезду, возникшую как бы на пустом месте. Блеск такой звезды постепенно увеличивается, достигая максимума и через несколько месяцев ослабевает настолько, что она становится не видимой даже вооруженным глазом, исчезает.

Ещё более грандиозное, но чрезвычайно редкое небесное явление, получившее название сверхновые звёзды

, запечатлено во многих исторических летописях разных народов. Блеск сверхновой, вспыхивающей тоже вроде бы на пустом месте, иногда достигал такой величины, что звезду было видно даже днём!

Явления новых звёзд были обнаружены ещё в глубокой древности. В 20 в., когда астрономические наблюдения приобретали регулярный характер, а вид звёздного неба “протоколировался” на фотопластинках, стало ясно, что на месте “новых” звёзд на самом деле находятся слабые звёздочки. Просто внезапно их блеск увеличился до своего максимума затем уменьшается до спокойного уровня. Более того, оказалось, что иногда явление новой звезды повторяется более или менее регулярно на одном и том же месте, т.е. одна и та же звезда по каким-то причинам раз в сотни лет или чаще сильно увеличивает свою совместимость.

Иначе предстоит дело со сверхновыми звёздами. Если на их месте до начала вспышки и была заметна звезда (как, например, в случае относительно яркой сверхновой звезды 1987 г. В Большом Магеллановом Облаке), то после вспышки она действительно исчезла, а сброшенная ею оболочка ещё долгие годы наблюдается как светящаяся туманность.

Исследования сверхновых звёзд, вспыхивающих в нашей Галактике, затрудняются тем, что эти небесные объекты чрезвычайно редко доступны наблюдениям. За всю историю науки их удалось увидеть всего несколько раз. Однако регулярные наблюдения множества других галактик приводят к ежегодному обнаружению до нескольких десятков сверхновых в далёких звёздных системах. Установлено, что в среднем в каждой галактике вспышка сверхновой звезды происходит раз в несколько десятилетий. Причём в максимуме своего блеска может быть столь же яркой, как остальные сотни миллиардов звёзд галактики, вместе взятые. Самые далёкие из известных ныне сверхновых находятся в галактиках, расположенных в сотнях мегапарсек от Солнца.

Как впервые предложили в 30-е гг.20в.Вальтер Бааде и Фриц Цвики, в результате взрыва сверхновой может образоваться сверхплотная нейтронная звезда. Эта гипотеза подтвердилась после открытия пульсара- быстровращающейся нейтронной звезды с периодом 33миллисекунды – в центре известной Крабовидной туманности в созвездии Тельца; он возник на месте вспышки сверхновой звезды в 1054 г. Итак, явления новых и сверхновых звёзд имеют совершенно различную природу.

ВВЕРХ

 

 

БЕЛЫЕ КАРЛИКИ

Немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель в течении ряда лет наблюдал собственные движения на небе двух ярких звёзд – Сириуса и Проциона – и в 1844 г. установил что обе они движутся не по прямым , а по характерным траекториям. Открытие натолкнуло учёного на мысль, что каждая из этих звёзд обладает невидимым для нас спутником, т.е. является физически двойной звёздной системой.


Предположение Бесселя вскоре подтвердилось. Американский оптик – шлифовальщик Алван Кларк 31 января 1862 г. При испытании только что изготовленного объекта диаметром 46 см открыл спутник Сириуса. Позднее, в 1896 г., был обнаружен спутник Проциона. Через некоторое время на основании уже непосредственных телескопических наблюдений взаимного обращения этих звёзд и их спутников астрономам удалось (с помощью закона всемирного тяготения) найти массы каждого из светил. Главные звёзды названные теперь Сириусом А и Проционом А, оказались массивнее Солнца соответственно в 2,3 и 1,8 раза, а масса этих спутников – Сириуса В и Проциона В – составляют 0,98 и 0,65 солнечных масс.


Но Солнце, практически равно по массе Сириусу В, сияло бы с его расстояния почти также ярко, как Полярная звезда. Так почему же Сириус В в течение 18 лет считался «невидимым спутником»? Может быть, из-за малого углового расстояния между ним Сириусом А? Не только.Как потом выяснилось, он заведомо недоступен вооружённому глазу из-за своей низкой светимости, в 400 раз уступающей светимости Солнца. Правда в начале 20 века это открытие не показалось особенно странным, так как звёзды малой светимости было известно достаточно много, а связь массы звезды с её светимостью ещё не была установлена. Лишь когда были получены спектры излучения Сириуса В Проциона В, а также измерены их температуры, стала очевидной «аномальность» этих звёзд. Их назвали белыми карликами.

ВВЕРХ

 

 

МЕЖЗВЕЗДНАЯ СРЕДА

Пространство между звёздами, за исключением отдельных туманностей, выглядит пустым. На самом же деле всё межзвёздное пространство заполнено веществом. К такому заключению пришли учёные после того, как в начале 20 века швейцарский астроном Роберт Трюмплер открыл поглощение (ослабление) света звёзд на пути к земному наблюдению. Причём степень его ослабления зависит от цвета звезды. Свет от голубых звёзд поглощается более интенсивно, чем от красных. Таким образом, если звезда излучает в голубых лучах одинаковое количество энергии, то в результате поглощения света голубые лучи ослабляются сильнее красных и с Земли звезда кажется красноватой.

Вещество, поглощающее свет, распределено в пространстве не равномерно, а имеет клочковатую структуру и концентрируется в Млечном Пути. Тёмные туманности, такие, как Угольный Мешок и Конская Голова, являются местом повышенной плотности поглощающего межзвёздного вещества. А состоит оно из мельчайших частиц-пылинок. Физические свойства пылинок к настоящему времени изучены достаточно хорошо. Средний радиус пылинок составляет доли микрометра. В настоящее время считают, что пылинки состоят из смеси графитовых и силикатных частиц, покрытых оболочками из органических молекул и льда. Суммарная масса пыли всего 0,03 % полной массы Галактики, ее полная светимость составляет 30 % от светимости звезд и полностью определяет излучение Галактики в инфракрасном диапазоне. Температура пыли 15–25 К.

Помимо пыли между звёздами имеется большое количество невидимого газа. Масса его почти в сто раз превосходит массу пыли. Как же стало известно о существовании этого газа? Оказалось, что атомы водорода излучают радиоволны с длинной волны 21см. Большую часть информации о межзвёздном веществе получают с помощью радиотелескопов. Так были открыты облака атомарного нейтрального водорода.

Типичное облако атомарного нейтрального водорода имеет температуру около 70К(-200С) и невысокую плотность (несколько десятков атомов в кубическом сантиметре пространства). Хотя такая среда и считается облаком, для землянина это глубокий вакуум, в миллиард раз разреженнее, чем вакуум, создаваемый, например, в телескопе телевизора. Размер облаков водорода- от 19 до 100 пк (для сравнения: звёзды в среднем находятся друг от друга на расстоянии 1 пк).

Впоследствии были обнаружены более холодные и плотные облака молекулярного водорода, совершенно непрозрачные для видимого света. Именно в них сосредоточена большая часть межзвёздной пули и газа. По размерам эти облака такие же, как и области атомарного водорода, но плотности их в сотни и тысячи раз выше. Поэтому в больших молекулярных облаках может содержатсья огромная масса вещества, достигающая сотен и тысяч и даже миллионов масс Солнца. В молекулярных облаках, состоящих в основном из водорода, присутствуют и многие более сложные молекулы, в том числе простейшие органические соединения.

Некоторая часть межзвёздного вещества нагрета до очень высоких температур и «светится» в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. В рентгеновском диапазоне излучает самый горячий газ, имеющий температуру около миллиона градусов. Это — корональный газ, названный по аналогии с разогретым газом в солнечной короне. Корональный газ отличается очень низкой плотностью: примерно один атом на кубический диаметр пространства.

Горячий разряженный газ образуется в результате мощных взрывов- вспышек сверхновых звёзд. От места взрыва в межзвёздном газе распространяется ударная волна и нагревает газ до высокой температуры, при которой он становится источником рентгеновского излучения. Корональный газ обнаружен в пространстве между галактиками.

Итак, основным компонентом межзвёздной среды является газ, состоящий из атомов и молекул. Он перемешан с пылью, содержащий около одного процента массы межзвёздного вещества, и пронизывается быстрыми потоками элементарных частиц – космическими лучами – и электромагнитным излучением, которое также можно считать составляющими межзвёздной среды.

Кроме того, межзвёздная среда оказалась слегка намагниченной. Магнитные поля связаны с облаками межзвёздного газа и движутся вместе с ними. Эти поля примерно в 100 тыс. раз слабее магнитного поля Земли. Межзвёздные магнитные поля способствуют образованию наиболее плотных и холодных облаков газа, из которых конденсируются звёзды. Частицы космических лучей также реагируют на межзвёздное магнитное поле: они перемещаются вдоль его силовых линий по спиральным траекториям, как бы навиваясь на них. При этом электроны, входящие в состав космических лучей, излучают радиоволны. Это так называемое синхронное излучение рождается в межзвёздном пространстве и уверенно наблюдается в радиодиапазоне.

ВВЕРХ

 

 

ЗВЕЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ

В Галактике каждая третья звезда – двойная, имеются системы из трех и более звезд. Известны и более сложные объекты – звездные скопления.

Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости. Сейчас известно более 1200 рассеянных скоплений, из них детально изучено 500. Самые известные среди них – Плеяды и Гиады в созвездии Тельца. Общее количество рассеянных скоплений в Галактике, возможно, достигает ста тысяч.

Рассеянные скопления состоят из сотен или тысяч звезд. Их масса невелика, и гравитационное поле не может долго сдерживать их в малом объеме пространства, поэтому за миллиарды лет рассеянные скопления распадаются. Среди рассеянных звездных скоплений гораздо больше молодых звезд, чем старых. Все звезды, входящие в состав скопления, имеют общее движение.

Средние размеры рассеянных скоплений от 2 до 20 парсеков. Большинство рассеянных скоплений расположено в диске нашей Галактике, где сконцентрированы скопления пыли и межзвездного газа, в спиральных рукавах.

Шаровые скопления сильно выделяются на звездном фоне благодаря значительному числу звезд и четкой сферической форме. Диаметр шаровых скоплений составляет от 20 до 100 пк, а масса – 104–106 М. Вся сфера шарового скопления густо заполнена звездами, их концентрация растет к центру. Сейчас известно свыше 150 скоплений; предполагается, что в нашей Галактике их не больше нескольких сотен. В шаровых скоплениях двойные звезды встречаются редко. Некоторые двойные системы в шаровых скоплениях являются рентгеновскими источниками излучения.

Шаровые скопления – старейшие образования в нашей Галактике, их возраст от 10 до 15 миллиардов лет и сравним с возрастом Вселенной. Бедный химический состав и вытянутые орбиты, по которым они движутся в Галактике, говорят о том, что шаровые скопления образовались в эпоху формирования самой Галактики.

Возраст звезд, входящих в состав шаровых скоплений, солиден, поэтому все массивные звезды прошли длинный путь эволюции и стали нейтронными звездами или белыми карликами. В результате, в шаровых скоплениях наблюдаются вспышки новых звезд, рентгеновские источники и пульсары.

Помимо рассеянных звездных скоплений хорошо изучен еще один тип группировок молодых звезд – звездные ассоциации. Их начали изучать в двадцатых годах ХХ века.

ОВ-ассоциации имеют протяженность от 15 до 300 пк и содержат от нескольких десятков до нескольких сотен горячих голубых гигантов и сверхгигантов. Поскольку гиганты ранних спектральных классов быстро проходят путь эволюции, то все звезды образовались в одно время и имеют небольшой возраст.

Т-ассоциации содержат переменные звезды типа Т Тельца, которые еще не достигли главной последовательности и находятся на самых ранних этапах звездной эволюции. В таких ассоциациях открыты источники инфракрасного излучения, связанные с рождающимися массивными звездами.

ВВЕРХ

 

 

ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ

«Наблюдения с помощью телескопов позволили обнаружить на небе большое количество слабосветящихся пятен – светлых туманностей», — начал в 18 веке Уильям Гершель. Он разделял их на белые и зеленоватые. Подавляющее большинство белых туманностей образовано множеством звёзд — это звёздные скопления и галактики, а некоторые оказались связанными с межзвёздной пылью, которая отражает свет близкорасположенных звёзд, — это отражательные туманности. Как правило, в центре такой туманности видна яркая звезда. А вот зеленоватые туманности – не что иное, как свечение межзвёздного газа.

Самая яркая на небе газовая туманность – Большая туманность Ориона. Она видна в бинокль, а при хорошем зрении её можно заметить и невооруженным глазом – чуть ниже трёх звёзд, расположенных в одну линию, которые образуют пояс Ориона. Расстояние до этой туманности около 1000 световых лет.

Что заставляет светиться межзвёздный газ светиться? Ведь привычный нам воздух прозрачен и не излучает света. Голубое небо над головой светится рассеянным на молекулах воздуха светом Солнца. Ночью небо становится тёмным. Впрочем, иногда всё же можно увидеть свечение воздуха, например, во время грозы, когда под действием электрического разряда возникает молния. В северных широтах и в Антарктиде часто наблюдаются полярные сияния – разноцветные полосы и сполохи на небе. В обоих случаях воздух излучает свет не сам по себе, а под действием потока быстрых частиц. Поток электронов порождает вспышку молнии, а попадание в атмосферу Земли энергичных частиц из радиационных поясов, существующих в околоземном пространстве, — полярные сияния.

Подобным образом возникает излучение в неоновых и других газовых лампах: поток электронов бомбардирует атомы газа и заставляет их светиться. В зависимости от того, Какой газ находится в лампе, от его давления и электрического напряжения, приложенного к лампе, изменяется цвет излучаемого света.

ВВЕРХ

 

 

НЕЙТРОННЫЕ ЗВЕЗДЫ И ПУЛЬСАРЫ

Нейтронные звезды, которые часто называют «мертвыми», являются удивительнейшими объектами. Их изучение в последние десятилетия превратилось в одну из самых увлекательных и богатых открытиями областей астрофизики. Интерес к нейтронным звездам обусловлен не только загадочностью их строения, но и колоссальной плотностью, и сильнейшими магнитными и гравитационными полями. Материя там находится в особом состоянии, напоминающем огромное атомное ядро, и эти условия невозможно воспроизвести в земных лабораториях.

РОЖДЕННАЯ НА КОНЧИКЕ ПЕРА
Открытие в 1932 году новой элементарной частицы — нейтрона заставило астрофизиков задуматься над тем, какую роль он может играть в эволюции звезд. Два года спустя было высказано предположение о том, что взрывы сверхновых звезд связаны с превращением обычных звезд в нейтронные. Затем были выполнены расчеты структуры и параметров последних, и стало ясно, что если небольшие звезды (типа нашего Солнца) в конце своей эволюции превращаются в белых карликов, то более тяжелые становятся нейтронными. В августе 1967 года радиоастрономы при изучении мерцаний космических радиоисточников обнаружили странные сигналы — фиксировались очень короткие, длительностью около 50 миллисекунд, импульсы радиоизлучения, повторявшиеся через строго определенный интервал времени (порядка одной секунды). Это было совершенно не похоже на обычную хаотическую картину случайных нерегулярных колебаний радиоизлучения. После тщательной проверки всей аппаратуры пришла уверенность, что импульсы имеют внеземное происхождение. Астрономов трудно удивить объектами, излучающими с переменной интенсивностью, но в данном случае период был столь мал, а сигналы — столь регулярны, что ученые всерьез предположили, что они могут быть весточками от внеземных цивилизаций. А потому первый пульсар получил название LGM-1 (от английского Little Green Men — «Маленькие Зеленые Человечки»), хотя попытки найти какой-либо смысл в принимаемых импульсах окончились безрезультатно. Вскоре были обнаружены еще 3 пульсирующих радиоисточника. Их период опять оказался много меньше характерных времен колебания и вращения всех известных астрономических объектов. Из-за импульсного характера излучения новые объекты стали называть пульсарами. Это открытие буквально всколыхнуло астрономию, и из многих радиообсерваторий начали поступать сообщения об обнаружении пульсаров. После открытия пульсара в Крабовидной Туманности, возникшей из-за взрыва сверхновой в 1054 году (эта звезда была видна днем, о чем упоминают в своих летописях китайцы, арабы и североамериканцы), стало ясно, что пульсары каким-то образом связаны с вспышками сверхновых звезд. Скорее всего, сигналы шли от объекта, оставшегося после взрыва. Прошло немало времени, прежде чем астрофизики поняли, что пульсары — это и есть быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые они так долго искали.

КРАБОВИДНАЯ ТУМАННОСТЬ
Вспышка этой сверхновой звезды, сверкавшей на земном небосклоне ярче Венеры и видимой даже днем, произошла в 1054 году по земным часам. Почти 1 000 лет — это очень маленький срок по космическим меркам, и тем не менее за это время из остатков взорвавшейся звезды успела образоваться красивейшая Крабовидная туманность. Данное изображение является композицией двух картинок: одна из них получена космическим оптическим телескопом «Хаббл» (оттенки красного), другая — рентгеновским телескопом «Чандра» (голубой). Хорошо видно, что высокоэнергичные электроны, излучающие в рентгеновском диапазоне, очень быстро теряют свою энергию, поэтому голубые цвета превалируют только в центральной части туманности. Совмещение двух изображений помогает более точно понять механизм работы этого удивительнейшего космического генератора, излучающего электромагнитные колебания широчайшего частотного диапазона — от гамма-квантов до радиоволн. Хотя большинство нейтронных звезд было обнаружено по радиоизлучению, все же основное количество энергии они испускают в гамма- и рентгеновском диапазонах. Нейтронные звезды рождаются очень горячими, но достаточно быстро охлаждаются, и уже в тысячелетнем возрасте имеют температуру поверхности около 1 000 000 К. Поэтому только молодые нейтронные звезды сияют в рентгеновском диапазоне за счет чисто теплового излучения.

ФИЗИКА ПУЛЬСАРА
Пульсар — это просто огромный намагниченный волчок, крутящийся вокруг оси, не совпадающей с осью магнита. Если бы на него ничего не падало и он ничего не испускал, то его радиоизлучение имело бы частоту вращения и мы никогда бы его не услышали на Земле. Но дело в том, что данный волчок имеет колоссальную массу и высокую температуру поверхности, да и вращающееся магнитное поле создает огромное по напряженности электрическое поле, способное разгонять протоны и электроны почти до световых скоростей. Причем все эти заряженные частицы, носящиеся вокруг пульсара, зажаты в ловушке из его колоссального магнитного поля. И только в пределах небольшого телесного угла около магнитной оси они могут вырваться на волю (нейтронные звезды обладают самыми сильными магнитными полями во Вселенной, достигающими 1010—1014 гаусс, для сравнения: земное поле составляет 1 гаусс, солнечное — 10—50 гаусс). Именно эти потоки заряженных частиц и являются источником того радиоизлучения, по которому и были открыты пульсары, оказавшиеся в дальнейшем нейтронными звездами. Поскольку магнитная ось нейтронной звезды необязательно совпадает с осью ее вращения, то при вращении звезды поток радиоволн распространяется в космосе подобно лучу проблескового маяка — лишь на миг прорезая окружающую мглу.

