To, že hmota ve Vesmíru není rozptýlena, ale koncentrována v obřích hvězdokupách, vědci předpokládali již v 18. století (I. Kant, W. Herschel), ale definitivně se o tom přesvědčili až na počátku 20. století. .

Hvězdné systémy vázané gravitací se nazývají galaxie.

Naše Slunce je součástí galaxie mléčná dráha(jinak se naše galaxie označuje slovem s velkým písmenem - Galaxie). Tloušťka naší galaxie není větší než 1 % jejího průměru, to znamená, že tvarem připomíná disk, přesněji řečeno dvě desky složené na okrajích. Tato složka Galaxie se nazývá hvězdná disk. Průměr disku je 30 kiloparseků (100 000 světelných let), jeho tloušťka je 1000 světelných let a jeho hmotnost převyšuje hmotnost Slunce 150 miliardkrát. Po disku se táhne tmavý pruh, což je vrstva neprůhledné hmoty – mezihvězdného prachu a plynu.

Disk Galaxie nemá jasně definovanou hranici, stejně jako zemská atmosféra nemá jasnou horní hranici. V rovině tohoto disku je však hustota hvězd mnohem vyšší než mimo něj.

Galaktický disk rotuje kolem svého středu. Rotace Galaxie nastává ve směru hodinových ručiček při pohledu na Galaxii z jejího severního pólu, který se nachází v souhvězdí Coma Berenices. Galaktický disk má spirální strukturu, která dává název tomuto typu hvězdokup – spirální galaxie. Spirály jsou vlny šířící se směrem k rotaci disku Galaxie konstantní úhlovou rychlostí. Hvězdy uvnitř disku se pohybují po kruhových trajektoriích kolem středu Galaxie konstantní lineární rychlostí. Proto úhlová rychlost rotace závisí na vzdálenosti ke středu a se vzdáleností od něj klesá. Rychlost Slunce, které se nachází na okraji Galaxie, je 220-250 km/s.

Ve středu disku Galaxie je ztluštění - jádro o průměru 1300 parseků. Nachází se v souhvězdí Střelce. V jádru je velmi vysoká koncentrace hvězd: hustota hvězd je zde milionkrát větší než v okolí Slunce. Ale navzdory skutečnosti, že v jádře je soustředěno tolik hvězd, nebylo možné ji dlouho pozorovat, protože v blízkosti roviny symetrie Galaxie jsou obrovská tmavá mračna prachu, která absorbují světlo hvězd. Skrývají před námi jádro Galaxie. Proto bylo možné jej studovat až po vytvoření přijímačů infračerveného a rádiového záření, které jsou absorbovány v menší míře. Mimochodem, studium naší nativní Galaxie je pro nás také obtížné, protože jsme v ní – je snazší studovat jakýkoli objekt zvenčí. Slunce se navíc nachází v rovině hvězdného disku: hustota mezihvězdné hmoty je zde vysoká a kvůli absorpci světla to komplikuje pozorování.

Kromě obrovského množství hvězd se v centrální oblasti Galaxie nachází kruhový plynový disk o poloměru více než 1000 světelných let, který se skládá převážně z molekulárního vodíku. V samém středu Galaxie se předpokládá existence černé díry o hmotnosti asi milionu slunečních hmotností.

Druhá složka Galaxie, která vlastně určuje její vnější rozměry, má kulový tvar. To se nazývá svatozář. Poloměr halo je výrazně větší než velikost disku - dosahuje několika set tisíc světelných let. Střed symetrie halo Mléčné dráhy se shoduje se středem galaktického disku.

Halo se stejně jako disk otáčí kolem středu Galaxie, ale mnohem nižší rychlostí, protože hvězdy v halu se pohybují spíše náhodně.

Centrální část hala - několik tisíc světelných let od středu Galaxie - je nejhustší, tzv. boule(z anglické slovo boule, význam „zahuštění“, „otoky“).

Kromě jednotlivých hvězd obsahuje Galaxie hvězdokupy. Dělí se na otevřené shluky, kulové hvězdokupy A hvězdné asociace.

Otevřené hvězdokupy nachází se v blízkosti galaktické roviny, kde se koncentruje nahromadění prachu a mezihvězdného plynu. Nyní je známo více než 1200 otevřených hvězdokup, z nichž 500 bylo podrobně studováno. Nejznámější z nich jsou Plejády a Hyády v souhvězdí Býka. Celkový počet otevřených hvězdokup v Galaxii může dosáhnout sta tisíc, z nichž každá obsahuje několik set až několik tisíc hvězd. Jejich hmotnost je malá, a proto je gravitační pole v malém objemu prostoru nemůže dlouhodobě pojmout, a tak se otevřené hvězdokupy během miliard let rozpadají.

