Галактика

Галактика

РАЗМЕРЫ
И СТРОЕНИЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ

Основываясь на результатах своих
подсчётов, Гершель предпринял по­пытку определить размеры Галактики. Он
заключил, что наша звёздная сис­тема имеет конечные размеры и об­разует своего
рода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она про­стирается на расстояние не
более 850 единиц, а в перпендикулярном на­правлении — на 200 единиц, если
принять за единицу расстояние до Си­риуса. По современной шкале рассто­яний это
соответствует 7300 х 1700 световых лет.

Эта оценка в целом, верно,
отражает структуру Млечного Пути, хотя она весьма неточна. Дело в том, что
кроме звёзд в состав диска Галактики входят также многочисленные газо­пылевые
облака, которые ослабляют свет удалённых звёзд. Первые иссле­дователи Галактики
не знали об этом поглощающем веществе и считали, что они видят все её звёзды.

Истинные размеры Галактики бы­ли
установлены только в XX в. Оказа­лось, что она является значительно более
плоским образованием, чем предполагали ранее. Диаметр галак­тического диска
превышает 100 тыс. световых лет, а толщина — около 1000 световых лет. По
внешнему виду Галактика
напоминает чечевичное зерно с утолщением посередине.

Из-за того, что Солнечная система
находится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощаю­щей материей,
очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного
наблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных с
нашей. Так, в 40-е гг. XX столетия, наблюдая галак­тику М 31, больше известную
как ту­манность Андромеды, немецкий ас­троном Вальтер Бааде (в те годы он
работал в США) заметил, что плоский линза образный диск этой огромной галактики
погружён в более разрежен­ное звёздное облако сферической формы — гало.
Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Га­лактику, Бааде
предположил, что по­добная структура имеется и у Млечно­го Пути. Звёзды
галактического диска были названы населением I типа, а звёзды гало (или
сферической соста­вляющей) — населением II типа.

Как показывают современные ис­следования,
два вида звёздного насе­ления отличаются не только про­странственным
положением, но и характером движения, а также хими­ческим составом. Эти
особенности связаны в первую очередь с различ­ным происхождением диска и сфери­ческой
составляющей.

ГАЛО. 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 мало массивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в
виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд.
Возраст населения сферической составляющей Галакти­ки превышает 12 млрд. лет.
Его обыч­но принимают за возраст самой Га­лактики.

Характерной особенностью звёзд
гало является чрезвычайно малая до­ля в них тяжёлых химических эле­ментов.
Звёзды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сот­ни раз меньше,
чем Солнце.

Звёзды сферической составляю­щей
концентрируются к центру Га­лактики. Центральная, наиболее плот­ная часть гало
в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галак­тики называется балдж
(в переводе с английского “утолщение”).

Звёзды и звёздные скопления гало
движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того, что
вращение отдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних
звёзд могут иметь самые различные направления), гало в целом вращается очень
медленно.

ДИСК. По сравнению с гало диск
вращается заметно быстрее. Скорость его 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, затем не­сколько уменьшается, снова
возраста­ет примерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной.
Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось,
что она в 150 млрд. раз больше массы Солнца.

Население диска очень сильно от­личается
от населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и
звёздные скопле­ния, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет.
Они об­разуют так называемую плоскую со­ставляющую. Среди них очень много ярких
и горячих звёзд.

Газ в диске Галактики также сосре­доточен
в основном вблизи его пло­скости. Он распределён неравномер­но, образуя
многочисленные газовые облака — от гигантских неоднород­ных по структуре сверх
облаков про­тяжённостью несколько тысяч свето­вых лет до маленьких облачков
размерами не больше парсека.

Основным химическим элемен­том в
нашей Галактике является водо­род. Приблизительно на 1/4 она со­стоит из гелия.
По сравнению с этими двумя элементами остальные при­сутствуют в очень небольших
количе­ствах. В среднем химический состав звёзд и газа в диске почти такой же,
как у Солнца.

ЯДРО. Одной из самых интересных
областей Галактики считается её центр, или ядро, расположенное в
направлении созвездия Стрельца. Ви­димое излучение центральных обла­стей
Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому
его начали изу­чать только после создания приём­ников инфракрасного и
радиоизлуче­ния, которое поглощается в меньшей степени.

Для центральных областей Галак­тики
характерна сильная концентра­ция звёзд: в каждом кубическом пар­секе вблизи
центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотни
раз мень­ше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звез­ды,
находящейся вблизи ядра Галак­тики, то на небе были бы видны десятки звёзд, по
яркости сопостави­мых с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркие
звёзды наше­го неба.

Помимо большого количества звёзд в
центральной области Галакти­ки наблюдается околоядерный газо­вый диск,
состоящий преимуществен­но из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000
световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и много­численные
источники инфракрас­ного излучения, свидетельствующие о происходящем там
звездообразова­нии. В самом центре Галактики пред­полагается существование
массивно­го компактного объекта — чёрной дыры массой около миллиона масс
Солнца. В центре находится также яр­кий радиоисточник Стрелец А, про­исхождение
которого связывают с ак­тивностью ядра.

СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ. Одним из наи­более
заметных образований в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные
ветви
(или рукава). Они и дали название этому типу объек­тов — спиральные
галактики.
Спи­ральная структура в нашей Галактике очень хорошо развита.
Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные
звёздные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков меж звёздного
газа, в которых продолжа­ют образовываться звёзды. В спираль­ных ветвях
находится большое коли­чество переменных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего
наблюдаются взрывы некоторых типов сверхно­вых. В отличие от гало, где какие-ли­бо
проявления звёздной активности чрезвычайно редки, в ветвях продол­жается бурная
жизнь, связанная с не­прерывным переходом вещества из межзвёздного пространства
в звёзды и обратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее весь газовый
диск, также сосредоточено главным образом в спиралях.

Спиральные рукава Млечного Пу­ти в
значительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Под­робное их
исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать
структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного 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 звёзд
из газа становит­ся более интенсивным. Причины возникновения в дисках спираль­ных
галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой
проблемой работают мно­гие астрофизики.