БЛИЖАЙШИЙ СОСЕД
Данный пульсар находится на расстоянии всего 450 световых лет от Земли и является двойной системой из нейтронной звезды и белого карлика с периодом обращения 5,5 дня. Мягкое рентгеновское излучение, принимаемое спутником ROSAT, испускают раскаленные до двух миллионов градусов полярные шапки PSR J0437-4715. В процессе своего быстрого вращения (период этого пульсара равен 5,75 миллисекунды) он поворачивается к Земле то одним, то другим магнитным полюсом, в результате интенсивность потока гамма-квантов меняется на 33%. Яркий объект рядом с маленьким пульсаром — это далекая галактика, которая по каким-то причинам активно светится в рентгеновском участке спектра.

ОТКРЫТЫЙ ВОПРОС
Хотя нейтронные звезды интенсивно изучаются уже около трех десятилетий, их внутренняя структура доподлинно неизвестна. Более того, нет твердой уверенности и в том, что они действительно состоят в основном из нейтронов. С продвижением вглубь звезды давление и плотность увеличиваются и материя может быть настолько сжата, что она распадется на кварки — строительные блоки протонов и нейтронов. Согласно современной квантовой хромодинамике кварки не могут существовать в свободном состоянии, а объединяются в неразлучные «тройки» и «двойки». Но, возможно, у границы внутреннего ядра нейтронной звезды ситуация меняется и кварки вырываются из своего заточения. Чтобы глубже понять природу нейтронной звезды и экзотической кварковой материи, астрономам необходимо определить соотношение между массой звезды и ее радиусом (средняя плотность). Исследуя нейтронные звезды со спутниками, можно достаточно точно измерить их массу, но определить диаметр — намного труднее. Совсем недавно ученые, используя возможности рентгеновского спутника «XMM-Ньютон», нашли способ оценки плотности нейтронных звезд, основанный на гравитационном красном смещении. Необычность нейтронных звезд состоит еще и в том, что при уменьшении массы звезды ее радиус возрастает — в результате наименьший размер имеют наиболее массивные нейтронные звезды.

СУДОРОГИ ГИГАНТОВ
Пульсары считаются одной из ранних стадий жизни нейтронной звезды. Благодаря их изучению ученые узнали и о магнитных полях, и о скорости вращения, и о дальнейшей судьбе нейтронных звезд. Постоянно наблюдая за поведением пульсара, можно точно установить: сколько энергии он теряет, насколько замедляется, и даже то, когда он прекратит свое существование, замедлившись настолько, что не сможет излучать мощные радиоволны. Эти исследования подтвердили многие теоретические предсказания относительно нейтронных звезд.
Уже к 1968 году были обнаружены пульсары с периодом вращения от 0,033 секунды до 2 секунд. Периодичность импульсов радиопульсара выдерживается с удивительной точностью, и поначалу стабильность этих сигналов была выше земных атомных часов. И все же по мере прогресса в области измерения времени для многих пульсаров удалось зарегистрировать регулярные изменения их периодов. Конечно, это исключительно малые изменения, и только за миллионы лет можно ожидать увеличения периода вдвое. Отношение текущей скорости вращения к замедлению вращения — один из способов оценки возраста пульсара. Несмотря на поразительную стабильность радиосигнала, некоторые пульсары иногда испытывают так называемые «нарушения». За очень короткий интервал времени (менее 2 минут) скорость вращения пульсара увеличивается на существенную величину, а затем через некоторое время возвращается к той величине, которая была до «нарушения». Полагают, что «нарушения» могут быть вызваны перегруппировкой массы в пределах нейтронной звезды. Но в любом случае точный механизм пока неизвестен. Так, пульсар Вела примерно раз в 3 года подвергается большим «нарушениям», и это делает его очень интересным объектом для изучения подобных явлений.

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА
Твердая корка внешних слоев нейтронной звезды состоит из тяжелых атомных ядер, упорядоченных в кубическую решетку, с электронами, свободно летающими между ними, чем напоминает земные металлы, но только намного более плотные.

ЗАГАДКА 4U2127 РАЗГАДАНА
Эта звезда более 10 лет морочила голову астрономам, проявляя странную медленную изменчивость своих параметров и вспыхивая каждый раз по-разному. Только новейшие исследования космической обсерватории «Чандра» позволили разгадать загадочное поведение этого объекта. Оказалось, что это не одна, а две нейтронные звезды. Причем обе они имеют компаньонов — одну звезду, похожую на наше Солнце, другую — на небольшую голубую соседку. Пространственно эти пары звезд разделены достаточно большим расстоянием и живут независимой жизнью. А вот на звездной сфере они проецируются почти в одну точку, поэтому так долго их и считали одним объектом. Находятся эти четыре звездочки в шаровом скоплении М15 на расстоянии 34 тыс. световых лет.

Нейтронная звезда легко поместилась бы внутри Московской кольцевой автодороги или Нью-Йорка.

ВВЕРХ

 

 

СКРЫТАЯ МАССА

Лишь к концу прошлого столетия ученые пришли к выводу, что видимая материя — лишь малая часть Вселенной, остальное космическое пространство заполнено материей, которую называют темной.

Хорошо известно, что в мире существует много такого, что мы не можем ни потрогать, ни услышать. Более того, есть, такие вещи, о которых и помыслить-то непросто, не то что увидеть или понюхать. Богословы всегда считали, что нашим миром правит мир иной, почти никак не проявляющий себя в обыденной жизни. К концу XX века физики вместе с астрономами пришли к тому же, по сути, выводу — видимая материя составляет лишь малую часть Вселенной и космическое пространство в основном заполнено так называемыми темными материей и энергией, практически никак не обнаруживающими себя в земных условиях. Скрытая масса очень сильно озадачила ученых прошлого века, и только на пороге нынешнего появились некоторые надежды на разрешение данной космогонической проблемы.

ЗАТЯНУВШЕЕСЯ ПРОЗРЕНИЕ
Загадка скрытой массы уже давно волнует лучшие умы. Все началось с того, что в 1933 году американский астрофизик Фриц Цвикки определил полную массу группы галактик, измерив их светимость. Иными словами, он подсчитал количество звезд в этой группе и полученное число умножил на среднюю массу звезды. Казалось бы, метод вполне надежный, однако другие способы, основанные на законе всемирного тяготения Ньютона, давали гораздо большую величину массы. В то время факт этот особого интереса не вызвал, и только спустя четыре десятка лет ученые поняли всю важность открытия, в результате сегодня скрытая масса является непременным атрибутом всех космологических моделей Вселенной.
До сих пор не ясно, что же именно находится в межзвездном пространстве, хотя масса этого «чего-то» примерно в десять раз больше суммарной массы всех звезд. И решение этой загадки, несомненно, будет крупнейшим открытием, которое может произойти в любой момент. Единственное, что выдает сегодня скрытую массу, — гравитация. Именно гравитационное поле, влияя на движение звезд в галактиках, позволяет определить долю невидимой материи среди космического вещества.

Английское название рассматриваемого явления — dark matter — в переводе означает «темная материя». Но если бы эта материя действительно была бы «темной», то она не пропускала бы сквозь себя свет от звезд. В этом случае наше небо представляло бы собой очень грустное зрелище. К счастью, эта материя как раз наоборот — абсолютно прозрачна для света, поэтому название «скрытая масса» гораздо более удачно.

ЧЕРНАЯ КОШКА В ТЕМНОЙ КОМНАТЕ
Для того чтобы искать, прежде нужно определить, где и что. С тем, «что» именно искать, более или менее понятно — эта некая материя, которая проявляет себя только своей гравитацией. А вот «где» ее искать и какие пространственные размеры она занимает — далеко не очевидно. Как она распределена по Вселенной? Расположена ли она в галактиках или равномерно разбросана по всему пространству? С одной стороны, долю скрытой массы в галактике можно определить по поведению звезд. С другой — ситуация несколько осложняется тем, что именно скрытая масса диктует видимой материи «правила игры», а не наоборот. Это и понятно — ее намного больше, а кто больше, тот, как обычно, и прав…
Скрытая масса способна концентрироваться там, где видимая материя отсутствует. Удивительно, но и эту скрытую часть удалось определить. О том, как это было сделано, чуть позже.
Интересно сравнить полную скрытую массу во Вселенной и массу ее видимой части, в основном звезд. Диаметр видимой части Вселенной составляет примерно 3•10 26 м (10 000 мегапарсек, или 30 млрд. световых лет). Большая часть видимой материи уже собралась в галактики и, чтобы определить массу Вселенной, надо «всего лишь» измерить массы всех галактик, которых приблизительно 10 11 штук и в каждой сверкает по нескольку миллиардов звезд. В результате получаем примерно 10 52 кг — такова масса всех звезд в видимой части Вселенной. Напомним, что наше Солнце весит всего
2•10 30 кг. Поскольку темной материи в 10 раз больше, чем видимой, то недоучтенными до последнего времени были около 10 53 кг…

Все способы, основанные на гравитации, позволяют в лучшем случае определить массу и распределение в пространстве скрытой материи. При этом до сих пор остается загадкой, что же это такое и из чего она состоит.

Эта странная галактика NGC 4650А находится на расстоянии 165 миллионов световых лет от Земли. Ее структура обусловлена не только произошедшим много миллионов лет назад столкновением двух различных галактик, но и наличием значительней скрытой массы, проявляющей себя большим гравитационным полем.

НОСИТЕЛИ СКРЫТОЙ МАССЫ
Современная наука настолько сложна, что бессистемные поиски «чего-то новенького» заведомо обречены на неудачу. Чтобы добиться успеха, нужно иметь хоть какое-то представление о том, что ищешь, необходима теоретическая модель, правильность которой проверяется экспериментально. Предполагаемых носителей скрытой массы не так уж и мало, но их можно разделить на две основные категории: астрономические объекты (MACHOs — Массивные Астрофизические Компактные Гало Объекты) и элементарные частицы (WIMPs — Слабо Взаимодействующие Массивные Частицы).
MACHOs — это действительно массивные объекты, состоящие из обычных элементарных частиц. WIMPs — это гипотетические частицы, которые практически не взаимодействуют с привычной нам материей. Астрономам близка идея MACHOs, в то время как физикам, занимающимся микромиром, больше нравится идея WIMPs, что естественно. Рассмотрим же более детально, что представляют собой эти два основных класса.

РАЗНООБРАЗИЕ MACHOs, или КАК УВИДЕТЬ ЧЕРНУЮ КОШКУ
Эти массивные объекты практически не должны светиться, в противном случае их бы давно увидели. Кандидатами на роль MACHOs являются черные дыры, нейтронные звезды, коричневые, или, более точно, темные, карлики (brown dwarfs) и, возможно, белые.
Черные дыры — вполне достойные претенденты. Их существование предсказывается теорией, а некоторые из них уже обнаружены. Но определенная осторожность все же необходима. Во-первых, они не должны быть очень массивными, иначе излучение от падающего на них вещества выдаст их с головой. Во-вторых, их должно быть много, чтобы суммарная масса была примерно в 10 раз больше суммарной массы звезд. И в-третьих, «маленьких» черных дыр с массой меньше, чем 10 12 кг, должно быть не слишком много, иначе наша Вселенная была бы совершенно другой. Однако современные ученые пока не располагают конкретными данными о количестве и массе черных дыр даже в нашей Галактике, не говоря уже о всей Вселенной.
Темные карлики — это не сказочные тролли, а плотные сгустки обычной материи, в основном водорода, с массой, значительно меньшей солнечной. Их собственные гравитационные поля позволяют им существовать, не распадаясь. Однако эти поля слишком слабы, чтобы создать высокое давление и инициировать термоядерные реакции. Свет от звезд — это не что иное, как фотоны, испускаемые сильно нагретым газом. Тепло для нагрева поступает от ядерных реакций, поэтому светимость темных карликов слишком мала, и они могут легко ускользать от внимания астрономов.
Если говорить о нейтронных звездах, то в данном случае интересны старые их представители, которые практически не излучают энергию. Это как раз тот случай, когда молодые не требуются. Другое дело, откуда они могли в таком количестве взяться и когда успели состариться
Если MACHOs практически не светятся, то можно ли их обнаружить вообще? Современные научные методы и техника позволяют это сделать. Так, с введением в строй телескопа Hubble, наблюдающего мир не только в видимых, но и в инфракрасных лучах, астрономам удалось обнаружить много темных карликов как в нашей, так и в соседних галактиках. Но их оказалось всего 6% от общей массы галактического гало! Может быть, дальнейшие исследования увеличат эту цифру.
Искажения картины звездного неба, вызванные действием скрытой массы, проанализировали Дэвид Уитмен, Энтони Тайсон и Дэвид Керкман (Лаборатории Белл), Ян Дельантонио (Национальная обсерватория оптической астрономии и Университет Брауна) и Чэри Бернстейн (Мичиганский университет). Они использовали 4-метровый телескоп Blanco (Чили) и цифровую обработку изображений. Одним из препятствий в работе было то, что изображение галактики изменяется не только из-за влияния скрытой массы, но и при прохождении через атмосферу Земли. Да и сами оптические приборы вносят небольшие искажения. Но ученые нашли выход. Изображения от ближайших звезд изменяются атмосферой и приборами точно так же, как и далекие галактики, а вот влиянию удаленной скрытой массы они не подвержены. На основе нескольких тысяч совместных измерений близких звезд и далеких галактик ученые научились отделять «зерна от плевел» и получили желаемый результат. Были проанализированы изображения 145 000 очень далеких галактик для того, чтобы найти эффекты искажения, создаваемые скрытой массой. На основе этих данных было восстановлено расположение скрытой массы на больших межгалактических масштабах.
Существует и другой способ обнаружения MACHOs, опять же связанный с их гравитационным полем. Если астроном обнаруживает, что некоторая звезда вращается вокруг «чего-то невидимого», то совершенно ясно, что обнаружен MACHOs. Именно он создает гравитационное поле, в котором и движется его более яркая соседка — звезда. Кроме того, определив радиус орбиты и скорость вращения (например, при помощи того же доплеровского эффекта), можно найти массу данного объекта.

Сейчас уже понятно, что обычной материи, из которой состоят звезды и межзвездный газ, всего около 4% во Вселенной. 25% приходится на скрытую массу, остальные же примерно 71% — на так называемую темную энергию. О составе скрытой массы мнения разделились. Некоторые ученые думают, что она состоит из массивных объектов, например черных дыр с массой, не превышающей солнечную. Такие черные дыры трудно обнаружить, даже если их относительно много. Другие ученые предполагают, что скрытая масса — это частицы неизвестного типа, практически не взаимодействующие с обычными протонами, электронами, фотонами и так далее. Ну а раз не взаимодействуют, то и не излучают света, а значит, не видны с Земли.

НЕУЛОВИМЫЕ WIMPs
Другой путь объяснения недостающей массы выбрали физики, изучающие элементарные частицы. Они предположили, что галактическое пространство заполнено частицами особого вида. Их общее количество как раз и образует ту самую скрытую массу. WIMPs предположительно возникли, когда наша Вселенная была еще очень молодой и горячей.
Почему же мы их не видим и почему эти частицы не собираются в плотные объекты типа темных карликов? Приходится предположить, что частицы эти практически не взаимодействуют с другими, обычными частицами, и в частности не излучают фотонов. Только гравитация указывает на их существование. Эти необычные свойства создают большие трудности в доказательстве существования WIMPs.
Если эти частицы существуют, то они заполняют всю нашу Галактику и непрерывно пронизывают Землю. От обычных частиц, прилетающих из Космоса, нас спасает атмосфера, которая поглощает даже наиболее энергичных представителей. Но WIMPs не взаимодействуют с обычной материей и, следовательно, не задерживаются атмосферой. Каждую секунду нас, возможно, пронизывает примерно 10 14 этих частиц, к счастью, не влияющих на молекулы нашего тела, поэтому мы их просто не замечаем, и они пролетают сквозь нас, не оставляя никакого следа.
Надежда обнаружить WIMPs основана на том, что, возможно, они все-таки взаимодействуют с обычными частицами. Пусть вероятность столкновения крайне мала, но если собрать много обычных частиц вместе, то, возможно, с кем-нибудь эта неуловимая WIMPs да «провзаимодействует». Ведь их должно быть очень много, и если подольше подождать, то столкновение произойдет. Конечно, подавляющее большинство этих частиц пролетит незамеченным не только сквозь материал, но и сквозь Землю, но, возможно, отдельные WIMPs-неудачники все-таки столкнутся с атомами материала-мишени.
Так, проект профессора Бернарда Садулета и Уолтера Стокуэллэ (из Калифорнийского университета Беркли) предусматривает охлаждение большого куска кристаллического материала почти до абсолютного нуля температур. Если через такой кристалл будут пролетать мириады WIMPs, то когда-нибудь они провзаимодействуют с материалом кристалла. Ожидается, что небольшое тепло, которое выделится при столкновении, будет зафиксировано приборами, что и докажет существование WIMPs.
Очевидно, что, чем больше кристалл, тем больше в нем атомов и тем быстрее произойдет желаемое событие. Поэтому проект нейтринного подледного телескопа AMANDA предполагает использование антарктического льда в качестве кристалла-мишени. Детекторы будут помещены глубоко в толщу льда, что сильно увеличит общий размер мишени и, значит, число столкновений. Но за все приходится платить — температура такой мишени, конечно же, не может быть сильно понижена, а значит, чувствительность всей системы будет хуже.

Об экспериментах по определению скрытой материи вы можете узнать здесь.

ВВЕРХ

 

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

Само название «черная дыра» появилось в 1968 году. Его в популярной статье ввел Уиллер, и оно мгновенно прижилось, заменив собой использовавшиеся до того термины «коллапсар» или «застывшая звезда».

Черной дырой называется область пространства-времени, в которой гравитационное поле столь сильно, что ни один объект (даже свет) не может вырваться из нее.

Из области пространства-времени черной дыры невозможно никакое сообщение с внешней по отношению к ней Вселенной. У черной дыры нет поверхности как таковой, но есть граница, которая называется горизонтом событий. Размеры горизонта событий для невращающейся незаряженной черной дыры определяются формулой для гравитационного радиуса.

Мы не имеем никаких наблюдательных данных о внутренней структуре черных дыр, так как никакое сообщение изнутри поступить к нам не может. Мы не знаем, что произойдет с телом, после того как оно пересечет горизонт событий, кроме того, что тело будет продолжать падать и падать. Как и всякое массивное тело, черная дыра отклоняет световые лучи, проходящие вблизи нее. Но, обладая очень сильным гравитационным полем, черная дыра и лучи отклоняет чрезвычайно сильно. Поэтому, если близко от нас на луче зрения оказалась бы черная дыра, то вся открывающаяся перед нами картина исказилась бы. Все «стандартные» уравнения современной физики, перестают действовать вблизи центра черной дыры, под горизонтом событий.

А вот наиболее вероятные примеры галактик с черными дырами в ядре: M87, NGC 3115, NGC 4486, NGC 4594 («Сомбреро»), NGC 3377, NGC 3379, NGC 4258, M31 (Туманность Андромеды), M32.