Kulové hvězdokupy výrazně vynikají na hvězdném pozadí díky značnému počtu hvězd v nich a jejich jasnému kulovitému tvaru. Průměr kulových hvězdokup se pohybuje od 20 do 100 parseků. Na úsvitu vývoje Galaxie se kolem ní potulovaly tisíce kulových hvězdokup. Mnoho z nich bylo zničeno v důsledku kolizí mezi sebou nebo s galaktickým středem. Dnes v naší Galaxii zbývá asi 200 kulových hvězdokup, které se nacházejí ve sférickém halo. Jedná se o nejstarší útvary v naší Galaxii – jejich stáří je od 10 do 12 miliard let. Stáří hvězd, které tvoří kulové hvězdokupy, je velmi významné: prošly dlouhou evoluční cestou a staly se neutronovými hvězdami nebo bílými trpaslíky. Hvězdy v kulových hvězdokupách se pohybují na svých drahách kolem středu hvězdokupy a samotná kupa se zase pohybuje po oběžné dráze kolem středu Galaxie.

Třetím typem shluků je hvězdné asociace. Jde o skupiny mladých hvězd, tzv. OB asociace. Pohybují se v délce od 15 do 300 parseků a obsahují několik desítek až několik stovek mladých hvězd - horké modré obry a veleobry. Protože obři raných spektrálních typů rychle procházejí cestou evoluce, všechny hvězdy vznikly ve stejnou dobu a mají malý věk. Existují také asociace T obsahující proměnné hvězdy, které jsou v nejranějších fázích vývoje hvězd.

Podél ramen hvězdného disku se soustřeďují nejmladší hvězdy (staré několik desítek milionů let), otevřené hvězdokupy a asociace a také hustá mračna mezihvězdného plynu, ve kterém se hvězdy dále tvoří. Výbuchy supernov jsou častěji pozorovány ve spirálních ramenech. Starší hvězdy ve spirální galaxii, jako je naše Slunce, jsou umístěny jak v ramenech, tak mezi nimi, což vytváří poměrně rovnoměrné rozložení hvězd na disku. Na rozdíl od hala, kde jsou projevy hvězdné aktivity extrémně vzácné, ve větvích pokračuje čilý život spojený s nepřetržitým přechodem hmoty z mezihvězdného prostoru ke hvězdám a zpět. Aktivní tvorba hvězd ve spirálních ramenech je spojena s vyšší hustotou hmoty v nich. Z tohoto důvodu se zvyšuje průměrný tlak na plynová oblaka umístěná v mezihvězdném prostoru. Když oblak plynu vstupuje do hustší části spirálního ramene, zvýšený tlak způsobí, že se oblak rozdělí na menší shluky materiálu, které mohou kondenzovat do hvězd. V důsledku tohoto procesu se uvnitř spirálních ramen rodí hvězdy. Ramena jsou tedy jako obří kosmický inkubátor, ve kterém jsou mladé hvězdy umístěny blízko přední hranice ramen. Hvězdy v galaktickém disku se nazývají populační typ I.

Halo se skládá převážně z velmi starých, matných malých hvězd, které vznikly v raných fázích vývoje Galaxie – jejich stáří je asi 12 miliard let. Jsou umístěny jak jednotlivě, tak ve formě kulových hvězdokup včetně více než milionu hvězd. Hvězdy sférické složky jsou koncentrovány směrem ke středu Galaxie a hustota materiálu halo rychle klesá se vzdáleností od ní. Halo hvězdy se nazývají populační typ II.

Prostor mezi hvězdami je vyplněn vzácnou hmotou, zářením a magnetické pole. Disk obsahuje zejména hodně mezihvězdného prachu o teplotě 15–25 K, který vznikl v důsledku života hvězd. Průměrný poloměr prachových zrn je zlomek mikrometru. V současnosti se má za to, že prachová zrna se skládají ze směsi částic železa a křemičitanu pokrytých skořápkami organických molekul a ledu. Celková hmotnost prachu je pouze 0,03 % celkové hmotnosti Galaxie, ale jeho celková svítivost je 30 % svítivosti hvězd a zcela určuje záření Galaxie v infračervené oblasti.

Analýza pohybu těles v Galaxii ukázala, že její hmotnost by měla být řádově větší než ta, kterou určujeme z viditelných objektů. To znamená, že kromě halo, výdutě a disku s hvězdami a plynem, které se v nich nacházejí, existuje obrovské množství neviditelné hmoty, která se projevuje pouze gravitační interakcí, ale není detekována žádnými přístroji. Říkalo se tomu temná hmota. Disk a halo Galaxie jsou ponořeny do koróny temné hmoty, jejíž velikost a hmotnost je 10krát větší než velikost disku a hmotnost viditelné hmoty Galaxie. Temná hmota existuje nejen v naší Galaxii, ale také v mezigalaktickém prostoru. Povaha skryté hmoty ve vesmíru je stále nejasná – stále nevíme, z čeho se skládá.

Naše galaxie se nazývá Mléčná dráha a jsou v ní stovky miliard hvězd. Až do roku 1924 se věřilo, že naše galaxie je jediná ve vesmíru; řada objevů učiněných v těchto záležitostech změnila představu o světě. Vesmír za Mléčnou dráhou nekončí, dnes se již ví, že nás obklopuje asi dvě stě miliard galaxií, z nichž každá je svým způsobem jedinečná.

Všechny galaxie se vyznačují společným vzorem: jsou agresivní, násilně se rodí a násilně umírají. Galaxie zvaná Mléčná dráha je obrovská, její rozměry se počítají na světelné roky (světelný rok je asi 10 bilionů km). Naše galaxie je stará něco málo přes 12 miliard let a je považována za docela malou galaxii ve vesmíru.

Jak galaxie funguje, je to především obrovská kupa hvězd, která čítá více než sto miliard. Mléčná dráha vypadá jako obrovský disk se zesílením ve středu se spirálními rameny obřích rozměrů. Takových systémů je ve vesmíru nespočet. Odborníci se domnívají, že galaxie vznikly v důsledku obří exploze ve vesmíru.

V důsledku toho se asi po 200 milionech let vytvořily první hvězdy, které gravitace nakonec vtáhla do galaxií, tj. objevil se vesmír. Mléčná dráha, stejně jako galaxie jako ona, se skládá z mnoha malých struktur. Gravitační síly přitahovaly a otáčely hvězdy, to pokračovalo, dokud gravitace nezměnila takovou hvězdokupu v plochý disk.

O něco později hvězdy a plyn vytvořily obří hvězdná ramena; podobné procesy se podle vědců odehrály více než miliardkrát v celém vesmíru. Každá z existujících galaxií se točí kolem jediného středu. Podle vědců může chování galaxie změnit pouze černá díra, a to nejen díra, ale supermasivní.

„Potravou“ pro supermasivní černé díry je plyn a hvězdy, které jsou absorbovány ve velkém množství. Při konzumaci velkého množství takového „jídla“ se může uvolnit ve formě paprsku čisté energie. Tento jev se nazývá kvasar, když astronomové vidí takový jev v nějaké galaxii, znamená to, že se tam nachází supervýkonná černá díra.

Ve středu naší galaxie se nachází supermasivní černá díra, jejíž velikost ve středu Mléčné dráhy je 24 milionů km. Zdálo by se, jak se galaxie pohybuje, protože černá díra je silným zdrojem gravitace a pod jejím vlivem se hvězdný systém musí rozpadnout. Vědci astronomové došli k závěru, že existuje ještě mocnější síla než supermasivní černá díra, dali jí název černá hmota. Má ještě silnější přitažlivou sílu.

Černá hmota je nejen vaznou silou galaxie, ale také ji podporuje a přispívá k jejímu novému zrození. Je neviditelná a nehmotná, ale věří se, že je neustále mezi námi. Pokud jde o pravděpodobnost pádu planety Země do černé díry, vědci se domnívají, že je minimální. Koneckonců i podle kosmických standardů se nachází ve velké vzdálenosti od černé díry - asi 2500 světelných let.

Naše galaxie - Mléčná dráha

© Vladimír Kalanov
"Vědění je moc".

Při pohledu na noc Hvězdná obloha, můžete vidět matně zářící bělavý pruh, který protíná nebeskou sféru. Tato difúzní záře pochází jak z několika set miliard hvězd, tak z rozptylu světla drobnými částicemi prachu a plynu v mezihvězdném prostoru. Toto je naše galaxie Mléčná dráha. Mléčná dráha je galaxie, ke které patří Sluneční Soustava se svými planetami včetně Země. Je vidět odkudkoli na zemském povrchu. Mléčná dráha tvoří prstenec, takže z jakéhokoli bodu na Zemi vidíme jen jeho část. Mléčná dráha, která se zdá být slabou světelnou cestou, se ve skutečnosti skládá z obrovského množství hvězd, které nejsou jednotlivě viditelné pouhým okem. První v začátek XVII století, přemýšlel o tom, když namířil dalekohled, který vyrobil, na Mléčnou dráhu. To, co Galileo poprvé viděl, mu vyrazilo dech. V místě obrovského bělavého pásu Mléčné dráhy se jeho pohledu otevřely jiskřivé shluky nesčetných hvězd, viditelných jednotlivě. Dnes se vědci domnívají, že Mléčná dráha obsahuje obrovské množství hvězd – asi 200 miliard.

Rýže. 1 schematické znázornění naší Galaxie a okolního hala.