О том, как ученые вероятно смогли обнаружить черную дыру, читайте здесь.

ВВЕРХ

Сайт создан в системе uCoz

Млечный Путь — наша Галактика

Если посмотреть на небо в ясную безлунную ночь, подальше от городских огней, то можно увидеть звёздное небо во всей его красе. Его примечательным объектом является широкая светлая полоса, тянущаяся через всё небо с запада на восток. Эта полоса древними греками была названа Галактикой, что переводится как «млечный» или «молочный». По легенде Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы ребёнок выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь, который тянется серебристой полосой через оба полушария по большому кругу небесной сферы, замыкаясь в звёздное кольцо.

В различных языках имеется масса других названий Млечного Пути. Однако слово «путь» часто остаётся, а вот слово «млечный» заменяется на другие эпитеты. Например, по-арабски Млечный Путь — это мучной путь, который образовался от рассыпавшийся муки из дырявого мешка, лежавшего на телеге. А индейцы шайенны считали, что Млечный Путь — это грязь и ил, поднятые брюхом плывущей по небу черепахи.

Ещё Галилео Галилей в 1609 году обнаружил, что Млечный Путь является скоплением огромного числа слабых звёзд (порядка 200—400 миллиардов) и ярких туманностей. Все они вместе образуют гигантскую гравитационно-связанную систему тел — Галактику.

В области Млечного Пути межзвёздная пыль ограничивает возможности оптических наблюдений. Поэтому изучить строение Галактики и воссоздать её действительную форму долгое время не удавалось. Лишь открытие способов измерения расстояний до звёзд позволило подойти к изучению их распределения в пространстве, а следовательно, и структуры Галактики.

Первая попытка построить модель нашей Галактики принадлежит Уильяму Гершелю. В 70-ых годах восемнадцатого (XVIII) века он решил выборочно посчитать количество звёзд в разных направлениях от галактического экватора. Для того чтобы охарактеризовать количество звёзд в различных частях Галактики, он ввёл понятие звёздной плотности, аналогичное понятию концентрации молекул. Звёздной плотностью называется количество звёзд, находящихся в одном кубическом парсеке.

Проще всего звёздную плотность оказалось найти в непосредственной окрестности Солнца, так как для всех близких к нашей системе звёзд известны надёжные значения годичных параллаксов. Так вот, результаты подсчётов показали, что в окрестностях Солнца звёздная плотность составляет всего около 0,12 звезды на кубический парсек. Иными словами, на каждую звезду в среднем приходится объём свыше 8 пс3. А среднее расстояние между звёздами оказалось равным почти 2 пс.

Далее Гершиль решил узнать, как меняется звёздная плотность в различных направлениях. Для этого он подсчитал число звёзд на одном квадратном градусе в различных участках неба. Первое, на что обратил внимание учёный, что при таких подсчётах концентрация звёзд сильно увеличивается по мере приближения к полосе Млечного Пути, средняя линия которого образует на небе большой круг. И наоборот, по мере приближения к полюсу этого круга концентрация звёзд быстро уменьшается.

Тогда он предположил, что слабые звёзды Млечного Пути вместе с более яркими образуют единую звёздную систему, по форме напоминающую диск конечных размеров. Причём Солнце должно находиться недалеко от плоскости симметрии этого образования.

В 1923 году в туманности Андромеды учёными были открыты несколько ярких цефеид. Цефеиды — это обширный класс ярких пульсирующих переменных звёзд-сверхгигантов и гигантов F и G классов. Их называют «маяками» ближней Вселенной», так как по известному из наблюдений периоду их пульсации можно определить абсолютную звёздную величину цефеид. А сравнив абсолютную звёздную величину цефеида с его видимой звёздной величиной, можно определить и расстояние до него.

Так вот, открытие цефеид в туманности Андромеды показало, что она находится более чем в двух миллионах световых лет от нас. А это могло свидетельствовать лишь о том, что туманность Андромеды является другой звёздной системой, подобной нашей.

Дальнейшее изучение известных туманностей показало, что все они также являются гигантскими удалёнными звёздными системами. Такие гигантские гравитационно-связанные системы звёзд и межзвёздного вещества, расположенные вне нашей Галактики, стали называть галактиками. Их сравнение с нашей звёздной системой позволило выявить многие черты её строения.

Согласно современным моделям, наша Галактика имеет форму плоского линзообразного диска. Его диаметр составляет около 30 кпк, а толщина — около 4 кпк. Точнее указать размеры Галактики нельзя, поскольку по мере удаления от её центра звёздная плотность убывает постепенно и не существует резкой границы. Солнце расположено близ плоскости Галактики и удалено от неё к северу на расстояние около 20-25 пс.

Звёздный диск Галактики имеет структуру в виде спиральных ветвей — рукавов. В центре нашей Галактики находится место, которое называется (как вы уже догадались) галактическим центром. А в самом центре (то есть в центре этого центра) — галактическая выпуклость (или балдж). Это приблизительно сферическое образование, состоящее из миллионов, в основном, оранжевых и красных звёзд. Вообще форму нашей галактики можно сравнить с двумя яичницами, сложенными желтками наружу; белок — это галактический диск, а образующие сферическую структуру желтки, — выпуклость в центре диска.

В центральной части Галактики располагается её ядро, скрытое от нас плотными газопылевыми облаками и звёздами. Ядро представляет собой высокоплотный объект — сверхмассивную чёрную дыры Стрелец А*, окружённую горячим радиоизлучающим газовым облаком диаметром 1,8 пк. По некоторым оценкам, масса галактического ядра в 4,31 ∙ 106 раз больше массы Солнца.

Часть звёзд нашей Галактики не входит в состав диска, а образует его сферическую составляющую — звёздное гало. Оно состоит в основном из очень старых звёзд, разрежённого горячего газа и тёмной материи. Гало выходит за пределы Галактики где-то на 5—10 тысяч световых лет. Масса всей Галактики оценивается примерно в полтриллиона масс Солнца. Исследование звёзд в нашей звёздной системе показало, что в ней есть как и очень молодые звёзды (возрастом около 100 тысяч лет), так и очень старые звёзды, возраст которых сравним с возрастом самой Галактики (13,2 млрд лет).

Многие звезды образуют группы, называемые звёздными скоплениями. Звёздные скопления — это гравитационно-связанные группы звёзд, которые имеют общее происхождение и движутся в поле тяготения Галактики как одно целое.

По внешнему виду их принято делить на две группы: рассеянные и шаровые скопления.

Рассеянное звёздное скоплениеэто не имеющая правильной формы сравнительно неплотная группа, содержащая от нескольких десятков до нескольких тысяч звёзд. Считается, что звёзды в таких скоплениях образованны из одного гигантского молекулярного облака и имеют примерно одинаковый возраст.

В нашей Галактике обнаружено более 1100 рассеянных скоплений вблизи галактического центра. Но, вероятнее всего, их может быть гораздо больше. Типичный возраст рассеянных скоплений оценивается в несколько сотен миллионов лет, и состоят они в основном из бело-голубых звёзд главной последовательности.

Самыми известными рассеянными скоплениями, видными невооружённым глазом, являются Плеяды, Гиады, шаровое скопление в Геркулесе и Скопление Альфа Персея.

Шаровым скоплением называется звёздное скопление, в котором содержится до миллиона звёзд, тесно связанных гравитацией. Они обладают симметричной сферической формой и характеризуются увеличением концентрации звёзд к центру скопления.

В отличие от рассеянных звёздных скоплений, которые располагаются в галактическом диске, шаровые находятся в гало. Звёздное население шаровых скоплений состоит из давно проэволюционировавших звёзд — красных гигантов и сверхгигантов. А возраст шаровых скоплений может достигать 11—13 миллиардов лет.

На начало 2020 года открыто всего 158 шаровых скоплений. Ещё около 20 скоплений являются кандидатами в шаровые.

Группы звёзд, которые не связаны силами гравитации, или слабосвязанных молодых звёзд, объединённых общим происхождением, называют звёздными ассоциациями. Впервые они были обнаружены советским астрофизиком Виктором Амазаспович Амбарцумяном в 1948 году. В отличие от молодых рассеянных звёздных скоплений, звёздные ассоциации обладают большим размером и меньшей плотностью.

Таким образом, существование в Галактике звёздных скоплений и ассоциаций различных возрастов указывает на то, что звёзды формируются не в одиночку, а группами, а сам процесс звёздообразования продолжается и по сей день.

Мы уже с вами знаем, что долгое время видимые на небе звёзды считались неподвижными объектами. Лишь в 1718 году английский астроном Эдмунд Галлей решил сравнить положения звёзд своего времени с теми, которые были описаны ещё Гиппархом во II в. до н. э. Каково же было удивление учёного, когда он обнаружил, что яркие звёзды Сириус и Порцион сместились примерно на 0,7о. А у Арктура это смещение составило более 1о. Так было установлено, что звёзды перемещаются в пространстве относительно Солнца. Скорость, с которой движется звезда в пространстве относительно Солнца, называется пространственной скоростью. В общем случае её вектор направлен под некоторым углом к лучу зрения наблюдателя.

В настоящее время смещения звёзд определяют по фотографиям одного и того же участка неба, сделанных с интервалом несколько лет и даже десятков лет. Но даже в этом случае смещение большинства звёзд очень невелико. Но на протяжении десятков тысяч лет собственные движения звёзд существенно сказываются на их положении, вследствие чего меняются привычные нам очертания созвездий.

Анализ собственных движений звёзд привёл к обнаружению движения и нашего Солнца. Оказалось, что оно движется к точке в созвездии Геркулеса со скорость 19,4 км/с. Эта точка называется апексом Солнца. Соответственно, диаметрально противоположная ей точка называется антиапексом.

Также изучение лучевых скоростей звёзд в различных направлениях от Солнца позволило профессору Казанского университета Мариану Альбертовичу Ковальскому в 1857 году доказать вращение нашей звёздной системы и сформулировать законы этого вращения. Оказалось, что все звёзды диска Галактики обращаются вокруг её ядра по орбитам, близким к круговым, по ходу часовой стрелки (если смотреть на Галактику со стороны её северного полюса). При этом угловая скорость вращения убывает по мере удаления от центра. А вот линейная скорость вращения сначала возрастает, достигая максимума (около 226 км/с) на расстоянии Солнца, после чего очень медленно начинает убывать. Таким образом, для нас с вами галактический год (то есть время полного оборота Солнца вокруг ядра Галактики) примерно равен 226 миллионам лет.

Строение Галактики [Млечного Пути] — состав, структура, компоненты, элементы, вики — WikiWhat

Ядро Галактики

В самом центре Галактики располагается её ядро. Оно за­крыто от нас огромным облаком поглощающей материи, по­этому исследуется только в инфракрасном свете и радиоизлу­чении. Процессы в ядре Галактики изучены плохо. В самом центре или непосредственно рядом с ним обнаружен источник нетеплового (т. е. не связанного с горячим газом) радиоизлу­чения, природа которого неясна.

Газовый диск

В пределах 300 пк от центра обнаружено множество признаков образования массивных звёзд. Там имеется газовый диск, масса которого, возможно, достигает 50 млн масс Солнца. Диск вращается с очень боль­шой скоростью, причём вдоль его оси из ядра выбрасывается довольно значительное количество газа.

Чёрные дыры

В центре Млечного Пути находится массивная (несколько миллионов масс Солнца) чёрная дыра.

Черные дыры наблюдаются, когда на её поверх­ность падает газ (в галактиках это межзвёздный газ). При па­дении на дыру газ разогревается до миллионов кельвин и све­тится в рентгеновском диапазоне. В Галактике, по-видимому, несколько миллионов лет назад произошло падение на чёрную дыру массивного тела. Это вызвало мощнейший взрыв, в ре­зультате которого межзвёздный газ выбросило из окрестностей чёрной дыры.

В 2016 году получены данные, свидетельствующие о наличии вблизи Галактики второй гигантской чёрной дыры.

Галактический диск

Большая часть звёзд Галактики сосредоточена в объёме, на­поминающем по форме линзу, диаметр которой равен диаме­тру Галактики (30 000 пк, или 30 кпк), а толщина не превы­шает 4 кпк. Эта область называется галактическим диском.

Вдоль плоскости симметрии диска — галактической плоско­сти — располагаются тонким слоем (≈ 200 пк) газовые и га­зопылевые облака.

Вращение

Ис­следования собственных движе­ний звёзд в Галактике показы­вают, что галактический диск вращается. Период вращения для разных расстояний от цент­ра различен (т. е. Галактика вращается не как твёрдое те­ло). Для Солнца и окружаю­щих его звёзд он равен пример­но 180 млн лет. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Сферический компонент

Красные карлики, шаровые скопления, красные гиганты, короткопериодические цефеиды образуют сферическую состав­ляющую Галактики. Они занимают сферический объем, и их концентрация быстро увеличивается к центру.

Галактическая корона

Нашу Галактику окружает так на­зываемая галактическая корона, состоящая из огромного чис­ла звёзд малой массы (M ≈ 0,3—0,2 M). О распределе­нии звёзд короны практически ничего не известно, но наи­более вероятно, что они распределены в сферическом объёме радиусом в несколько раз больше, чем радиус Галактики.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 73. Строение Галактики

Состав, строение и размер нашей галактики

Для ознакомления с народными обычаями и поверьями

Млечный путь — это полосатая спиральная галактика. Размер нашей галактики в диаметре составляет от 100 000 до 180 000 световых лет. Она, по оценкам ученых, содержит 100-400 миллиардов звезд. Вероятно, в Млечном Пути по крайней мере 100 миллиардов планет. Солнечная система находится внутри диска, на расстоянии 26 490 световых лет от Галактического центра, на внутреннем краю Руки Ориона, одной из спиральных концентраций газа и пыли. Звезды в самых внутренних 10 000 световых лет образуют выпуклость и один или несколько стержней. Галактический центр представляет собой интенсивный радиоисточник, известный как Стрелец A, представляющий собой, вероятно, сверхмассивную черную дыру, составляющую 4,100 миллиона солнечных масс.

Скорость и излучения

Звезды и газы на широком диапазоне расстояний от орбиты Галактического центра движутся со скоростью около 220 километров в секунду. Постоянная скорость вращения противоречит законам кеплеровской динамики и предполагает, что большая часть массы Млечного Пути не излучает и не поглощает электромагнитное излучение. Эта масса была названа «темной материей». Период вращения составляет около 240 миллионов лет в положении Солнца. Млечный путь движется со скоростью около 600 км в секунду относительно внегалактических систем отсчета. Самые старые звезды в Млечном Пути почти столь же стары, как и сама Вселенная, и, вероятно, сформировались вскоре после Темных веков Большого Взрыва.

Внешний вид

Центр Млечного пути виден с Земли как туманная полоса белого света, шириной около 30°, выгнутая ночным небом. Все отдельные звезды в ночном небе, видимые невооруженным глазом, являются частью Млечного Пути. Свет исходит из накопления неразрешенных звезд и другого материала, расположенного в направлении галактической плоскости. Темные области внутри полосы, такие как Великий Разлом и Коалсак, являются областями, где межзвездная пыль блокирует свет от далеких звезд. Область неба, которую скрывает Млечный Путь, называется Зоной Избегания.

Яркость

Млечный путь имеет относительно низкую поверхностную яркость. Его видимость может быть значительно уменьшена фоном, например, светом или лунным свечением. Для того чтобы Млечный Путь был видимым, небо должно быть темнее, чем обычно. Он должен быть виден, если предельная величина приблизительно равна + 5,1 или выше и показывает большую детализацию при +6,1. Это делает Млечный Путь труднодоступным из ярко освещенных городских или пригородных районов, но очень заметным при взгляде из сельских районов, когда Луна находится ниже горизонта. «Новый мировой атлас искусственной яркости ночного неба» показывает, что больше чем одна треть населения Земли не может видеть Млечный Путь из своих домов из-за загрязнения воздуха.

Размер галактики Млечный путь

Млечный путь — вторая по величине галактика в локальной группе, со своим звездным диском диаметром около 100 000 литов (30 кпк) и средней толщиной около 1000 лит (0,3 кпк). Кольцевидная нить звезд, обернутая вокруг Млечного Пути, может принадлежать самой галактике, колеблющейся выше и ниже относительно галактической плоскости. Если это так, это будет говорить о диаметре 150 000-180 000 световых лет (46-55 кпк).

Масса

Оценки массы Млечного пути различаются в зависимости от метода и используемых данных. В нижнем конце диапазона оценки масса Млечного Пути составляет 5,8 × 1011 массы Солнца (M☉), что несколько меньше, чем масса галактики Андромеды. Измерения с использованием очень длинного базового массива в 2009 году показали скорости, достигающие 254 км / с (570 000 миль/ч) для звезд на внешнем краю Млечного пути. Поскольку орбитальная скорость зависит от общей массы в радиусе орбиты, это говорит о том, что Млечный путь более массивный, примерно равный массе Галактики Андромеды при 7×1011 М☉ в пределах 160 000 литров (49 кпк) ее центра. В 2010 году измерение радиальной скорости гало-звезд показало, что масса, заключенная в пределах 80 килопарсек, составляет 7×1011 М☉. Согласно исследованию, опубликованному в 2014 году, масса всего Млечного Пути оценивается в 8,5×1011 M☉, что составляет примерно половину массы Галактики Андромеды.

Темная материя

Большая часть Млечного Пути является темной материей, неизвестной и невидимой ее формой, которая гравитационно взаимодействует с обычной материей. Гало темного вещества распределяется относительно равномерно на расстоянии, превышающем сто километров (kpc) от Галактического центра. Математические модели Млечного пути предполагают, что масса темной материи составляет 1-1,5×1012 М☉. Недавние исследования показывают диапазон в массе, равный 4,5×1012 M☉, а также размерность 8×1011 M☉.

Межзвездный газ

Общая масса всех звезд в Млечном Пути оценивается между 4.6×1010 M☉ и 6.43×1010 M☉. В дополнение к звездам существует также межзвездный газ, содержащий 90% водорода и 10% гелия, причем две трети водорода находятся в атомной форме, а оставшаяся треть — в виде молекулярного водорода. Масса этого газа равна 10% или 15% от общей массы звезд галактики. Межзвездная пыль составляет еще 1% от общей массы.

Структура и размеры нашей галактики

Млечный Путь содержит от 200 до 400 миллиардов звезд и не менее 100 миллиардов планет. Точная цифра зависит от количества звезд с очень низкой массой, которые трудно обнаружить, особенно на расстояниях более 300 литов от Солнца. Для сравнения, соседняя Галактика Андромеды содержит приблизительно три триллиона звезд, а потому превосходит размер нашей галактики. Млечный Путь может также содержать, возможно, десять миллиардов белых карликов, миллиардные нейтронные звезды и сто миллионов черных дыр. Заполнение пространства между звездами является диском газа и пыли называемой межзвездной средой. Этот диск имеет по крайней мере сравнительную протяженность по радиусу к звездам, тогда как толщина газового слоя колеблется от сотен световых лет для более холодного газа до тысяч световых лет для более теплого.

Млечный путь состоит из стержнеобразной области ядра, окруженной диском газа, пыли и звезд. Распределение масс в Млечном Пути очень напоминает тип Sbc в классификации Хаббла, представляющий спиральные галактики с относительно свободно раскинутыми рукавами. Астрономы впервые начали подозревать, что Млечный путь — это замкнутая спиральная галактика, а не обычная спиральная галактика, в 1960-х годах. Их подозрения были подтверждены наблюдениями космического телескопа Спитцера в 2005 году, в которых центральный барьер Млечного пути был больше, чем считалось ранее.

Представления о размере нашей галактики могут различаться. Диск звезд в Млечном Пути не имеет острого края, за которым нет звезд. Скорее, концентрация звезд уменьшается с расстоянием от центра Млечного Пути. По причинам, которые не понятны, за радиусом около 40 000 литов от центра число звезд на кубический парсек падает намного быстрее. Окружающий галактический диск представляет собой сферическое галактическое гало звезд и шаровых скоплений, которое простирается дальше наружу, но ограничено по размерам орбитами двух спутников Млечного Пути — Большого и Малого Магеллановых Облаков, ближайший из которых находится от Галактического Центра на расстоянии около 180 000 литов. На этом расстоянии или дальше орбиты большинства объектов ореола будут разрушены Магеллановыми облаками. Следовательно, такие объекты, вероятно, будут выброшены из окрестностей Млечного Пути.

Звездные системы и независимые планеты

Вопрос о размере Млечного пути — это вопрос о том, каковы размеры галактик вообще. Как гравитационное микролинзирование, так и планетарные наблюдения за транзитом, указывают на то, что, по крайней мере, существует столько же планет, привязанных к звездам, сколько и самих звезд в Млечном пути. А измерения микролинзирования указывают на то, что существует больше независимых планет, не привязанных к звездам-хозяевам, чем собственно звезд. Согласно Мейлинскому Пути, по крайней мере, на звезду приходится одна планета, в результате чего их насчитывается около 100-400 миллиардов.

Для того чтобы понять, какова структура и размеры нашей галактики, ученые часто проводят различные анализы подобного рода, постоянно обновляя и пересматривая устаревшие данные. К примеру, в другом анализе данных Кеплера, проведенном в январе 2013 года, было установлено, что в Млечном пути находится не менее 17 миллиардов экзопланет размером с Землю. 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, исходя из данных космической миссии Кеплера, что в пределах пригодных для Солнца звезд и красных карликов в районе Млечного Пути могут существовать до 40 миллиардов планет размером с Землю, 11 миллиардов из этих оценочных планет могут вращаться вокруг солнцеподобных звезд. Согласно исследованию 2016 года, ближайшая такая планета может быть в 4,2 световых годах. Такие планеты размером с Землю могут быть более многочисленными, чем газовые гиганты. Помимо экзопланет, «экзокометы», кометы за пределами Солнечной системы, также были обнаружены и могут быть распространенным явлением в Млечном Пути. Размеры звезд и галактик при этом могут варьироваться.

Структуру Млечного Пути сформировало древнее столкновение

Крупные галактики, как правило, имеют весьма насыщенную историю. За миллиарды лет они неоднократно сталкивались и сливались со своими соседями, благодаря чему постепенно приобрели свой нынешний вид.

Млечный Путь не является исключением. Изучая орбиты и химический состав его звезд, астрономы часто находят «реликты» — светила, изначально входившие в состав других галактик. Так, во время недавнего анализа данных, собранных телескопом Gaia, исследователи из Гронингенского университета обнаружили несколько обособленных групп звезд в галактическом гало. По всей видимости, это остатки нескольких карликовых галактик, которые некогда были поглощены нашей.

Структура Млечного пути. Источник: NASA/JPL-Caltech/ESA/ATG medialab

Однако это было лишь началом. Проведя дополнительный анализ данных Gaia, ученые выявили около 30 тыс. звезд, связанных с некоей крупной структурой. Изучив их распределение, скорости и химический состав, астрономы пришли к выводу, что эти объекты являются «пришельцами». Все они изначально входили в состав галактики, столкнувшейся с Млечным Путем примерно 10 млрд лет назад. Ей присвоили название «Гайя-Энцелад» (Gaia-Enceladus).

Схема слияния Млечного пути и галактики Gaia-Enceladus. Источник: Koppelman, Villalobos and Helmi; NASA/ESA/Hubble , CC BY-SA 3.0 IGO Схема распределения звезд Gaia-Enceladus в гало Млечного пути. Источник: ESA; Koppelman, Villalobos and Helmi, CC BY-SA 3.0 IGO Распределение звезды Gaia-Enceladus. Источник: ESA/Gaia/DPAC; A. Helmi et al 2018

По своему размеру эта звездная система была сопоставима с одним из Магеллановых Облаков — двух карликовых галактик, считающихся спутниками Млечного Пути и содержащими примерно на порядок меньше звезд. Однако нужно учитывать, что 10 млрд лет назад и наша Галактика была существенно меньше, чем сейчас. По оценкам астрономов, тогда соотношение масс Млечного Пути и Гайя-Энцелад составляло 4:1.

Очевидно, что столкновение с таким крупным «звездным островом» оказало огромное влияние на нашу Галактику. Оно сформировало основную часть внутреннего гало и привело к утолщению ее диска. Фактически поглощение Гайя-Энцелад определило всю дальнейшую историю Млечного Пути и запустило цепочку событий, в конце концов приведших к появлению Солнечной системы.

По материалам: https://www.esa.int

Планетарий: Галактика Млечный путь

Цель: Рассмотреть Галактики. Млечный путь. Состав Галактики: звезды, скопления и их виды, туманности и их виды, лучи, поля, газ и пыль. Строение и вращение Галактики. Движение звезд и Солнца. Радиоизлучение Галактики и эволюция материи.

Задачи:
 1. Обучающая: Формирование представления о галактиках как одной из основных типов космических систем на примере рассмотрения физической природы и основных характеристик нашей Галактики. Ввести понятия: Млечный Путь, наша Галактика (ее ядро, спиральные рукава, состав), звездные скопления, туманности, облака, о межзвездной среде, ее газовой и пылевой составляющих и о космических лучах и т. д.. Дать представление о взаимосвязи эволюции космической среды в Галактике с эволюцией звезд.
 2. Воспитывающая: Формирование научного мировоззрения учащихся:
— в ходе знакомства с историей изучения и природой Галактики и ее основными физическими характеристиками, строением и составом;
— на основе раскрытия философских положений о материальном единстве и познаваемости мира при изложении астрономического материала о природе Галактики.
Политехническое образование и трудовое воспитание при повторении и углублении знаний о методах и инструментах, применяемых для изучения Галактики (спектральный анализ, радиоастрономия (радиотелескопы), ИК – астрономия и т.д.).
 3. Развивающая: Главное, что должно быть усвоено на уроке, – это то, что не вера и религия, а сила человеческого разума и мощь научных методов позволили открыть нашу и другие галактики. Полезно подчеркнуть, что подобно невидимым микрообъектам, которые были открыты физикой элементарных частиц (мир атомов, многообразие элементарных частиц) и биологией (мир мельчайших организмов, исследования на клеточном и молекулярном уровнях), внегалактическая астрономия открыла мегамир (мир галактик и их скоплений), недоступный непосредственному наблюдению.

Знать: 
1-й уровень (стандарт) – понятие Галактики, ее состав и строение.
2-й уровень — понятие Галактики, ее состав и строение. Радиоизлучение и вращение Галактики. Эволюционный круговорот в Галактике.
Уметь: 

1-й уровень (стандарт) — назвать составные части Галактики и показать ее строение.
2-й уровень — назвать составные части Галактики и показать ее строение, проводить простые расчеты, связанные с подсчетом молекул (атомов) и звезд. Анализировать и систематизировать учебный материал, использовать обобщенный план для изучения космических объектов, делать выводы.

Оборудование: Таблицы: «Радиоастрономия», «Звездные скопления, туманности, Галактика», «Млечный Путь», «Галактики», карта звездного неба, К/ф «Астрономия и мировоззрение», видеофильм «Астрономия», часть 2, «Наша Галактика», д/ф «Звезды и межзвездная среда». Диапозитивы, фотографии, схемы и рисунки спиральных галактик, подобных нашей Галактике; Млечного Пути, рассеянных и шаровых скоплений; строения нашей Галактики. CD- «Red Shift 5.1» (демонстрация фотографий), или астрономических объектов из мультимедийного диска «Мультимедиа библиотека по астрономии», коллекция ЦОР

Ход урока:

1. Повторение материала

2. Новый материал

1. Млечный ПутьМлечный Путь — Полоса туманного света, опоясывающая небо, которая образуется светом огромного количества звезд нашей Галактики.
    В мифах и легендах многих народов мира его называли Дорогой Богов, таинственным Звездным Мостом, ведущим в райские кущи, волшебной Небесной Рекой, наполненной божественным молоком. Полагают, что именно он имелся в виду, когда старинные русские сказки говорили о молочной речке с кисельными берегами. А жители древней Эллады звали его Galaxias kuklos, что означает «молочный круг». Отсюда и происходит привычное сегодня слово Галактика. Название «Галактика» (то же что и «Млечный Путь») происходит от греческого Γαλαξ?ας, производного от слова γ?λα — молоко. Согласно древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына от смертной женщины Геракла бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.
   Млечный Путь — одна из многочисленных галактик Вселенной. Является спиральной галактикой с перемычкой типа SBbc по классификации Хаббла, и вместе с галактикой Андромеды (M31) и галактикой Треугольника (М33), а также несколькими меньшими галактиками-спутниками образует Местную группу, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.
    Видимая полоса представляет собой рассматриваемый «изнутри» диск Галактики. Солнце в Галактике располагается ближе к краю, на расстоянии двух третей расстояния от центра галактического диска. Поэтому Млечный Путь кажется наиболее ярким в направлении балджа вокруг галактического центра, который лежит в созвездии Стрельца. Облака пыли затеняющей свет звезд, придавая Млечному Пути пятнистый вид.
    В северном полушарии Млечный Путь пересекает созвездия Орла, Стрелы, Лисички, Лебедя, Цефея, Кассиопеи, Персея, Возничего, Тельца и Близнецов; в южном — Единорога, Кормы, Парусов, Южного Креста, Циркуля, Южного Треугольника, Скорпиона и Стрельца. В Стрельце находится галактический центр.
   Предположение, что Млечный Путь скопище слабо светящих звезд, впервые высказал Демокрит (460-370, Др.Греция). Доказал  это в декабре 1609гГалилео Галилей (1564-1642, Италия), направив свой 32-х кратный телескоп на небо. В 2004 году группа астрономов, работающих на телескопе  VLT в Чили, пришла к заключению, что наша Галактика имеет возраст 13 миллиардов 700 миллионов лет, плюс-минус 800 миллионов лет. 2. Состав Галактики (греч. молочный) — огромная звездная система сплюснутой формы. Галактика является гравитационно-связанной космической системой: силы тяготения играют решающую роль в ее существовании и наряду с силами инерции и силами электромагнитной природы определяют структуру и основные свойства Галактики. Наша Галактика — спиральная система массой 3. 1012 М¤, диаметром порядка 100000 св.лет и светимостью 2-4.1010 L¤. Галактика состоит из 200-350 миллиардов звезд и множества других космических объектов: более 6000 галактических молекулярных облаков, содержащих в себе до 50% межзвездного газа, туманностей, планетных тел и их систем, нейтронных звезд, белых и коричневых карликов, черных дыр, космической пыли и газа. Диск Галактики пронизан крупномасштабным магнитным полем, удерживающим частицы космических лучей и заставляющим их двигаться вдоль магнитных линий по винтовым траекториям. 85-95% видимой массы Галактики сосредоточено в звездах, 5-15% — в межзвездном диффузном газе. Массовая доля тяжелых элементов в химическом составе Галактики составляет 2%. Возраст Галактики 13,7 ± 0,8 млрд. лет. Большая часть звезд Галактики образовалась свыше 9 млрд. лет назад.
  1. Звезды — в Галактике до 350 млдр. звезд. Самые многочисленные — карлики. Кроме одиночных и их спутников (планет) около 70% двойных и кратных звезд. Телескопическим наблюдениям доступно лишь 109 звезд — до 1% всех звезд Галактики. На фото, полученном в мае 2002г  американскими астрономами, работающими на Гавайских островах на северном телескопе «Gemini» сфотографирована двойная звезда, в которой оба светила вращаются вокруг единого центра масс. Звезды удалены друг от друга всего на 3 астрономические единицы.  Один из объектов звездной системы — небольшая звезда, а второй — белый карлик.
    Интересно, что космический телескоп Сhandra в 2005 году разглядела пару из белых карликов, обращающихся один вокруг другого всего за 321 секунду. И период обращения, по словам ученых, быстро сокращается. Сейчас расстояние между звездами системы J0806 всего 80 тыс. км, но в будущем они должны слиться. Этот объект может оказаться одним из самых мощных источников гравитационных волн в нашей Галактике, которые, возможно, ученые сумеют обнаружить в будущем.
    Возраст старейших обнаруженных в Галактике звезд составляет 13,2 млрд лет.
   2. Звёздное скопление — группы звезд связанных силой тяготения. В будущем скопление стареет и разрушается под действием внутренних и внешних сил (рассеянное разрушается быстрее). Открыл скопленияВильям Гершель (1738-1822, Англия) с 1775г по 1790г (более 250 и составил три каталога).
   а)Рассеянное — содержат обычно от 50 до 2000 массивных больших звезд , распределенных в области размером в несколько световых лет (от 1,5 до 20пк). Члены такого скопления находятся на значительно большем удалении друг от друга, чем в шаровых скоплениях. (в среднем 1зв/пк3, в центре до 80зв/пк3).  Их массы от 10 до сотни масс Солнца, типичный возраст около 10 млн.лет. Рассеянные скопления состоят из относительно плотного ядра и более разреженной короны, содержащей, однако, сравнимое с ядром число звезд. В среднем радиус ядра ≈3 пк, радиус короны в 2-10 раз больше. Известно около 1200 рассеянных скоплений.
    Эти скопления относительно молоды (звезды 1 типа, богатые металлами), обычно содержат много горячих и очень ярких звезд, имеют возраст максимум до 3 млрд.лет. Они расположены в диске Галактики и поэтому на небе лежат в пределах Млечного Пути. Они движутся почти по круговым орбитам со скоростью 150-200 км/с. Среди общеизвестных рассеянных скоплений выделяются Плеяды, Гиады, «Шкатулка драгоценностей» и другие. Молодые звезды классов О, В, А возрастом 0,1-3 млрд. лет в рассеянных скоплениях относятся к новому III поколению звезд. Они содержат около 3-4% тяжелых элементов.
     Рассеянное звёздное скопление
   б)Шаровое -Плотное скопление сотен тысяч или даже миллионов звезд (в основном красные гиганты и субгиганты), форма которого близка к сферической. Самое яркое шаровое скопление в небе — Омега Центавра (ω Cen) диаметром 620 световых лет (диаметры обычно от 15 до 600 св.лет). Это одно из самых старых известных шаровых скоплений, возраст которого, как полагают, достигает 13 млрд. лет. Некоторые самые старые звезды нашей Галактики также содержатся в шаровых скоплениях. Шаровые скопления распределены внутри сферического гало вокруг Галактики и движутся по очень вытянутым эллиптическим орбитам вокруг центра Галактики со скоростями более 50 км/с. Известно более 170 таких скоплений. Концентрация звезд в центральной части — несколько тысяч и даже десятков тысяч в 1 пк3 (в окрестностях Солнца пространственная концентрация звезд составляет всего лишь 0,13 звезды в 1 пк3).  Массы скоплений составляют 104-106 М¤ . В скоплениях встречаются переменные звезды различных типов, наиболее многочисленны типа RR Лиры, встречаются также долгопериодические цефеиды сферической составляющей Галактики (типа W Девы), звезды типа Миры Кита и др.
     Звезды в шаровых скоплениях имеют низкое содержание элементов тяжелее гелия. Это согласуется с предположением о том, что они сформировались из первоначального вещества Галактики до того, как межзвездная среда обогатилась элементами, образующимися только внутри звезд.  Шаровое скопление М13
     Шаровые скопления обнаружены и в других галактиках. Так в М87 (соз. Девы) открыто более 20000, в БМО около 5000 (но истинно старых только 10) и т.д.
     Шаровое звёздное скопление
   в) Звёздная ассоциация — разреженная группа молодых звезд, обычно с числом звезд от десятка до сотни. Открыты в 1947г астрофизики Бениамин Егишевич МАРКАРЯН (1913-1985, СССР) и Виктор Амазаспович АМБАРЦУМЯН (1908-1996, СССР) в Бюраканской обсерватории. Обнаружены вдоль спиральных рукавов Галактики; всего их известно около 70. Звезды не очень связаны силами взаимной гравитации, а различие их скоростей приводит к тому, что за несколько миллионов лет (10-20) ассоциации рассеиваются в пространстве. Ассоциации всегда обнаруживаются вместе с межзвездным веществом, из которого, как можно предполагать, они образовались. Рис. Распределение ОВ-ассоциаций вдоль Млечного Пути. Нанесена сетка галактических координат. Отсутствие ассоциаций между долготами 30° и 60° связано с тем, что в этом направлении мы видим промежуток между спиральными рукавами.
Различают следующие типы звёздных ассоциаций:
  • OB-ассоциации, содержащие в основном массивный звёзды спектральных классов O и B
  • Т-ассоциации, содержащие в основном маломассивные переменные звёзды типа Т Тельца
  • R-ассоциации (от R — reflection), в которых звёзды спектральных классов O — A2 окружены отражательными газопылевыми туманностями.
  3. Межзвездный среда — диффузное вещество в пространстве внутри галактики между отдельными звездами. В нашей Галактике масса вещества в межзвездной среде составляет, по некоторым оценкам, по крайней мере одну десятую от массы звезд.  Концентрация вещества межзвездной среды весьма неравномерна. Она резко возрастает в плоскости вращения Галактики и в слое толщиной 500 св. лет диаметром 100000 св. лет составляет 10-21 кг/м3. Облака поглощающей звездный свет темной, плотной пылевой материи видны на фоне Млечного пути невооруженным глазом в созвездиях Лебедя, Змееносца, Щита, Стрельца. Наибольшую плотность она приобретает в направлении ядра Галактики.  Турбулентная межзвездная плазма сконцентрирована в облаках, занимающих около 20% межзвездной среды. Вне спиральных рукавов редкие плазменные облака размерами менее 26 пк и плотностью электронов 0,1-0,3 частиц/см3 обнаруживаются на расстояниях до ± 900 кпк от плоскости Галактики. Облака в спиральных рукавах (± 200 пк от плоскости Галактики) имеют размеры до 50 пк, электронную плотность 0,2-1,0 частиц/см3. В зонах звездообразования в плоскости Галактики электронная плотность облаков размерами 10-50 пк достигает 1-10 частиц/см3. Разреженный нейтральный газ вдали от звезд прозрачен для оптического излучения. Изучению распределения и характеристик газа в межзвездной среде и ГМО способствует радиоизлучение молекулярного водорода (λ = 0,21 м) и гидроксила ОН (λ= 0,18 м). На рисунке показано распределение плотности нейтрального водорода в плоскости Галактики: А – ГМО в ядре; Б — ГМО в «молекулярном кольце» Галактики.
     Между звездами и межзвездной средой происходит непрерывное взаимодействие, которое приводит к возникновению целого ряда разнообразных компонентов: темных облаков газа и пыли, областей ионизированного водорода и нейтрального водородамолекулярных облаковглобул, а также очень горячего разреженного газа и высокоэнергичных частиц космических лучей.
а) Туманности (Туманность) — облако межзвездного газа и пыли. Этот термин раньше использовался для объектов, о которых теперь известно, что они представляют собой галактики. Например, большую «туманность Андромеды» теперь правильнее называть галактикой Андромеды. Плотность в туманностях очень мала и составляет порядка 10-18 — 10-20 кг/м3.
 Туманность Ориона, M42 и М43 — лежащая на расстоянии в 1500 световых лет — самая близкая к нам яркая туманность, которая может наблюдаться невооруженным глазом. Она была первой замеченной в 1916г и первой сфотографированной в 1882г. Внутренние области излучают в основном в зеленом свете ионизированного кислорода, что вместе с красным излучением водорода придает центру туманности желтоватый цвет. Энергию для этого эффектного зрелища дает маленькое скопление звезд Трапеция, лежащее в самой яркой части туманности и видимое в бинокль.
   Эмиссионная туманность светится в присутствии ультрафиолетового излучения; Отражательная туманностьотражает свет звезд. Поглощающая туманность (Тёмные туманности) представляет собой темное образование и обычно видна лишь силуэтом на фоне светящейся туманности или на ярком звездном фоне. Список тёмных туманностей
    Среди других объектов, состоящих из светящегося газа и также называемых туманностями, выделяютсяПланетарные туманности и Остаток сверхновой. В современных Диффузные туманности довольно много пыли, различных газов, тяжелых химических элементов и сложных молекулярных соединений.
    Изображения:Туманности
 Тройная туманность  Туманность Гомункулус   Туманность Орёл    Туманность Песочные часы.
б) Молекулярные облака — облако межзвездного вещества, в котором газ имеет по преимуществу молекулярную форму -области звездообразования. Существуют молекулярные облака двух различных типов — малые молекулярные облака и гигантские молекулярные облака (ГМО). Облака обоих типов в пределах Млечного Пути можно найти вблизи галактической плоскости. Малые облака имеют обычно несколько световых лет в диаметре, плотность порядка 1000-10000 молекул в кубическом сантиметре и температуру около 10-20 K. В таких облаках встречаются и более холодные сконденсированные «ядра», где плотность в десять или сто раз больше. Малые облака содержат главным образом молекулярный водород (H2). Не получая энергии излучения звезд, они остаются очень холодными. ГМО масса может достигать миллиона масс Солнца и 60пк в диаметре. Плотность их в сотни раз больше плотности облаков атомарного водорода, а температура всего 10К. Содержание пыли в них небольшое, но именно это делает их непрозрачными. На расстоянии от 4 до 8 тысяч парсек от галактического центра располагается «молекулярное кольцо» Галактики — скопление ГМО массой до 3. 109 М¤. В туманности Ориона, например, ГМО лежит позади оптически видимой туманности. Другой пример связан с туманностью «Омега» (M17). ГМО, содержащее от трех до пяти миллионов солнечных масс вещества, расположено вблизи галактического центра, перед радиоисточником Стрелец B2. Оно содержит многие из известных типов межзвездных молекул. Предполагают, что в Галактике существует более 6000 ГМО.
в) Межзвездная пыль — маленькие частицы в межзвездной среде. Частицы межзвездной пыли (размером 0,005 — 1 мкм) в межзвездной среде обычно смешаны с газом. Составляя меньше 1% массы межзвездной среды, пыль поглощает гораздо больше света и генерирует гораздо больше инфракрасного излучения, чем газ.  Свет звезд, рассеиваемый частицами пыли, создает отражающую туманность.
   Большая часть пыли, как полагают, порождается при оттоке вещества от холодных красных гигантов. По мере того, как с увеличением расстояния от звезды газ охлаждается, происходит конденсация твердых веществ. Обнаруженное у таких звезд инфракрасное излучение показывает, что они и в самом деле окружены оболочками пыли. Вещество может конденсироваться в зерна также внутри молекулярных облаков.
  г) Ионизированный водород — водородный газ, в котором электроны находятся отдельно от протонов.
Водородные облака в межзвездном пространстве ионизируются в значительной степени из-за поглощения ультрафиолетовых фотонов, которые имеют достаточно энергии, чтобы оторвать электроны от атомов. Ионизированный водород — главная составляющая областей H II (или H+), горячих облаков, которые имеют приблизительно сферическую форму размером порядка 600 световых лет. Ионизация возникает из-за интенсивного ультрафиолетового излучения молодых О — и В-звезд, находящихся внутри таких облаков.  Одна из ближайших областей H II — гигантская Туманность Ориона.
Ионизированный водород присутствует также в остатках сверхновых и оболочках планетарных туманностей.
д) Нейтральный водород ( H I или H0) — неионизированный атомарный водородный газ, представляющий собой важный компонент межзвездной среды. Возможно, он составляет около половины ее массы, хотя плотность его очень низка (в среднем около 50 атомов в кубическом сантиметре).
  Температура нейтрального водорода лежит между 25 и 250 K, т.е. газ слишком холоден, чтобы излучать в видимом диапазоне. Однако измерение радиоизлучения на длине волны 21 см позволило картировать распределение нейтрального водорода в спиральных рукавах нашей собственной Галактики и других близлежащих галактик.
е) Глобулы — маленькое почти сферическое облако темного непрозрачного газа и пыли, которое обнаруживается на более ярком фоне, типа звездных облаков или яркой туманности. Предполагают, что глобулы представляют раннюю стадию процесса звездообразования. Имя голландско-американского астронома Барта Бока (1906-1983) связано с маленькими глобулами, известными как глобулы Бока, которые могут иметь в поперечнике только несколько тысяч астрономических единиц.
ж) Космические лучи — высокоэнергичные элементарные частицы (с энергией до 1021 эВ: протоны -91,7%, релятивистские электроны -0,92%, ядра атомов гелия -6,6% и более тяжелых химических элементов-0,72%), движущиеся сквозь Вселенную фактически со скоростью света. Они были открыты Виктором Францевичем ГЕСС (1883- 1964 , Австрия) 7 августа 1912г во время полета на воздушном шаре.  Космические лучи с более низкой энергией генерируются внутри Галактики взрывами сверхновых, остатками сверхновых и пульсарами. Несмотря на низкую пространственную плотность космических лучей (у Земли – 1 частица/см3× с), плотность их энергии сравнима с плотностью энергии суммарного электромагнитного излучения звезд, энергии теплового движения межзвездного газа и магнитного поля Галактики. Основным источником космических лучей являются вспышки Сверхновых.
з) Магнитное  и гравитационное поле — поля пронизывающее Галактику. Общее магнитное поле Галактики обладает индукцией около 10-10 Тл. Силовые линии в основном параллельны галактической плоскости и изгибаются вдоль ее спиральных рукавов. Взаимодействуя с заряженными частицами космических лучей, магнитное поле Галактики искривляет траектории их движения вдоль силовых линий и тормозит релятивистские электроны, порождая нетепловое (синхротронное) излучение радиоволн с длиной волны более 1 м. В галактических окрестностях Солнца силовые линии поля вытянуты в направлении l = 90-100o. Это близко к направлению вдоль спирального рукава Ориона. Напряжённость поля ≈1-3 мкЭ. Наряду с регулярным (крупномасштабным) компонентом магнитного поля обнаружены его флуктуации с масштабом ~ 100-200 пк и с амплитудой порядка основного поля. Более сильные поля (~ несколько десятков мкЭ) связаны с плотными облаками газа. Кроме того, в галактической окрестности Солнца известны сравнительно большие области регулярного поля, откуда идёт усиленное синхротронное излучение. Эти области (т. н. шпуры) дугообразно выступают над плоскостью галактического диска и являются, по-видимому, старыми остатками вспышек сверхновых звёзд. 3. Строение Галактики
    Первую модель Галактики в 1785г предложил В. Гершель, исходя из подсчета количества звезд в 1083 площадках одинакового углового размера, на которые он поделил звездное небо. По Гершелю Галактика неправильный диск поперечником 5800 и толщиной 1100 св. лет. Доказал, что Млечный Путь с Солнцем обособленная звездная система, хотя окончательно наличие галактик установил Эдвин Поуэлл ХАББЛ (1889-1953, США) в 1923г. Сегодняшнее строение Галактики представляется следующим образом.
1 — Керн
2 — Ядро Галактики
3 — Балдж («вздутие»): сферическое население центра Галактики
4 — Бар – галактическая «перемычка».
5 — Молодая плоская подсистема (звезды классов О, В, ассоциации)
6 — Старая плоская подсистема (звезды класса А)
7 — Диск Галактики (звезды главной последовательности, Новые, красные гиганты, планетарные туманности)
8 — Промежуточная сферическая составляющая (старые звезды, долгопериодические переменные)
9 — Спиральные рукава (диффузные газопылевые туманности, молодые звезды классов О, В, А, F)
10 — Зоны концентрации ГМО вблизи ядра (10а) и в «молекулярном кольце» (10в)
11 — Древнейшая сферическая подсистема (гало) (шаровые скопления, короткопериодические цефеиды, субкарлики)
12 — Шаровые скопления
13 — Солнечная система
14 — Газовая корона Галактики.     Ядро Галактики (Балдж), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике, наблюдается в созвездии Стрельца (a = 17h38m, d = 30о), занимая часть созвездий Щита, Скорпиона и  Змееносца. Ядро полностью скрыто за мощными темными газопылевыми облаками (ГМО) общей массой 3× 108 М¤ в 700 пк от центра Галактики, поглощающими видимое, но пропускающими радио- и инфракрасное излучение. В их отсутствие ядро Галактики было бы самым ярким после Солнца и Луны небесным светилом. В центре ядра размером порядка 10 пк, наблюдается сгущение — керн -околоядерный газовый диск. Всего в 400 св. годах от центра, в недрах газопылевой туманности   массой 105 М¤ скрывается черная дыра Стрелец А* массой около 4,6× 106М¤. В  области размерами около 1 кпк и массой 5×106 М¤, вероятно, находится очень плотное скопление голубых сверхгигантов (до 50000 звезд). Так в 2003г обнаружена группа из пяти молодых звезд находится на расстоянии всего 0. 26 световых лет. Ее нашлаДжессика Лу из Калифорнийского университета с помощью телескопа Keck I. Предположительно, звездам «всего» около 10 миллионов лет. В начале 2005 г обнаружена вторая группа молодых звезд в непосредственной близости возле гигантской черной дыры в центре нашей Галактики. Ядро нашей Галактики в 1948-м году впервые удалось сфотографировать в тепловых (инфракрасных) лучах советским астрономам В.Б.Никонову,В.И.Красовскому и А.А.Калиняку в Крымской обсерватории (Справо на фотографии КА Спитцер центр в инфракрасных лучах).
     Диск — содержит: галактические молекулярные облака «молекулярного кольца», звезды главной последовательности, красные гиганты и сверхгиганты, туманности, рассеянные звездные скопления, межзвездная среда, космические лучи. Общая масса балджа в 20 миллиардов раз превышает массу Солнца. Диск  достигает в поперечнике почти 100 тысяч световых лет, а его толщина колеблется от трехсот до трех тысяч световых лет. На долю тонкого диска приходится всего пять процентов галактической массы, зато он излучает до 90 процентов света, ведь в основном здесь находятся молодые звезды. Здесь также много газопылевых облаков, где еще миллиарды лет будут рождаться новые звезды.
    Спиральная ветвь — диффузные газопылевые туманности, звездные ассоциации, молодые звезды классов О, В, А, F, межзвездная среда, космические лучи.
Наша Галактика имеет перемычку – бар, из концов которого в 4 тысячах парсек от центра Галактики начинают закручиваться спиральные рукава. Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тысяч парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем краю рукава, носящего название рукав Ориона. Такое расположение не даёт возможности наблюдать форму рукавов визуально. Новые данные по наблюдениям молекулярного газа (СО) говорят о том, что у нашей Галактики есть два рукава, начинающиеся у бара во внутренней части Галактики. Кроме того, во внутренней части есть ещё пара рукавов. Затем эти рукава переходят в четырёхрукавную структуру, наблюдающуюся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики. Период обращения спиральной структуры 50 млн.лет, а перемычки 15-18 млн.лет.
    Сферическая составляющая — Гало — редконаселенная область, почти сферической формы эллипсоид диаметром более 600 тысяч световых лет, окружающий галактический диск. Его масса составляет от двух до шести триллионов солнечных масс и температура около 5×105 K. Вращается гало очень медленно. В гало Галактики наблюдаются «высокоскоростные» облака атомарного водорода, перемещающиеся независимо от ее вращения, звезды классов К, М, короткопериодические цефеиды, субкарлики, долгопериодические переменные, шаровые звездные скопления, межзвездная среда. Одни облака, в составе которых около 0,1 % тяжелых химических элементов, состоят из вещества, притянутого Галактикой из окружающего пространства. Другие облака образованы выбросами вещества из галактического диска при вспышках Сверхновых в звездных скоплениях и других космических явлениях; их состав включает до 1% тяжелых химических элементов.
    Темная материя — основной состав гало. Изучение динамики звезд и межзвездного вещества показывает, что наблюдаемое светящееся вещество составляет до 10% общей массы Галактики. Остальное — так называемое темное вещество, еще не идентифицированное.  По сравнению с диском и центральным балджем, в гало имеется очень мало светящегося вещества, хотя изучение гравитационного поля показывает, что невидимая компонента массы Галактики, вероятно, распределена в сфере вокруг Галактики, а не сконцентрирована в диске. Предполагается, что это темное вещество распространено в пространстве на расстояниях до 300000 световых лет, заполняя область, которую иногда называют галактической короной. Эта область выходит далеко за пределы гало, определенные видимыми объектами. По оценке ученых ее количество составляет до 82% вещества во Вселенной. А согласно данных, которые стали известны в 2003 году благодаря зонду WMAP — 74 процента Вселенной составляет «темная энергия», 22 — «темная материя» и 4 — обычное вещество.
ЯдроДискСпиральные ветвиСферическая составляющая
Черная дыраГМО «молекулярного кольца»Диффузные газопылевые туманностиЗвезды классов К, М, короткопериодические цефеиды, субкарлики, долгопериодические переменные
Керн — околоядерный газовый дискЗвезды главной последовательности, красные гиганты и сверхгигантыЗвездные ассоциацииШаровые звездные скопления
ГМОТуманностиЗвезды классов О, В, А, FМежзвездная среда
ТуманностиРассеянные звездные скопленияМежзвездная среда«Высокоскоростные» облака атомарного водорода
Звезды различных классовМежзвездная средаКосмические лучиКарликовые галактики — спутники
Межзвездная средаКосмические лучи Темная материя
4.  Вращение Галактики
    Галактика обладает сложным дифференцированным характером вращения вокруг своей оси. Галактика в целом вращается, но не как жесткое тело, а поэтому она постоянно деформируется. Собственные скорости звезд в ядре достигает 1000-1500 км/с. Скорость обращения галактических рукавов ниже скорости движения отдельных звезд на том же расстоянии от центра Галактики.
   Солнечная система располагается вблизи экваториальной плоскости Галактики в 26000 св. лет от ее центра (на расстоянии совпадения скорости вращения Галактики и движения ее спиральных рукавов). Период обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики составляет 225-250 миллионов лет. Средняя продолжительность галактического года (ТG) равна 213 млн. лет.  Из анализа собственных движений 300000 звезд по смещению линий в спектрах благодаря эффекту Доплера установлено, что Солнечная система перемещается относительно ближайших звезд со скоростью 20 км/с в направлении созвездия Геркулеса и вместе с ними вращается вокруг центра Галактики со скоростью 250 км/c в направление созвездий Лебедя и Цефея. Точка небесной сферы, в направлении которой движется Солнечная система, называется апексом (от лат. «вершина» —  α=17h38ч, δ=+30о).
     Плоскость Галактики и плоскость Солнечной системы не совпадают, а находятся под углом друг к другу и планетная система Солнца скорее катится, чем плывет, совершая оборот вокруг центра Галактики. На схеме показано положение Солнечной системы (ее наклон) относительно плоскости Галактики (направление на Солнце и центр Галактики совпадают). 5. Радиоизлучение Галактики 

    На данном изображении,  полученном спутником «Исследование космического фона» показана наша Галактика в инфракрасном свете. Тонкая полоска диска нашей спиральной Галактики содержит звезды, показанные белым цветом, и межзвездную пыль, показанную красным цветом.
   Карл ЯНСКИЙ (1905-1950, США) радиоинженер, в декабре 1931 года открыл космическое радиоизлучение на длине волн 14,6м (при изучении атмосферных помех, шумов и свистов). Определяет периодичность в 23 часа 56 минут (оборот Земли) и к апрелю 1933г направление -идущее из Млечного Пути из созвездия Стрельца (Центр Галактики). Так было открыто радиоизлучение Галактики 
    Первый радиотелескоп построил в 1937г радиоинженер Гроут Ребер (1911-2002, США), самостоятельно сделавший у себя в саду из листов железа 9-метровый рефлектор, в принципе такой же, как нынешние гигантские параболические антенны. Ребер составил в 1942г первую радиокарту неба и обнаружил, что на волне 1,85 м излучает весь Млечный Путь, но наиболее сильно – его центральная часть.
    Излучение космических радиоисточников бывает двух типов: тепловое и нетепловое (обычно синхротронное). Тепловое излучение рождается в горячем газе от случайного (теплового) движения заряженных частиц – электронов и протонов. Его интенсивность в широком диапазоне спектра почти постоянна, но на длинных волнах она быстро уменьшается. Такое излучение характерно для эмиссионных туманностей. Остальные источники имеют нетепловое излучение, интенсивность которого растет с увеличением длины волны. В этих источниках излучение возникает при движении очень быстрых электронов в магнитном поле.
    Звезды – слабые источники радиоволн. В 1970-х годах Р.Хелминг и К. Уэйд из Национальной радиоастрономической обсерватории США открыли радиоизлучение от газовых оболочек, сброшенных новой Дельфина 1967 и новой Змеи 1970. Затем они обнаружили радиоизлучение красного сверхгиганта Антареса и рентгеновского источника в Скорпионе.  В.Бааде и Р.Минковский из обсерваторий Маунт-Вилсон и Маунт-Паломар (США) отождествили многие яркие радиоисточники с оптическими объектами. Мощный радиоисточник в Тельце они отождествили с остатком взрыва сверхновой звезды 1054. Мощный источник в Кассиопее также оказался остатком сверхновой, вспыхнувшей всего лет 300 назад, но не замеченной никем.
    В 1967 Э.Хьюиш, Дж.Белл и их коллеги из Кембриджа (Англия) открыли необычные переменные радиоисточники – пульсары. Излучение каждого пульсара представляет строго периодическую последовательность импульсов; у открытых пульсаров периоды лежат в интервале от 0,0016 с до 5,1 с.
    Нейтральный атомарный водород – возможно, самый распространенный элемент в межзвездном пространстве. Он способен излучать радиолинию с длиной волны 21 см, которая была предсказана в 1944 нидерландским теоретиком Х. ван де Хюлстом и обнаружена в 1951 Х.Юэном и Э.Парселом из Гарвардского университета (США). Около 5% водорода в Галактике вследствие высокой температуры находится в ионизованном состоянии. 6. Эволюция
     Основным «поставщиком» межзвездного газа являются звезды, особенно на последних стадиях своей эволюции: голубые и красные гиганты и сверхгиганты, Новые и Сверхновые порождают в год около 1 М¤межзвездного газа. Вероятно, Галактика притягивает газ из окружающего ее пространства (до 1,2-2 М¤ в год). Поэтому количество межзвездного газа в Галактике уменьшается очень медленно. Из межзвездного газа возникают опять звезды.
     Заметно изменяется его химический состав. В звездах I поколения возрастом 12-13 миллиардов лет концентрация тяжелых элементов составляет около 0,1%. Звезды II поколения главной последовательности возрастом 5-7 миллиардов лет содержат до 2 % тяжелых элементов. А вот вклад некоторых источников пыли в Галактике.
Источники пылиИнтенсивность поступления,
10-3 М¤/год
Красные гиганты3
Взрывы новых0,4 — 4
Взрывы сверхновых3
Протозвезды< 0,3
Планетарные туманности0,4
Звезды типа Вольфа — Райе~ 0,01
Всего~ 10-2 М¤/год