Mléčná dráha je galaxie tvořená velkým plochým - hlavním - diskovitým tělesem o průměru přesahujícím vzdálenost 100 tisíc světelných let. Samotný disk Mléčné dráhy je „relativně tenký“ – několik tisíc světelných let tlustý. Většina hvězd se nachází uvnitř disku. Z hlediska morfologie není disk kompaktní, má složitou strukturu, uvnitř jsou nerovnoměrné struktury, které se táhnou od jádra až k periferii Galaxie. Jedná se o takzvaná „spirální ramena“ naší Galaxie, zóny s vysokou hustotou, kde se z oblaků mezihvězdného prachu a plynu formují nové hvězdy.

Rýže. 2 Střed galaxie. Obraz s podmíněným tónem středu Mléčné dráhy.

Vysvětlení obrázku: Zdrojem světla uprostřed je Sagittarius A, aktivní zóna tvorby hvězd, která se nachází v blízkosti galaktického jádra. Střed je obklopen plynným prstencem (růžovým kruhem). Vnější prstenec obsahuje molekulární mraky (oranžové) a prostor ionizovaného vodíku v růžové barvě.

Galaktické jádro se nachází v centrální části disku Mléčné dráhy. Jádro je tvořeno miliardami starých hvězd. Centrální část samotného jádra je velmi masivní oblast o průměru pouhých několika světelných let, uvnitř které se podle nejnovějších astronomických výzkumů nachází supermasivní černá díra, možná i několik černých děr o hmotnosti asi 3 miliony sluncí.

Kolem disku Galaxie se nachází kulové halo (korona) obsahující trpasličí galaxie (Velká a Malá Magellanova mračna atd.), kulové hvězdokupy, jednotlivé hvězdy, skupiny hvězd a horký plyn. Některé z jednotlivých skupin hvězd interagují s kulovými hvězdokupami a trpasličími galaxiemi. Existuje hypotéza, vycházející z analýzy struktury hala a trajektorií pohybu hvězdokup, že kulové hvězdokupy, stejně jako samotná galaktická koróna, mohou být zbytky bývalých satelitních galaxií absorbovaných naší Galaxií v důsledku dřívější interakce a kolize.

Podle vědeckých předpokladů naše Galaxie obsahuje také temnou hmotu, která je možná mnohem hojnější než veškerá viditelná hmota ve všech pozorovacích oblastech.

Na okraji Galaxie byly objeveny husté oblasti plynu o velikosti několika tisíc světelných let, s teplotou 10 000 stupňů a hmotností 10 milionů Sluncí.

Naše Slunce je téměř na disku, ve vzdálenosti asi 28 000 světelných let od středu Galaxie. Jinými slovy, nachází se na periferii, ve vzdálenosti téměř 2/3 galaktického poloměru od středu, což je vzdálenost asi 8 kiloparseků od středu naší Galaxie.

Rýže. 3 Rovina Galaxie a rovina Sluneční soustavy se neshodují, ale svírají k sobě úhel.

Poloha Slunce v Galaxii

Pozice Slunce v Galaxii a jeho pohyb jsou také podrobně popsány v sekci „Slunce“ na našem webu (viz). Úplná revoluce trvá Slunci asi 250 milionů let (podle některých zdrojů 220 milionů let), což představuje galaktický rok (rychlost Slunce je 220 km/s, tedy téměř 800 000 km/h!) . Každých 33 milionů let Slunce překročí galaktický rovník, poté vystoupí nad jeho rovinu do výšky 230 světelných let a opět sestoupí k rovníku. Jak již bylo zmíněno, trvá Slunci asi 250 milionů let, než dokončí úplnou revoluci.

Jelikož jsme uvnitř Galaxie a díváme se na ni zevnitř, její disk se jeví na nebeské sféře viditelný jako pás hvězd (toto je Mléčná dráha), a proto je obtížné určit skutečnou trojrozměrnou prostorovou strukturu galaxie. Mléčná dráha ze Země.

Rýže. 4 průzkum celé oblohy v galaktických souřadnicích získaný na 408 MHz (vlnová délka 73 cm), zobrazený ve falešných barvách.

Intenzita rádia se zobrazuje na lineární barevné škále od tmavě modré (nejnižší intenzita) po červenou (nejvyšší intenzita). Úhlové rozlišení mapy je přibližně 2°. Podél galaktické roviny je vidět mnoho známých rádiových zdrojů, včetně zbytků supernovy Cassiopeia A a Krabí mlhoviny.
Komplexy místních ramen (Swan X a Parus X), obklopené difúzní rádiovou emisí, jsou jasně viditelné. Difúzní rádiová emise Mléčné dráhy je hlavně synchrotronová emise z elektronů kosmického záření, když interagují s magnetickým polem naší Galaxie.

Rýže. 5 Dva snímky celé oblohy založené na datech získaných v roce 1990 experimentem DIRBE Diffuse Infrared Background Experiment na družici COBE.

Oba snímky ukazují silné záření z Mléčné dráhy. Horní fotografie ukazuje kombinovaná emisní data na dalekých infračervených vlnových délkách 25, 60 a 100 mikronů, zobrazená modře, zeleně a červeně. Toto záření pochází ze studeného mezihvězdného prachu. Světle modré záření na pozadí je generováno meziplanetárním prachem ve sluneční soustavě. Spodní obrázek kombinuje emisní data na vlnových délkách 1,2, 2,2 a 3,4 mikronů v blízké infračervené oblasti, zobrazená v modrém, zeleném a červeném pořadí.

Nová mapa Mléčné dráhy

Mléčnou dráhu lze klasifikovat jako spirální galaxie. Jak již bylo řečeno, skládá se z hlavního tělesa v podobě plochého disku o průměru více než 100 000 světelných let, ve kterém leží většina hvězd. Disk má nekompaktní strukturu a je zřejmá jeho nerovnoměrná struktura, počínaje jádrem a šířící se na periferii Galaxie. Jedná se o spirální větve oblastí s nejvyšší hustotou hmoty, tzv. spirální ramena, ve kterých probíhá proces vzniku nových hvězd, počínaje mezihvězdnými plynovými a prachovými mračny. O důvodu vzniku spirálních ramen nelze říci nic, kromě toho, že ramena se vždy objevují v numerických simulacích zrodu galaxie, pokud jsou hmotnost a točivý moment dostatečně velké.

Chcete-li zobrazit popis, dotkněte se buňky dlouze Pro zvětšení obrázku - krátce Chcete-li se vrátit z obrázku, stiskněte klávesu Return na telefonu nebo prohlížeči

Nový počítačově generovaný trojrozměrný model Mléčné dráhy se skutečným umístěním stovek tisíc mlhovin a hvězd.
© National Geographic Society, Washington D.C. 2005.

Rotace částí galaxie

Části galaxie rotují různou rychlostí kolem jejího středu. Pokud bychom se mohli podívat na Galaxii „shora“, viděli bychom husté a jasné jádro, uvnitř kterého jsou hvězdy umístěny velmi blízko u sebe, stejně jako ramena. V nich jsou hvězdy koncentrovány méně kompaktně.

Směr rotace Mléčné dráhy, stejně jako podobných spirálních galaxií (po zvětšení na mapě v levém dolním rohu), je takový, že se spirální ramena jakoby kroutí. A zde je třeba zaměřit pozornost na tento konkrétní bod. Během existence Galaxie (podle moderních odhadů nejméně 12 miliard let) by se spirální větve musely otočit kolem středu Galaxie několik desítekkrát! A to není pozorováno ani v jiných galaxiích, ani v naší. V roce 1964 Q. Lin a F. Shu z USA navrhli teorii, podle níž spirální ramena nejsou nějaké hmotné útvary, ale vlny hustoty hmoty, které vystupují na hladkém pozadí galaxie především kvůli aktivní tvorbě hvězd. se v nich odehrává, doprovázený zrodem hvězd s vysokou svítivostí. Rotace spirálního ramene nemá nic společného s pohybem hvězd na galaktických drahách. V krátkých vzdálenostech od jádra oběžné rychlosti hvězd převyšují rychlost ramene a hvězdy do něj „protékají“ zevnitř a odcházejí zvenčí. Na velké vzdálenosti je tomu naopak: rameno jakoby běží ke hvězdám, dočasně je zahrne do své kompozice a pak je předběhne. Pokud jde o jasné OB hvězdy, které určují vzor rukávu, ty, které se narodily v rukávu, končí svůj relativní krátký život, nestihnout opustit rukáv během své existence.

Plynový prstenec a pohyb hvězd

Podle jedné z hypotéz pro strukturu Mléčné dráhy se mezi středem Galaxie a spirálními rameny nachází také tzv. "plynový kroužek" Plynový prstenec obsahuje miliardy slunečních hmot plynu a prachu a je místem aktivní tvorby hvězd. Tato oblast silně vyzařuje v rádiovém a infračerveném rozsahu. Studium této formace bylo prováděno pomocí oblaků plynu a prachu umístěných podél linie pohledu, a proto je měření přesných vzdáleností k této formaci, stejně jako její přesné konfigurace, velmi obtížné a stále existují dva hlavní názory vědců: v této věci. Podle prvního se vědci domnívají, že tento útvar není prstenec, ale seskupené spirály. Podle jiného názoru lze tento útvar považovat za prstencový. Pravděpodobně se nachází ve vzdálenosti 10 až 16 tisíc světelných let od centra.