3. Закрепление

  1. Как выглядел бы Млечный Путь, если бы Земля находилась: а) в центре Галактики; б) на краю галактического диска, в 50000 св. лет от центра Галактики; в) в одном из шаровых скоплений сферической составляющей; г) на расстоянии 10000 св. лет над северным полюсом Галактики; д) для наблюдателя в Большом Магеллановом Облаке? [без учета других окружающих галактик а) все небо было бы светящимся от звезд и газовых облаков  б)Млечный путь наблюдался бы с концентрацией звезд к одной стороне неба, в то время как противоположная содержала бы незначительное число звезд, много наблюдалось бы шаровых скоплений  в) в шаровом зависит от места в нем. Если в центре , то вокруг наблюдалось бы огромное число звезд этого шарового скопления. Если на краю, то наблюдалась бы в одной стороне неба  громадная яркая спиральная система Галактики, а с другой яркая система шарового скопления  г) с одной стороны огромную спиральную структуру Галактики, яркая освещенность неба, с другой шаровые скопления д) в зависимости от местоположения, но в любом случае одну сторону неба представляла бы довольно большая спиральная структура Галактики]
  2. В 1974 году по программе SETI к шаровому звездному скоплению М13 в созвездии Геркулеса (расстояние 24000 св. лет) было отправлено радиосообщение о земной цивилизации. Как вы думаете, дождутся ли и, если «да», то когда дождутся наши потомки ответа? [если есть цивилизация способная по уровню технического развития ответить, то t=s/v=2R/c=2.24000=48000 лет. Но возможно и раньше, если сигнал примет цивилизация с более ближней звезды, попавшей в зону возможности приема]
  3. №11 (стр. 161) [из формулы M = m + 5 — 5lg r находим расстояние lg r= (15,1+5)/5= 4,02 отсюда  получим r≈10500пк. А=а«r=a«/π»=12.60.10500/206265=36,65пк]

Открыты необычные свойства Млечного Пути

+ A —

Газы в нашей галактике слабо перемешиваются, а новые звезды и планеты могут образовываться сегодня из газов самого разного состава

Чтобы лучше понять историю и эволюцию Млечного Пути, астрономы изучают состав газов и металлов, составляющих важную часть нашей галактики. Выделяются три основных элемента: исходный газ, поступающий извне нашей галактики, газ между звездами внутри нашей галактики, обогащенный химическими элементами, и пыль, создаваемая конденсацией металлов, присутствующих в этом газе.

До сих пор теоретические модели предполагали, что эти три вида газов были однородно перемешаны по всему Млечному Пути и достигли уровня химического обогащения, подобного солнечной атмосфере, называемого солнечной металличностью. Сегодня группа астрономов из Женевского университета (UNIGE) демонстрирует, что эти газы не так сильно перемешаны, как считалось ранее, что оказывает сильное влияние на нынешнее понимание эволюции галактик. В результате придется модифицировать моделирование эволюции Млечного Пути. Эти результаты можно прочитать в журнале Nature .

Галактики состоят из набора звезд и образуются в результате конденсации газа межгалактической среды, состоящей в основном из водорода и небольшого количества гелия. Этот газ не содержит металлов, в отличие от газа в галактиках — в астрономии все химические элементы тяжелее гелия коллективно называются металлами, хотя они являются атомами в газообразной форме.

«Галактики питаются» девственным «газом, который попадает извне, что омолаживает их и дает возможность новым звездам.», — объясняет Анналиса Де Киа, профессор кафедры астрономии научного факультета UNIGE и первый автор исследования. В то же время звезды сжигают водород, из которого они состоят, на протяжении всей своей жизни и образуют другие элементы посредством нуклеосинтеза. Когда звезда, срок жизни которой подошел к концу, взрывается, она вытесняет произведенные ею металлы, такие как железо, цинк, углерод и кремний, подавая эти элементы в газ галактики. Затем эти атомы могут конденсироваться в пыль, особенно в более холодных и плотных частях галактики ». Изначально, когда образовался Млечный Путь, более 10 миллиардов лет назад, в нем не было металлов. Затем звезды постепенно обогащали окружающую среду производимыми металлами », — продолжает исследователь.

Таким образом, среда, из которой состоит Млечный Путь, объединяет металлы, производимые звездами, частицы пыли, которые образовались из этих металлов, а также газы из-за пределов галактики, которые регулярно попадают в нее. «До сих пор теоретические модели считали, что эти три элемента были однородно перемешаны и достигли солнечного состава повсюду в нашей галактике с небольшим увеличением металличности в центре, где больше звезд», — объясняет Патрик Петижан, исследователь из Institut d’Astrophysique de Paris, Университет Сорбонны. «Мы хотели подробно наблюдать это с помощью ультрафиолетового спектрографа на космическом телескопе Хаббла».

Спектроскопия позволяет разделить свет от звезд по его отдельным цветам или частотам, что-то вроде призмы или радуги. В этом разложенном свете астрономов особенно интересуют линии поглощения: «Когда мы наблюдаем звезду, металлы, составляющие газ между звездой и нами, поглощают очень небольшую часть света характерным образом с определенной частотой, что позволяет нам не только идентифицировать их присутствие, но и сказать, какой это металл и в каком количестве », — заявил ученый.

В течение 25 часов группа ученых наблюдала атмосферу 25 звезд с помощью телескопа Хаббл и большого телескопа (VLT) в Чили. С помощью этих спектрографов невозможно подсчитать пыль, даже если она содержит металлы. Поэтому команда Анналисы Де Киа разработала новую технику наблюдений. «Это включает в себя учет общего состава газа и пыли путем одновременного наблюдения за несколькими элементами, такими как железо, цинк, титан, кремний и кислород», — объясняет исследователь из Женевы. «Затем мы можем отследить количество металлов, присутствующих в пыли, и добавить его к количеству, уже определенному предыдущими наблюдениями, чтобы получить общее количество».

Благодаря этой технологии двойного наблюдения астрономы обнаружили, что не только среда Млечного Пути неоднородна, но и что некоторые из изученных областей достигают только 10% солнечной металличности. «Это открытие играет ключевую роль в разработке теоретических моделей образования и эволюции галактик», — говорит Йенс-Кристиан Крогагер, исследователь из отдела астрономии UNIGE. «С этого момента нам нужно будет улучшить моделирование, увеличив разрешение, чтобы мы могли учесть эти изменения металличности в разных местах Млечного Пути».

Эти результаты оказывают сильное влияние на наше понимание эволюции галактик и, в частности, нашей собственной. Действительно, металлы играют фундаментальную роль в образовании звезд, космической пыли, молекул и планет. И теперь мы знаем, что новые звезды и планеты могут образовываться сегодня из газов самого разного состава.

Млечный Путь

Млечный Путь

Галактики :

Галактика — это скопление звезд, газ и пыль связаны общим гравитационным притяжением. Галактики размером от 10 000 до 200 000 световых лет и между 10 9 и 10 14 светимости Солнца по яркости. Старейший Открытие незвездной туманности принадлежит аль-Суфи в десятом веке. Пока обновляя звездный атлас Птолемея, он отметил «облачкоподобное пятно» (около рта рыбы). ниже) в созвездие Андромеды.Аль-Суфи не знал, что это облако или туманность свет — это близлежащая галактика M31.

Первый каталог «туманностей», нечетких объектов в небе, которые не были планетами, кометами или звезд, приписывается Шарлю Мессье в конце 1700-х годов. Его коллекция из 103 объектов — это первый каталог галактик. Гершель (1792-1871) использовал большое отражающее телескоп для составления первого Общего каталога галактик, хотя до сих пор неизвестно, были ли это другие звездные системы или Млечный путь.

До фотопластинок астрономы рисовали галактики вручную.

Когда исследователи отправились в Южное полушарие, Магеллановы облака были обнаружены. Две карликовые галактики, вращающиеся вокруг Млечного Пути. Итак, всего три галактики видны невооруженным глазом.


Млечный Путь :

Ближайшая к Солнцу галактика, конечно же, та, в которой мы живем. называется Млечный Путь или Галактика (обратите внимание на заглавную букву «Г»). Имя «Млечный Путь» происходит от полосы света, которая видна над головой в очень темные ночи.То древние называли ее Небесной рекой. Галилей показал, что полоса на самом деле является краем концентрация звезд, видимая при взгляде через диск нашей Галактики изнутри. Одна и та же полоса выглядит совсем по-разному, когда изображается на разных длинах волн. Например, ниже представляет собой изображение неба в ближнем ИК-диапазоне, чувствительном к гигантским звездам и пыли.

Очевидная интерпретация Млечного Пути на небе заключается в том, что мы живем внутри диска. галактика. С нашей точки зрения, мы видим диск изнутри.Позднее картографирование переменные звезды, радиокарты нейтрального водорода и звездные скопления дают нам наше текущее представление о Форма нашей Галактики, видимая лицом к лицу, показана ниже.

Ключевые компоненты нашей Галактики — это выпуклость старых звезд в центре, диск из звезд и газ и гало старых звезд и шаровых скоплений. Диск нашей Галактики имеет форму водоворота. многочисленные спиральные рукава, расходящиеся от центра Галактики. В самом центре г. В выпуклости нашей Галактики находится ядро, возможно, черная дыра массой в миллион солнечных.

Обратите внимание, что общий размер Млечного Пути составляет около 100 000 световых лет в поперечнике, а Солнце около 1/3 от центра. Поскольку Галактика по форме похожа на Солнечную систему, мы используем Галактическая система координат, в которой плоскость диска образует галактический экватор. Угловой расстояние от центра Галактики на восток — галактическая долгота, угловое расстояние выше или ниже плоскости галактическая широта

Орбитальный период объекта — это то, как далеко объект прошел, деленное на его скорость.В круговая орбита, как далеко находится окружность орбиты, чтобы период P ,

P = 2πr/v

где r — расстояние от центра, а v — скорость.

Поскольку Солнце вращается вокруг центра Галактики, мы можем использовать это знание для определения массы Галактики. Помните, что 3-й закон Кеплера гласит, что сумма масс двух объектов на орбите друг вокруг друга задается как

M Галактика + M Солнце = r 3 /P 2

Где r дано в A.U.’s (расстояние Земли до Солнца) и P, период, измеряется годами (время, за которое Земля делает оборот вокруг Солнце), поэтому ответ будет в солнечных массах. Обратите внимание, что масса Солнца очень, очень мало по сравнению с массой Галактики. Так M Galaxy + M Sun становится просто М Галактика .


Звездное население :

Четыре основных компонента любой галактики — это звезды, газ, пыль и темная материя.Есть около 10 11 звезд в Млечном Пути, большинство из них в диске. Звезды располагаются в разнообразие яркости и цвета, молодые звезды, как правило, яркие, горячие и голубые, старые звезды яркий и красный. Газ и пыль составляют межзвездную среду, где большая часть газа находится в форма атомарного водорода и пыли состоит из мельчайших комочков твердых соединений углерода, кислорода и кремний.

Группа звезд в Галактике, которые похожи друг на друга по пространственному распределению, химическому составу. состав или возраст называются звездным населением.Звездное население не является дискретным их свойства, а скорее иметь континуум характеристик, отражающих изменения в звездообразование со временем. Звёздное население — это следы событий в прошлом нашей Галактики и формирование.

В нашей Галактике в основном три звездных населения, соответствующие трем отдельные динамические компоненты Галактики; население диска, население выпуклости и население гало. Население диска населяет вращающуюся сплющенную область нашей Галактики.Население выпуклости ограничено округлой центральной областью Галактики, также вращающейся. А население гало населяет дальние внешние области Галактики, на длинных эллипсоидальных орбиты, которые переносят его в диск и выпуклость.

Эти три компонента имеют не только различные кинематические свойства, но и типы объектов в они также разнообразны. Диск содержит весь газ и молодые звезды, хотя старые звезды тоже есть. нашел там. В выпуклости преобладают старые звезды и бурное ядро.Ореол содержит очень старые звезды и шаровые скопления. Причина такого разделения звездных типов является ключом к как образовалась Галактика.


Звездообразование :

Звезды формируются внутри относительно плотных концентраций межзвездного газа. и пыль, известная как молекулярные облака. Эти регионы очень холодные (температура от 10 до 20К, чуть выше абсолютного нуля). На этих температуры, газы становятся молекулярными, группируются вместе. СО и H 2 — наиболее распространенные молекулы межзвездного газа. облака.Глубокий холод также заставляет газ сгущаться до высокой температуры. плотности. Когда плотность достигает определенной точки, образуются звезды.

Поскольку области плотные, они непрозрачны для видимого света и известная как темная туманность. Поскольку они не светятся оптическим светом, мы должны использовать ИК и радио телескопы для их изучения.

Звездообразование начинается, когда более плотные части ядра облака рухнуть под собственным весом/гравитацией. Эти ядра обычно имеют массы около 10 4 солнечных масс в виде газа и пыль.Ядра плотнее внешнего облака, поэтому они коллапсируют. первый. Когда ядра разрушаются, они распадаются на сгустки около 0,1 парсеков по размеру и от 10 до 50 солнечных масс по массе. Эти сгустки затем превращаются в протозвезды, и весь процесс занимает около 10 миллионов годы.

Откуда мы знаем, что это происходит, если это занимает так много времени и скрыто из виду в темных облаках? Большинство этих облачных ядер имеют ИК-источники, свидетельство энергии коллапсирующих протозвезд (потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию).Кроме того, где мы находим молодых звезд (см. ниже) мы находим их окруженными облаками газа, остатками темное молекулярное облако. И они встречаются в скоплениях, группах звезд которые формируются из одного и того же облачного ядра.

Эволюция молодых звезд происходит от скопления протозвезд глубоко в ядро молекулярного облака, к скоплению звезд Т-Тельца, чьи горячие поверхностный и звездный ветры нагревают окружающий газ с образованием HII регион (HII, произносится как H-два, означает ионизированный водород). Позже скопление вспыхивает, газ сдувается, и звезды эволюционируют как показано ниже.

Часто в галактиках мы находим скопления молодых звезд рядом с другими молодыми звезды. Это явление называется звездообразованием, вызванным сверхновой. Сначала формируются очень массивные звезды, которые взрываются и превращаются в сверхновые. Этот создает ударные волны в молекулярном облаке, заставляя близлежащий газ сжать и сформировать больше звезд. Это позволяет когерентность (молодые звезды находятся рядом с другими молодыми звездами) для наращивания, и отвечает за вертушки, которые мы видим в галактиках.


Химическая эволюция :

Как только отдельные кинематические компоненты Галактики были выделены, обнаружился интересный факт. возникло в том, что химический состав звезд по этим компонентам также варьировал в регулярным образом.Звезды диска и балджа, как правило, богаты тяжелыми элементами (выше гелия на периодическая таблица). Звезды гало, как правило, очень бедны тяжелыми элементами.

Изменения химического состава звезды связаны с исходным химическим составом газовое облако, из которого оно родилось. Эти тяжелые элементы в основном производятся сверхновыми. взрывов, газовые облака обогащаются выбросами сверхновых. Чем больше количество сверхновой рядом с облаком, тем богаче тяжелыми элементами оно станет.

Со временем содержание элементов в каждом из газовых облаков Галактики будет увеличиваться. таких как углерод, железо и т. д. Таким образом, чем позже образовалась звезда, тем богаче тяжелыми элементы это. Это форма системы датирования звезд, и мы делаем вывод, что звезды гало самые старые звезды в Галактике, так как они имеют самый низкий химический состав. Звезды диска являются самыми молодыми, так как они наиболее богаты металлами.


Спиральная структура в Галактике :

Сложно измерить структуру нашей Галактики, так как мы находимся внутри нее (пытаясь увидеть лес из деревьев).Один из методов заключается в построении графика положения объектов трассировки, таких как молодые звезды или молекулярные облака. Один из таких графиков показан ниже, положение близкого HII областей и молодых скоплений звезд. Так как их возраст молод, то они не будут дрейфовать далеко от мест их образования.

Межзвездное поглощение, свет, заблокированный пылью и газом, не позволяет составить карту, намного большую, чем та, выше для оптических трассеров, но даже этого графика достаточно, чтобы показать, что существуют отдельные рукава материал в Галактике.Карты нейтральных водорода показывают глобальную спиральную структуру по всей Галактике.

Несколько удивительно, что мы даже видим спиральный узор, поскольку Галактика не вращается так, как твердое тело. После нескольких оборотов спиральный узор будет очень туго закручен, как показано на рисунке. на диаграмме ниже. Это известно как дилемма намотки.

Одним из объяснений дилеммы намотки является использование волн плотности. Представьте себе такой сценарий, как показано ниже.

Несмотря на то, что все легковые и грузовые автомобили движутся с разной скоростью, избыточная плотность возле медленно движущегося грузовика.Аналогичное объяснение предлагается для спиральных рукавов в нашей Галактике, они существуют потому, что оказывают гравитационное воздействие на звезды и газ, вращающиеся вокруг Галактика. В частности, газовые облака в рукавах будут вращаться медленнее, и, таким образом, плотность поднимается в этом регионе. Спиральные рукава не закручиваются, потому что они не сделаны из материала. руки, а скорее узоры плотности, которые двигаются, как автомобили в пробке.

Концентрация газа в спиральных рукавах объясняет, почему нейтральный водород наносит на карту следы спирали. структуры, но почему молодые звезды появляются в спиральных рукавах.Более высокая плотность газа означает больше газа облака и столкновения облаков. Это вызывает звездообразование, что приводит к областям HII и молодым кластеры. По мере того, как молодые звезды стареют, они выходят из спирального узора.


Галактика Млечный Путь | Обсерватория Лас-Кумбрес

Структура и состав

Галактика, в которой мы живем, называется Млечный Путь и представляет собой спиральную галактику с перемычкой, состоящую как минимум из 100 миллиардов звезд. Его диаметр составляет примерно 100 000 световых лет, а толщина — около 1000 световых лет. У него есть центральная выпуклость диаметром около 10 000 световых лет. Наша Солнечная система находится примерно на трети пути к краю Галактики от центральной выпуклости. Если бы Солнечная система находилась внутри выпуклости, ночью мы могли бы видеть миллион звезд таких же ярких, как Сириус (самая яркая звезда на нашем ночном небе). Ночное небо было бы настолько ярким, что казалось бы не сильно отличающимся от дневного. Солнце и Солнечная система находятся в пределах диска толщиной 1000 световых лет, а мы всего лишь в 95 световых годах от центральной плоскости.

Галактика Млечный Путь в представлении художника.

Диск нашей галактики кажется голубым, потому что в нем много молодых горячих звезд главной последовательности классов O и B. Диск содержит газ и пыль, из которых могут образовываться звезды. Центральная выпуклость нашей галактики кажется желтой или красноватой, потому что она содержит много красных гигантов и красных сверхгигантов, но не содержит короткоживущих голубых звезд O и B. Это показывает, что в центральной выпуклости не происходит активного звездообразования. Звезды в диске Галактики, как правило, более молодые, звезды населения I, которые вращаются вокруг центральной выпуклости вдоль путей внутри диска.Звезды и шаровые скопления в гало нашей галактики — это очень старые звезды населения II. Они вращаются вокруг Галактики по траекториям, наклоненным под случайными углами к диску. Многие из одиночных звезд в гало вращаются вокруг галактики с очень высокими скоростями относительно Солнца и называются высокоскоростными звездами.

В центре Галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра. Область, в которой расположена черная дыра, называется Стрельцом А* (произносится как «звезда»). Саму черную дыру нельзя наблюдать отчасти потому, что она не излучает света, а отчасти потому, что между нами и этой областью слишком много газа и пыли, чтобы мы могли ее наблюдать.Звезды вокруг Стрельца A* движутся с такой огромной скоростью, что астрономы знают, что он должен быть невероятно массивным. Оценки показывают, что она должна быть как минимум в 3,7 миллиона раз массивнее нашего Солнца. Однако он очень компактен и имеет диаметр не более 45 а.е. (6,7 миллиарда км).

Астрономы считают, что только около 10% массы нашей галактики составляют звезды, газ и пыль. Они подозревают, что материи должно быть больше, чем мы можем видеть, из-за того, как вращается галактика. Если бы все звезды в нашей галактике вращались вокруг массивного объекта в центре, как планеты в Солнечной системе вращаются вокруг Солнца, то звезды ближе к краю галактики должны были бы вращаться медленнее, чем звезды ближе к центру. , точно так же внешние планеты вращаются медленнее, чем внутренние.Вместо этого звезды у края нашей галактики вращаются почти с той же скоростью, что и звезды ближе к центру. Чтобы произвести такое движение, галактика должна содержать гораздо больше массы, чем мы можем видеть. Астрономы предполагают, что эта дополнительная масса является темной материей. Эта материя невидима, не излучает электромагнитное излучение и до сих пор ускользала от обнаружения.

Существует несколько альтернативных теорий исследования темной материи. Эти теории предполагают, что дополнительной материи нет, но что наше понимание гравитации является неполным или неадекватным в больших масштабах, и таким образом можно объяснить движение звезд в нашей галактике.До сих пор ни одна из альтернативных теорий не смогла объяснить наблюдения так четко, как темная материя, а темная материя является более широко принятой теорией.

Галактические координаты


Галактическая система координат — это способ описания положения объекта в Галактике Млечный Путь относительно Солнца. Галактическая долгота измеряется в градусах против часовой стрелки от направления к галактическому центру и идет от 0 до 360°. Галактическая широта измеряется в положительных градусах выше или в отрицательных градусах ниже галактической плоскости и варьируется от 0 до 90° выше и от 0 до -90° ниже плоскости.Эта система координат не дает информации о расстоянии до объекта, поэтому многие объекты могут иметь одинаковые галактические координаты, находясь на одном луче зрения, но находясь на разных расстояниях от нас.

Движение

Диск Галактики Млечный Путь вращается, и все звезды и пыль в диске движутся с довольно постоянной скоростью. Из-за этого звезды внутри орбиты Солнца совершают путешествие вокруг выпуклости быстрее, чем мы. Звезды за пределами орбиты Солнца совершают путешествие медленнее.Наша галактика не похожа на вращающийся компакт-диск или DVD-диск, где разные точки на компакт-диске движутся с разной скоростью, но всегда совершают оборот за одно и то же время. В нашей галактике все звезды в диске движутся почти с одинаковой скоростью, поэтому звездам, расположенным ближе к краю, потребуется больше времени, чтобы совершить оборот вокруг галактики, поскольку им нужно пройти большее расстояние.

Спиральные рукава в нашей галактике могут быть волнами плотности, похожими на рябь, которая образуется, когда камень падает в бассейн с водой. Спиральные рукава — это области с большей плотностью газа, пыли и звезд, а также области, где происходит звездообразование.

Окрестности


Галактика Млечный Путь является вторым по величине членом скопления из более чем 30 галактик, называемого Местной группой. Самый крупный член местной группы — Галактика Андромеды, а третий по величине — галактика Треугольника. Большинство других галактик Местной группы представляют собой карликовые сфероидальные и карликовые эллиптические галактики гораздо меньшего размера.

Наша Местная группа является членом сверхскопления Девы, которое включает более 100 галактик и скоплений и имеет размер более 100 миллионов световых лет в поперечнике.Наше сверхскопление движется со скоростью около 600 км/сек к очень массивному сверхскоплению, называемому Великим Аттрактором. Как правило, сверхскопления не связаны друг с другом гравитационно и удаляются друг от друга из-за расширения Вселенной.

История открытия


В 1700-х годах астрономы начали подозревать, что Млечный Путь представляет собой диск из звезд, который полностью окружает нас. Однако долгое время астрономы считали, что наше Солнце находится в центре Галактики.Астрономы, в том числе Гершель и Каптейн, подсчитали звезды в Млечном Пути, и оказалось, что их одинаковое количество во всех направлениях, что привело их к выводу, что мы находимся в центре. Чего они не учли, так это межзвездного вымирания; пыль и газ по всей нашей галактике заслоняли их обзор. Эта пыль действует как туман, и на самом деле они наблюдали только самые близкие звезды. Вид сквозь нашу галактику затенен пылью и газом, но наш вид из плоскости Галактики имеет очень небольшое межзвездное поглощение.

В 1920 году астроном Харлоу Шепли изучал переменные звезды типа RR Лиры в шаровых скоплениях, вращающихся вокруг нашей галактики. Он смог использовать переменные звезды RR для определения расстояний до 93 шаровых скоплений и понял, что они находятся намного дальше, чем предполагалось, а некоторые — до 100 000 световых лет. Он также понял, что почти все наблюдаемые им шаровые скопления были в направлении Стрельца. Он пришел к выводу, что шаровые скопления вращаются вокруг центра нашей галактики, то есть не там, где находятся Земля и Солнце, а в направлении Стрельца.Он оценил расстояние до центра нашей Галактики, но, поскольку в то время межзвездное поглощение не было хорошо изучено, он ошибся в 2 раза. Теперь мы знаем, что расстояние до центра Галактики составляет около 26 000 световых лет. + или — 3000 световых лет.

Примерно в это же время астрономическое сообщество разделилось во мнениях относительно природы того, что они называли спиральными туманностями. Харлоу Шепли был членом группы, которая утверждала, что это структуры внутри нашей галактики. Другие предположили, что эти туманности были «островными вселенными», вращающимися системами звезд, очень похожими на нашу галактику.Только когда Эдвин Хаббл обнаружил переменные цефеиды в некоторых из этих спиральных туманностей, на этот вопрос можно было ответить. Переменные цефеид, как и переменные RR Lyrae, можно использовать для измерения расстояний в космосе. Оказалось, что эти спиральные структуры находятся на расстоянии многих миллионов световых лет, и уж точно не более мелкие структуры в нашей галактике.

Как построить галактику :: НАША ГАЛАКТИКА

Введение в наш Млечный Путь

Галактика Млечный Путь состоит из миллиардов звезд, газа и пыли, связанных друг с другом взаимным гравитационным притяжением, а также большого количества темной материи. Диаметр нашей галактики составляет около 100 000 световых лет [e1] в поперечнике (по крайней мере, видимый материал — гало темной материи идет дальше этого). Млечный Путь примерно имеет форму блина с шариком, закрепленным в середине блина. Солнечная система находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути, примерно в двух третях от центра Галактики, в более плоской или «блинообразной» части Галактики. Последние оценки показывают, что Млечный Путь имеет толщину около 12 000 световых лет сверху донизу.«Шар» Млечного Пути, известный как его «выпуклость», имеет диаметр около 10 000 световых лет и содержит плотное гало из звезд, газа и пыли. В центре выпуклости находится область, известная как Галактический центр. Эта область находится на расстоянии около 26 000 световых лет (2,5×1017 км или 1,5×1017 миль) от Земли и содержит сверхмассивную черную дыру, известную как Стрелец A*, масса которой примерно в 4 миллиона раз превышает массу нашего Солнца.

История вашей галактики:

Как образовалась наша галактика?

Темная материя! Чтобы создание галактики было успешным, нам сначала нужно таинственное вещество, известное как темная материя. Астрономы не знают, из чего именно состоит темная материя, но они знают, что она невидима и занимает большую часть материи во Вселенной. Темная материя, которая будет иметь форму огромной сферы вокруг вашей галактики, а также будет разбросана по всей вашей галактике, кажется, вызывает рост облаков газа и пыли. Создателям галактики нужно будет превратить темную материю в сферу сверхгалактического размера. Затем эта темная материя будет слабо притягивать газообразный водород и вызывать рождение первых звезд. Обязательно отойдите в сторону, так как это первое поколение звезд может погаснуть с грохотом, когда произойдет множество взрывов сверхновых.

Газ! Какие еще материалы используются для создания галактики? Как упоминалось выше, считается, что облака газа и пыли в конечном итоге разрушились под действием собственного гравитационного притяжения, образовав первые звезды Млечного Пути. Так что нам нужно достаточно газообразного водорода, чтобы создать несколько миллиардов звезд.

Формы галактики

Спираль
Главной особенностью спиральных галактик является их диск, который содержит большинство их звезд и достаточно, чтобы сделать еще много миллиардов. Галактики, такие как Млечный Путь, не входят в число самых больших во Вселенной (сравните с M87 и Hercules A с 980 000 и 1.5 миллионов световых лет соответственно)

Эллиптическая
Категория галактик, в которой звезды распределены по небу эллиптической формы, от сильно вытянутой до почти круглой по внешнему виду. В небе, где мы можем видеть только два из трех измерений, эти галактики выглядят как диски эллиптической или овальной формы. Свет ровный, поверхностная яркость уменьшается по мере удаления от центра.

Неправильная
Галактика странной формы, часто богатая межзвездным веществом, но, по-видимому, не принадлежащая ни к одному из основных классов спиральных или эллиптических галактик.

Состав газов и металлов в Млечном Пути не соответствует ожиданиям

Облака и потоки космического первозданного газа (пурпурного цвета) аккрецируют к Млечному Пути, но этот газ не смешивается эффективно в галактическом диске, как выделено для Солнечной окрестности (увеличение). Кредит: © д-р Марк А. Гарлик

Астрономы из UNIGE наблюдали за составом газов в нашей галактике и показали, что, вопреки установленным до сих пор моделям, они не смешаны однородно.

Чтобы лучше понять историю и эволюцию Млечного Пути, астрономы изучают состав газов и металлов, составляющих важную часть нашей галактики. Выделяются три основных элемента: исходный газ, поступающий из-за пределов нашей галактики, газ между звездами внутри нашей галактики, обогащенный химическими элементами, и пыль, образующаяся в результате конденсации металлов, присутствующих в этом газе. До сих пор теоретические модели предполагали, что эти три элемента были гомогенно перемешаны по всему Млечному Пути и достигли уровня химического обогащения, аналогичного атмосфере Солнца, называемого солнечной металличностью.

Сегодня группа астрономов из Женевского университета (UNIGE) демонстрирует, что эти газы не так сильно перемешаны, как считалось ранее, что оказывает сильное влияние на современное понимание эволюции галактик. В результате симуляции эволюции Млечного Пути придется модифицировать. Эти результаты можно прочитать в журнале Nature .

Галактики состоят из совокупности звезд и образуются в результате конденсации газа межгалактической среды, состоящего в основном из водорода и небольшого количества гелия.Этот газ не содержит металлов, в отличие от газа в галактиках — в астрономии все химические элементы тяжелее гелия собирательно называют «металлами», хотя они представляют собой атомы в газообразной форме.

«Галактики подпитываются «девственным» газом, который падает извне, который омолаживает их и позволяет формироваться новым звездам», — объясняет Аннализа Де Сиа, профессор кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и первый автор книги. исследование. В то же время звезды сжигают образующий их водород на протяжении всей своей жизни и образуют другие элементы путем нуклеосинтеза.

Когда звезда, достигшая конца своей жизни, взрывается, она выбрасывает произведенные ею металлы, такие как железо, цинк, углерод и кремний, внося эти элементы в газ галактики. Эти атомы затем могут конденсироваться в пыль, особенно в более холодных и плотных частях галактики.

«Изначально, когда формировался Млечный Путь, более 10 миллиардов лет назад, в нем не было металлов. Затем звезды постепенно обогащали окружающую среду производимыми ими металлами», — продолжает исследователь.Когда количество металлов в этом газе достигает уровня, присутствующего на Солнце, астрономы говорят о металличности Солнца.

Не очень однородная среда

Окружающая среда, из которой состоит Млечный Путь, таким образом объединяет металлы, произведенные звездами, частицы пыли, которые образовались из этих металлов, а также газы из-за пределов галактики, которые регулярно попадают в нее.

«До сих пор теоретические модели считали, что эти три элемента были гомогенно смешаны и достигли солнечного состава повсюду в нашей галактике с небольшим увеличением металличности в центре, где звезд больше», — объясняет Патрик Петижан, исследователь из Парижский институт астрофизики Сорбоннского университета. «Мы хотели детально наблюдать за этим, используя ультрафиолетовый спектрограф на космическом телескопе Хаббла».

Спектроскопия позволяет разделить свет звезд по его отдельным цветам или частотам, немного похоже на призму или радугу. В этом разложенном свете астрономов особенно интересуют линии поглощения: «Когда мы наблюдаем за звездой, металлы, составляющие газ между звездой и нами, поглощают очень малую часть света характерным образом, на определенной частоте, что позволяет нам не только определить их наличие, но и сказать, что это за металл и насколько он распространен», — продолжает он.

Разработан новый метод наблюдения за общей металличностью

В течение 25 часов команда ученых наблюдала за атмосферой 25 звезд с помощью Хаббла и Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили. Эта проблема? Этими спектрографами невозможно сосчитать пыль, хотя она и содержит металлы. Поэтому команда Аннализы Де Сиа разработала новую технику наблюдения. «Это включает в себя учет общего состава газа и пыли путем одновременного наблюдения за несколькими элементами, такими как железо, цинк, титан, кремний и кислород», — объясняет исследователь из Женевы. «Тогда мы можем отследить количество металлов, присутствующих в пыли, и добавить его к тому, что уже определено предыдущими наблюдениями, чтобы получить общее количество».

Благодаря этому методу двойного наблюдения астрономы обнаружили, что окружающая среда Млечного Пути не только неоднородна, но и что некоторые из изученных областей достигают только 10% металличности Солнца. «Это открытие играет ключевую роль в разработке теоретических моделей формирования и эволюции галактик», — говорит Йенс-Кристиан Крогагер, исследователь кафедры астрономии UNIGE.«С этого момента нам придется уточнять моделирование, увеличивая разрешение, чтобы мы могли учитывать эти изменения металличности в разных местах Млечного Пути».

Эти результаты сильно повлияли на наше понимание эволюции галактик и нашей собственной в частности. Действительно, металлы играют фундаментальную роль в формировании звезд, космической пыли, молекул и планет. И теперь мы знаем, что новые звезды и планеты сегодня могут образоваться из газов самого разного состава.

Ссылка: «Большие вариации металличности в галактической межзвездной среде» Аннализы Де Сиа, Эдварда Б. Дженкинса, Эндрю Дж. Фокса, Седрика Леду, Таниты Рамбурт-Херт, Кристины Константинопулу, Патрика Петижана и Йенса-Кристиана Крогагера, 8 сентября 2021 г. , Природа .
DOI: 10.1038/s41586-021-03780-0

Млечный Путь неоднороден — ScienceDaily

Чтобы лучше понять историю и эволюцию Млечного Пути, астрономы изучают состав газов и металлов, составляющих важную часть нашей галактики.Выделяются три основных элемента: исходный газ, поступающий из-за пределов нашей галактики, газ между звездами внутри нашей галактики, обогащенный химическими элементами, и пыль, образующаяся в результате конденсации металлов, присутствующих в этом газе. До сих пор теоретические модели предполагали, что эти три элемента были гомогенно перемешаны по всему Млечному Пути и достигли уровня химического обогащения, аналогичного атмосфере Солнца, называемого солнечной металличностью. Сегодня группа астрономов из Женевского университета (UNIGE) демонстрирует, что эти газы не так сильно перемешаны, как считалось ранее, что оказывает сильное влияние на нынешнее понимание эволюции галактик.В результате симуляции эволюции Млечного Пути придется модифицировать. Эти результаты можно прочитать в журнале Nature .

Галактики состоят из совокупности звезд и образуются в результате конденсации газа межгалактической среды, состоящего в основном из водорода и небольшого количества гелия. Этот газ не содержит металлов, в отличие от газа в галактиках — в астрономии все химические элементы тяжелее гелия называются «металлами», хотя они представляют собой атомы в газообразной форме.«Галактики подпитываются «девственным» газом, который падает извне, который омолаживает их и позволяет формироваться новым звездам», — объясняет Аннализа Де Сиа, профессор кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и первый автор исследования. изучать. В то же время звезды сжигают образующий их водород на протяжении всей своей жизни и образуют другие элементы путем нуклеосинтеза. Когда звезда, достигшая конца своей жизни, взрывается, она выбрасывает произведенные ею металлы, такие как железо, цинк, углерод и кремний, подавая эти элементы в газ галактики.Эти атомы затем могут конденсироваться в пыль, особенно в более холодных и плотных частях галактики. «Изначально, когда формировался Млечный Путь, более 10 миллиардов лет назад, в нем не было металлов. Затем звезды постепенно обогащали окружающую среду произведенными ими металлами», — продолжает исследователь. Когда количество металлов в этом газе достигает уровня, присутствующего на Солнце, астрономы говорят о металличности Солнца.