Existuje speciální obor astrofyziky, který studuje pohyb hvězd v Mléčné dráze, nazývá se „hvězdná kinematika“.

Pro usnadnění úkolu kinematiky hvězd jsou hvězdy rozděleny do rodin podle určitých charakteristik, věku, fyzických dat a umístění v Galaxii. Naprostá většina mladých hvězd soustředěných ve spirálních ramenech má rychlost rotace (samozřejmě vzhledem ke středu Galaxie) několik kilometrů za sekundu. Předpokládá se, že takové hvězdy měly příliš málo času na interakci s jinými hvězdami, „nevyužívaly“ vzájemnou přitažlivost ke zvýšení rychlosti rotace. Hvězdy středního věku mají vyšší rychlost.

Staré hvězdy mají nejvyšší rychlost, nacházejí se na kulovém halu obklopujícím naši Galaxii až do vzdálenosti 100 000 světelných let od středu. Jejich rychlost přesahuje 100 km/s (jako kulové hvězdokupy).

Ve vnitřních oblastech, kde jsou hustě soustředěny, se Galaxie ve svém pohybu projevuje podobně jako pevné těleso. V těchto oblastech je rychlost rotace hvězd přímo úměrná jejich vzdálenosti od středu. Křivka rotace se zobrazí jako přímka.

Na periferii již Galaxie v pohybu nepřipomíná pevné těleso. V této části není hustě „obydlena“ nebeskými tělesy. „Rotační křivka“ pro periferní oblasti bude „kepleriánská“, podobná pravidlu o nestejné rychlosti pohybu planet ve Sluneční soustavě. Rychlost rotace hvězd klesá, jak se vzdalují od středu galaxie.

Hvězdokupy

Nejen hvězdy jsou v neustálém pohybu, ale i další nebeské objekty obývající Mléčnou dráhu: jsou to otevřené a kulové hvězdokupy, mlhoviny atd. Pohyb kulových hvězdokup – hustých útvarů, které zahrnují statisíce starých hvězd – si zaslouží zvláštní studii. Tyto kupy mají jasný kulový tvar, pohybují se kolem středu Galaxie po protáhlých eliptických drahách nakloněných k jejímu disku. Jejich rychlost pohybu je v průměru asi dvě stě km/s. Kulové hvězdokupy křižují disk v intervalech několika milionů let. Jelikož se jedná o poměrně hustě seskupené útvary, jsou relativně stabilní a nerozpadají se vlivem gravitace roviny Mléčné dráhy. U otevřených hvězdokup je tomu jinak. Skládají se z několika stovek nebo tisíců hvězd a nacházejí se převážně ve spirálních ramenech. Hvězdy tam nejsou tak blízko u sebe. Předpokládá se, že otevřené hvězdokupy mají tendenci se rozpadat po několika miliardách let existence. Kulové hvězdokupy jsou z hlediska vzniku staré, mohou být staré kolem deseti miliard let, otevřené hvězdokupy jsou mnohem mladší (počet se pohybuje od milionu do desítek milionů let), velmi zřídka jejich stáří přesahuje miliardu let.

Vážení návštěvníci!

Naše Galaxie. Záhady Mléčné dráhy

Do jisté míry víme více o vzdálených hvězdných systémech než o naší domovské Galaxii – Mléčné dráze. Je obtížnější studovat její strukturu než strukturu jakýchkoli jiných galaxií, protože se musí studovat zevnitř a mnoho věcí není tak snadné vidět. Mračna mezihvězdného prachu pohlcují světlo vyzařované myriádami vzdálených hvězd.

Teprve s rozvojem radioastronomie a příchodem infračervených dalekohledů byli vědci schopni pochopit, jak naše Galaxie funguje. Ale mnoho detailů zůstává dodnes nejasných. I počet hvězd v Mléčné dráze se odhaduje spíše zhruba. Nejnovější elektronické referenční knihy uvádějí čísla od 100 do 300 miliard hvězd.

Není to tak dávno, co se věřilo, že naše Galaxie má 4 velká ramena. Ale v roce 2008 astronomové z University of Wisconsin zveřejnili výsledky zpracování asi 800 000 infračervených snímků, které byly pořízeny Spitzerovým vesmírným dalekohledem. Jejich analýza ukázala, že Mléčná dráha má pouze dvě ramena. Pokud jde o ostatní větve, jsou to pouze úzké boční větve. Takže Mléčná dráha je spirální galaxie se dvěma rameny. Je třeba poznamenat, že většina nám známých spirálních galaxií má také pouze dvě ramena.

"Díky dalekohledu Spitzer máme příležitost přehodnotit strukturu Mléčné dráhy," řekl astronom Robert Benjamin z University of Wisconsin na konferenci Americké astronomické společnosti. – Upřesňujeme naše chápání Galaxie stejným způsobem jako průkopníci před staletími, kteří tudy cestovali na zeměkouli, objasnil a přehodnotil předchozí představy o tom, jak Země vypadá.“

Od počátku 90. let 20. století pozorování prováděná v infračerveném rozsahu stále více měnila naše znalosti o struktuře Mléčné dráhy, protože infračervené dalekohledy umožňují dívat se skrz oblaka plynu a prachu a vidět to, co je pro běžné dalekohledy nedostupné. .

2004 – Stáří naší Galaxie bylo odhadnuto na 13,6 miliardy let. Vznikl krátce poté. Nejprve to byla difuzní bublina plynu obsahující hlavně vodík a helium. Postupem času se proměnila v obrovskou spirální galaxii, ve které nyní žijeme.

obecné charakteristiky

Jak ale pokračoval vývoj naší Galaxie? Jak vznikal – pomalu, nebo naopak velmi rychle? Jak se stal nasycený těžkými prvky? Jak tvar Mléčné dráhy a její chemické složení? Vědci zatím na tyto otázky neposkytli podrobné odpovědi.

Rozsah naší Galaxie je asi 100 000 světelných let a průměrná tloušťka galaktického disku je asi 3 000 světelných let (tloušťka jeho konvexní části, výdutě, dosahuje 16 000 světelných let). V roce 2008 však australský astronom Brian Gensler po analýze výsledků pozorování pulsarů navrhl, že galaktický disk je pravděpodobně dvakrát tak tlustý, než se běžně věří.

Je naše Galaxie podle kosmických měřítek velká nebo malá? Pro srovnání, mlhovina Andromeda, naše nejbližší velká galaxie, má průměr přibližně 150 000 světelných let.

Na konci roku 2008 vědci pomocí metod radioastronomie zjistili, že Mléčná dráha rotuje rychleji, než se dříve myslelo. Soudě podle tohoto ukazatele je jeho hmotnost přibližně jedenapůlkrát vyšší, než se běžně věřilo. Podle různých odhadů se pohybuje od 1,0 do 1,9 bilionu slunečních hmotností. Opět pro srovnání: hmotnost mlhoviny v Andromedě se odhaduje na nejméně 1,2 bilionu slunečních hmotností.

Struktura galaxií

Černá díra

Takže Mléčná dráha není co do velikosti menší než mlhovina v Andromedě. „Naši galaxii bychom již neměli považovat za malou sestru mlhoviny Andromeda,“ řekl astronom Mark Reid ze Smithsonian Center for Astrophysics at Harvardská Univerzita. Zároveň, protože hmotnost naší Galaxie je větší, než se očekávalo, je větší i její gravitační síla, což znamená, že se zvyšuje pravděpodobnost, že se srazí s jinými galaxiemi v naší blízkosti.

Naše Galaxie je obklopena sférickým halem dosahujícím průměru 165 000 světelných let. Astronomové někdy nazývají halo „galaktickou atmosférou“. Obsahuje přibližně 150 kulových hvězdokup a také malý počet starověkých hvězd. Zbytek halo prostoru je vyplněn zředěným plynem a také temnou hmotou. Hmotnost posledně jmenovaného se odhaduje na přibližně bilion slunečních hmotností.

Spirální ramena Mléčné dráhy obsahují velké množství vodík. Tady se dál rodí hvězdy. Postupem času mladé hvězdy opouštějí ramena galaxií a „stěhují se“ do galaktického disku. Nejhmotnější a nejjasnější hvězdy však nežijí dostatečně dlouho, a tak se nestihnou vzdálit z místa svého zrození. Není náhoda, že ramena naší Galaxie tak jasně září. Většina Mléčné dráhy se skládá z malých, nepříliš hmotných hvězd.

Centrální část Mléčné dráhy se nachází v souhvězdí Střelce. Tuto oblast obklopují tmavá plynová a prachová mračna, za kterými není nic vidět. Teprve od 50. let 20. století byli vědci pomocí radioastronomie schopni postupně rozeznat, co se tam skrývá. V této části Galaxie byl objeven silný rádiový zdroj zvaný Sagittarius A. Jak ukázala pozorování, je zde soustředěna hmota, která několikamilionkrát převyšuje hmotnost Slunce. Nejpřijatelnější vysvětlení této skutečnosti je pouze jedno: ve středu naší Galaxie se nachází.

Teď si z nějakého důvodu dala pro sebe pauzu a není nijak zvlášť aktivní. Tok hmoty je zde velmi špatný. Možná časem černá díra vyvine chuť k jídlu. Poté opět začne pohlcovat závoj plynu a prachu, který ji obklopuje, a Mléčná dráha se připojí na seznam aktivních galaxií. Je možné, že ještě předtím se ve středu Galaxie začnou rychle tvořit hvězdy. Podobné procesy se budou pravděpodobně pravidelně opakovat.