Не очень однородная среда

Окружающая среда, из которой состоит Млечный Путь, таким образом объединяет металлы, произведенные звездами, частицы пыли, которые образовались из этих металлов, а также газы из-за пределов галактики, которые регулярно попадают в нее.«До сих пор теоретические модели считали, что эти три элемента были гомогенно смешаны и достигли солнечного состава повсюду в нашей галактике с небольшим увеличением металличности в центре, где звезд больше», — объясняет Патрик Петижан, исследователь из Парижский институт астрофизики Сорбоннского университета. «Мы хотели детально наблюдать за этим, используя ультрафиолетовый спектрограф на космическом телескопе Хаббла».

Спектроскопия позволяет разделить свет звезд по его отдельным цветам или частотам, немного похоже на призму или радугу.В этом разложившемся свете астрономов особенно интересуют линии поглощения: «Когда мы наблюдаем за звездой, металлы, составляющие газ между звездой и нами, поглощают очень небольшую часть света характерным образом, на определенной частоте, что позволяет нам не только определить их присутствие, но и сказать, что это за металл и в каком количестве», — продолжает он.

Разработан новый метод наблюдения за общей металличностью

В течение 25 часов команда ученых наблюдала за атмосферой 25 звезд с помощью Хаббла и Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили.Эта проблема? Этими спектрографами невозможно сосчитать пыль, хотя она и содержит металлы. Поэтому команда Аннализы Де Сиа разработала новую технику наблюдения. «Это включает в себя учет общего состава газа и пыли путем одновременного наблюдения за несколькими элементами, такими как железо, цинк, титан, кремний и кислород», — объясняет исследователь из Женевы. «Тогда мы можем проследить количество металлов, присутствующих в пыли, и добавить его к тому, что уже определено предыдущими наблюдениями, чтобы получить общее количество.»

Благодаря этому методу двойного наблюдения астрономы обнаружили, что окружающая среда Млечного Пути не только неоднородна, но и что некоторые из изученных областей достигают лишь 10% металличности Солнца. «Это открытие играет ключевую роль в разработке теоретических моделей образования и эволюции галактик», — говорит Йенс-Кристиан Крогагер, исследователь кафедры астрономии UNIGE. «С этого момента нам придется уточнять моделирование, увеличивая разрешение, чтобы мы могли учитывать эти изменения металличности в разных местах Млечного Пути.»

Эти результаты сильно повлияли на наше понимание эволюции галактик и нашей собственной в частности. Действительно, металлы играют фундаментальную роль в формировании звезд, космической пыли, молекул и планет. И теперь мы знаем, что новые звезды и планеты сегодня могут образоваться из газов самого разного состава.

Пять советов по композиции для фотографии Млечного Пути —

Узнайте пять моих любимых советов по композиции для фотографии Млечного Пути! Убедитесь, что ваши изображения имеют качественную композицию, когда вы отправляетесь в следующий Млечный Путь!

Млечный Путь Фотография — один из тех жанров, в которых все просто.Да, погодные условия могут испортить вам ночь! Но если вы находитесь в темном месте, у вас нет облаков и у вас есть только начальные навыки фотографии, фотография Млечного Пути может стать одним из тех экспериментов, которые вы сможете провести с первой попытки! Млечный Путь медленно движется по ночному небу и дает вам достаточно времени, чтобы все сделать правильно. Вам никогда не придется испытывать ту типичную панику по поводу того, какие настройки использовать во время 2-минутного взрыва цвета восхода или заката, который вы переживали из-за невозможности запечатлеть!

Благодаря тому, что Milky Way Photography дает вам больше всего времени на то, чтобы изображение сработало, у вас действительно есть много времени, чтобы подумать о своей композиции. Итак, вот пять моих любимых советов по композиции для фотографии Млечного Пути, которые вы можете рассмотреть в своем следующем приключении!

Во-первых, получите ЛИСТ СОВЕТ для дальнейшего использования!

ПОДПИСКА НА СОВЕТЫ
НАЖМИТЕ ВЫШЕ, чтобы зарегистрироваться, чтобы получить мои пять любимых трюков для качественной композиции Milky Way

ПЯТЬ ЛЮБИМЫХ СОВЕТОВ ПО КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ФОТОГРАФИИ МЛЕЧНОГО ПУТИ

#1 – СЛОМАЙТЕ САМОЛЕТ

Сделать объект переднего плана перекрывающим одну из третьих

Разрыв плоскостей с объектом на переднем плане перенесет зрителя от одной трети композиции к другой.

Это отличается от использования направляющих линий, потому что объект на переднем плане НЕ ДОЛЖЕН вести к главному фокусу, подобно Ядру Млечного Пути. Высокий объект на переднем плане идеально подходит для этого! Цель состоит в том, чтобы нечто, существующее в одной трети изображения, переходило в другую треть. Этот наконечник работает вертикально и горизонтально.

© 2016 Аарон Кинг. Та же ночь, что и на изображении Бункера. Скучно по сравнению!

Когда вы делаете снимок, имея в виду только Млечный Путь, вы можете совершить ошибку, полагая, что больше ничего не нужно; Млечный Путь такой классный сам по себе! Но делать это — ошибка.Правильный интерес переднего плана, который ломает плоскость, мгновенно исправит скучное изображение Млечного Пути!

См. изображение справа:
На этом изображении есть Млечный Путь – хотя и недоэкспонированный – и это все равно довольно крутая штука. Я имею в виду, это Млечный Путь! Но если вы сидите там справа, практически ничего не дополняя изображение, получается очень скучная фотография Млечного Пути! Рад, что той ночью 2016 года я пошел дальше, чтобы получить лучшую версию Млечного Пути!

© 2016 Аарон Кинг.Одно из моих первых изображений Млечного Пути. Несмотря на отсутствие идеальной фокусировки и выпрямления бункера, это прекрасный пример улучшения изображения за счет использования высокого объекта для разрушения плоскостей.

ПОСМОТРИТЕ МОЙ ВЛОГ НА YOUTUBE ТУ НОЧЬ ЗДЕСЬ:

#2 – БАЛАНС ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ И ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПРОБЕЛ

Взвесьте массу НЕинтересных и интересных

На каждом изображении Млечный Путь и интересный объект на переднем плане.Эти два элемента Млечного Пути и передний план составляют ПОЗИТИВНОЕ пространство в вашей композиции.

НЕГАТИВНОЕ пространство на фотографии Млечного Пути обычно состоит из звезд и более темных краев переднего плана. Соблюдение баланса между ними поможет зрителям вашего изображения почувствовать влечение к композиции. При обрезке окончательного изображения обратите внимание на массу положительного пространства по сравнению с отрицательным пространством и при необходимости оставьте больше негатива.

Панорама, например, может быть проблемой для планирования каждого элемента вашей композиции.Панорама — это почти полное представление о Млечном Пути и надежде на то, что передний план будет таким же интересным под этой Дугой Млечного Пути.

В этом примере изображения ниже я сбалансировал негативное и позитивное пространство, обрезав меньше черного переднего плана в нижней части изображения в окончательной версии.

© 2017 Аарон Кинг

#3 – ВЕС СЛЕВА

Ядро Млечного Пути справа, передний план слева

Этот совет — мой совет по композиции, наиболее ориентированный на северное полушарие.Работая с нашим видом на Млечный Путь в Северном полушарии, мы видим галактическое ядро ​​Млечного Пути справа на каждом изображении. Находясь в Южном полушарии, они помещают Ядро Млечного Пути в верхнюю часть своей панорамы и могут экспериментировать со всевозможными положениями ядра в своих композициях.

Держите более тяжелую и большую часть формы переднего плана слева от композиции, чтобы сбалансировать ее с ядром Млечного Пути.

Независимо от того, является ли это отдельным предметом, группой предметов или органической фигурой, которая шире с одной стороны, следите за тем, чтобы вес оставался слева от вашей композиции.Это гарантирует, что ваш передний план станет отличным дополнением к более тонкой, более повторяющейся стороне Млечного Пути, что позволит сделать весь кадр интересным.

На изображении ниже мне удалось приблизиться к скале в крайнем левом углу, что позволило ей занять так много места в композиции. Затем органические формы скал идут слева направо, аккуратно обрамляя Млечный Путь.

© 2016 Аарон Кинг. Вес слева с ближайшим камнем намного сильнее и больше дополняет галактическое ядро ​​​​Млечного Пути, чем если бы я переместился в другое место или выровнял камни слева с камнями справа.

#4 – ФОРМА ОТ ВЕРХА К НИЗУ

Иметь интерес к ТРЕТЬИМ И НИЗНИМ ТРЕТЬИМ

Более редкая возможность иметь что-то интересное, существующее во ВСЕХ ТРЕТЬЯХ вашего сочинения. Что-то, что идет сверху вниз, добавит движения, формы, интереса и заставит взгляд путешествовать по всему изображению.

Горные хребты, скалы, деревья или рукотворные сооружения идеально подходят для такой композиции.Хитрость в том, чтобы сделать эту работу БЛИЖЕ к объекту и позволить Млечному Пути быть удаленным бонусом!

Здесь, на эстакаде поезда, я даже не осознавал, что успешно создам такую ​​композиционную форму. Я знал, что получу сильное искажение, делая панораму так близко к нижней части железнодорожной эстакады, но, честно говоря, я просто думал, что это будет выглядеть круто!

Определенно!

© 2018 Аарон Кинг. Эта заброшенная железнодорожная эстакада была моим любимым местом, было действительно здорово запечатлеть здесь Млечный Путь еще раз, но совершенно по-новому!

№ 5 — РАМА СЕРДЕЧНИКА

Получите ядро ​​​​Млечного Пути между вашим передним планом

Основная цель — обрамить ядро ​​галактики между чем-то. Скалы, деревья, входы в пещеры, здания и даже световое загрязнение. При использовании этого трюка обязательно обратите внимание на свой отрицательный и положительный космический баланс. Дважды проверьте, чтобы интересные объекты, обрамляющие ваше Ядро Млечного Пути, находились в балансе с пустым пространством в кадре.

См. мое изображение ниже, поскольку мост Овочомо в Национальном памятнике природных мостов идеально подходит для обрамления. Это изображение иллюстрирует все эти пять любимых советов по композиции для фотографии Млечного Пути, за исключением веса слева.Веса справа в этой композиции, несомненно, больше, но можно увидеть пользу от разбивания плоскости и Млечным Путем, и каменным мостом. Баланс между положительным и отрицательным пространством почти идеален. И, наконец, форма сверху вниз в этой композиции великолепна!

© 2017 Аарон Кинг. Обрамление Галактического ядра Млечного Пути под каменным мостом — это фантастический способ максимально использовать мост Овочомо в Natural Bridges.

Заключительный совет

Фотокомпозиция — это полностью субъективная ситуация.Вы можете НЕНАВИДИТЬ изображения, которые Я ЛЮБЛЮ, и наоборот. Но когда дело доходит до выбора некоторых правил для начала, которые будут уверенно управлять вашей композицией в связное сообщение вокруг Млечного Пути, эти пять советов по композиции для фотографии Млечного Пути станут отличной отправной точкой!

Опять же, если вы хотите сохранить СОВЕТЫ для дальнейшего использования, тогда ЩЕЛКНИТЕ НИЖЕ, чтобы зарегистрироваться, чтобы получить пять моих любимых трюков для качественной композиции Milky Way .

ПОДПИСКА НА СОВЕТЫ

Переезжая 27 раз к 14 годам, я действительно не «из» какого-то одного места.Италия, Нидерланды, Калифорния, Миссури, Айдахо и Юта повлияли на мое воспитание. Побывав повсюду, я могу сказать, что разнообразие красоты, которое можно найти здесь, в Юте, занимает в моем сердце второе место после страны происхождения моей семьи, Италии.
Профессионально я работаю продюсером в игровой индустрии с 2010 года, но в настоящее время работаю над собственными проектами. Когда я не с камерой или телескопом, я либо пишу, либо отдыхаю в видеоигре, просматривая каждое видео на YouTube, относящееся к фотографии, которое я могу найти.-Аарон

Последние сообщения Аарона Кинга (посмотреть все)

Млечный Путь – создание, тайна центра, композиция, видео

Содержимое

  1. 1. Визуальное представление о Млечном Пути
  2. 2. Тайна посредине
  3. 3. Состав Млечного Пути
  1. 4. В движении
  2. 5. Видеогалерея

Прежде чем мы сможем начать говорить о нашей галактике, Млечном Пути, нам нужно понять разницу между галактикой и солнечной системой.Это различие, о котором многие не подозревают, и бесчисленное количество раз называли нашу солнечную систему именем нашей галактики. Начнем с того, что Млечный Путь огромен по сравнению с нашей Солнечной системой. Лучшая аналогия, которую я видел в сравнении размера нашей галактики с нашей Солнечной системой, была в Википедии: «Если бы Солнечная система до Нептуна была бы размером с четверть США (25 мм), Млечный Путь был бы примерно размером с континентальные Соединенные Штаты». Это огромная разница!

Наша солнечная система содержит только приблизительно 8 планет, 5 карликовых планет, несколько тысяч планетарных объектов и, возможно, несколько миллиардов звезд, которые мы обнаружили на данный момент.Галактика Млечный Путь содержит более 200 миллиардов звезд и 100 миллиардов планетарных объектов, а наша Солнечная система — всего лишь пятнышко в ней. Так что да, между нашей галактикой и нашей Солнечной системой существует огромная разница.

Визуальное представление о Млечном Пути

Представление художника о спиральной структуре Млечного Пути / eso.org

Млечный Путь — всего лишь одна из миллиардов галактик в нашей Вселенной. Это часть скопления галактик, называемого сверхскоплением Девы, нашим ближайшим соседом является галактика Андромеды. Которая, в свою очередь, является частью еще большего скопления галактик под названием Ланиакея. Наша галактика — вторая по величине галактика в этом скоплении с массой, оцениваемой приблизительно в 5,8 х 10 11 солнечных масс или 100 000—120 000 световых лет.

Млечный Путь получил свое название из-за его «молочного» вида на ночном небе. Если смотреть с Земли, мы можем увидеть центр нашей галактики, который выглядит как полоса мягкого света, протянувшаяся по небу. Название Млечного Пути на самом деле очень древнее, древние астрономы назвали нашу галактику Млечный Путь, когда впервые увидели ее, потому что она напоминала пролитое молоко.Это имя было найдено в тексте, который был переведен на латынь с греческого, и вместо того, чтобы изменить его, современные астрономы приняли его. Лучший способ описать внешний вид нашей галактики в целом, если смотреть на нее из космоса, — представить изображение урагана в новостях. В его центре находится «глаз» с облачными рукавами, огибающими центр по спирали. Множество небесных объектов и мусора испещряют облако вместе со звездами и кометами.

Всего имеется 7 рукавов, начиная с ближнего и заканчивая дальним, они называются Ближний Рукав 3кпк, Дальний Рукав 3кпк, Рукав Стрельца, Рукав Норма, Рукав Персея, Рукав Щита-Центавра и Внешний Рукав.Между этими рукавами, ближе к центру, находятся три полосы меньшего размера. От ближнего к дальнему от центра; названные Галактической перемычкой, Длинной перемычкой и Отрогом Ориона. Наша Солнечная система расположена в отроге Ориона между рукавами Персея и рукавами Стрельца примерно в 27 000 световых лет от этого центра. Таким образом, наша Солнечная система — это маленькая галька в гораздо большем и сложном океане. Унизительно, не так ли?

Тайна посредине

Вокруг его центра густое газовое облако защищает то, что содержится внутри, но ученые предполагают, что сверхмассивная черная дыра может занимать центральную область.Это связано с интенсивным радиоисточником, названным Стрелец А*, который излучается из этой области вместе с движением материала вокруг него, предполагая, что там находится массивный компактный объект.

Что такое черная дыра? Черная дыра — это место в космосе, гравитационное притяжение которого настолько велико, что даже свет не может вырваться из него. В результате мы не можем его увидеть. Все наши знания о черных дырах исходят от звезд в их окрестностях. У них другое поведение, чем у других звезд, которые находятся намного дальше от нее.

Инфракрасные изображения космического телескопа Спитцер (SST), который был запущен в 2003 году, показали нам то, что иначе мы не смогли бы увидеть центральную область. На этом изображении есть остывшие звезды, которые кажутся голубыми, нагретые частицы пыли кажутся красноватыми, а Стрелец А* выглядит как яркое белое пятно посередине. Однако до тех пор, пока не будет осуществлена ​​миссия к центру нашей галактики, все, что мы знаем, основано на предположениях без конкретных доказательств.

Состав Млечного Пути

Представление художника о распределении темной материи вокруг Млечного Пути / eso.организация

Большая часть массы Млечного Пути не поглощает электромагнитное излучение, что наводит на мысль о существовании другого типа материи, называемой темной материей. Мы не можем обнаружить темную материю, но из-за различных необъяснимых явлений, таких как орбитальная скорость звезд, не коррелирующая с окружающими их видимыми элементами, и в значительной степени необъяснимая разница в массе по сравнению с тем, что мы наблюдаем, темная материя является единственным другим объяснением.

Темная энергия и темная материя, по-видимому, являются основными компонентами всех аспектов Вселенной.Из чего он состоит или что именно он еще не известно, но есть веские доказательства того, что он существует. Темная материя, по-видимому, весит больше, чем видимая материя, примерно в соотношении 6 к 1, и считается, что примерно 27% Вселенной состоит из нее.

В движении

Млечный Путь движется примерно 240 миллионов лет со скоростью 600 км (372,8 мили) в секунду к тому, что называется Великим Аттрактором. Великий Аттрактор — это фиксированная точка, к которой притягиваются все галактики во Вселенной.Никто не имеет ни малейшего представления о том, что это за точка, но факты показывают, что мы неуклонно движемся к ней. Могут пройти миллиарды и миллиарды лет, прежде чем наша галактика достигнет этой точки, но ученые сходят с ума, пытаясь выяснить, что это такое. Возможно, это сверхмассивная черная дыра, не похожая ни на что, что когда-либо видели раньше, или, может быть, даже на Бога, кто знает.

Как бы много мы ни знали о нашей галактике, нам еще многое предстоит понять. Созданные изображения, показывающие нашу галактику, на самом деле являются изображениями других галактик или интерпретацией художников относительно того, как, по их мнению, наша галактика будет выглядеть сверху.Но для того, чтобы по-настоящему увидеть нашу галактику и то, на что она похожа, нам пришлось бы делать ее снимки из другой галактики, например из нашей ближайшей соседки Андромеды. Но поскольку возможность сделать это еще далеко, мы вынуждены принимать изображения, которые у нас есть.

Нам еще предстоит поцарапать поверхность нашей солнечной системы, не говоря уже о нашей галактике. Единственное, что мы знаем наверняка о нашей галактике, это то, что это сложная система, которая является частью более крупной системы, которая является частью еще более крупной системы, что делает нашу солнечную систему всего лишь маленькой галькой в ​​океане огромной вселенной.