2010 – Američtí astronomové pomocí Fermiho vesmírného dalekohledu, určeného k pozorování zdrojů gama záření, objevili v naší Galaxii dvě záhadné struktury – dvě obrovské bubliny vyzařující gama záření. Průměr každého z nich je v průměru 25 000 světelných let. Odlétají ze středu Galaxie severním a jižním směrem. Možná mluvíme o proudech částic, které kdysi emitovala černá díra umístěná uprostřed Galaxie. Jiní badatelé se domnívají, že mluvíme o oblacích plynu, které explodovaly při zrodu hvězd.

Kolem Mléčné dráhy je několik trpasličích galaxií. Nejznámější z nich jsou Velké a Malé Magellanova mračna, které jsou spojeny s mléčná dráha jakýsi vodíkový most, obrovský oblak plynu, který se táhne za těmito galaxiemi. Říkalo se mu Magellanův proud. Jeho rozsah je asi 300 000 světelných let. Naše Galaxie neustále pohlcuje trpasličí galaxie, které jsou jí nejblíže, zejména galaxii Střelec, která se nachází ve vzdálenosti 50 000 světelných let od galaktického středu.

Zbývá dodat, že Mléčná dráha a mlhovina Andromeda se pohybují k sobě. Pravděpodobně se po 3 miliardách let obě galaxie spojí dohromady a vytvoří větší eliptickou galaxii, která již byla nazvána Milkyhoney.

Původ Mléčné dráhy

Mlhovina v Andromedě

Dlouho se věřilo, že Mléčná dráha vzniká postupně. 1962 – Olin Eggen, Donald Linden-Bell a Allan Sandage navrhli hypotézu, která se stala známou jako model ELS (pojmenovaný podle počátečních písmen jejich příjmení). Podle ní kdysi na místě Mléčné dráhy pomalu rotoval homogenní oblak plynu. Připomínala kouli a dosahovala průměru přibližně 300 000 světelných let a skládala se hlavně z vodíku a hélia. Pod vlivem gravitace se protogalaxie zmenšila a stala se plochou; přitom se jeho rotace znatelně zrychlila.

Téměř dvě desetiletí tento model vyhovoval vědcům. Nové výsledky pozorování ale ukazují, že Mléčná dráha nemohla vzniknout tak, jak teoretici předpovídali.

Podle tohoto modelu se nejprve vytvoří halo a poté galaktický disk. Disk ale obsahuje také velmi staré hvězdy, například červeného obra Arcturus, jehož stáří je více než 10 miliard let, nebo četné bílé trpaslíky stejného stáří.

V galaktickém disku i halu byly objeveny kulové hvězdokupy, které jsou mladší, než umožňuje model ELS. Je zřejmé, že jsou pohlceni naší pozdní Galaxií.

Mnoho hvězd v halo rotuje jiným směrem než Mléčná dráha. Možná i oni byli kdysi mimo Galaxii, ale pak byli vtaženi do tohoto „hvězdného víru“ – jako náhodný plavec ve víru.

1978 – Leonard Searle a Robert Zinn navrhli svůj model vzniku Mléčné dráhy. Byl označen jako „Model SZ“. Nyní se historie Galaxie znatelně zkomplikovala. Není to tak dávno, co bylo její mládí podle názoru astronomů popisováno stejně jednoduše jako podle názoru fyziků - přímočarý translační pohyb. Mechanika toho, co se dělo, byla jasně viditelná: byl tam homogenní mrak; sestával pouze z rovnoměrně rozprostřeného plynu. Nic svou přítomností nekomplikovalo výpočty teoretiků.

Nyní se místo jednoho obrovského mraku ve vizích vědců objevilo několik malých, složitě rozptýlených mraků najednou. Mezi nimi byly vidět hvězdy; byly však umístěny pouze ve svatozáři. Uvnitř svatozáře všechno kypělo: mraky se srazily; plynové hmoty byly smíchány a zhutněny. Postupem času se z této směsi vytvořil galaktický disk. Začaly se v něm objevovat nové hvězdy. Tento model byl ale následně kritizován.

Nebylo možné pochopit, co spojuje halo a galaktický disk. Tento kondenzovaný disk a řídká hvězdná obálka kolem něj měly pramálo společného. Poté, co Searle a Zinn sestavili svůj model, se ukázalo, že halo rotuje příliš pomalu, než aby vytvořilo galaktický disk. Soudě podle rozložení chemických prvků, ty druhé vznikly z protogalaktického plynu. Nakonec se ukázalo, že moment hybnosti disku je 10krát vyšší než halo.

Celé tajemství spočívá v tom, že oba modely obsahují zrnko pravdy. Potíž je v tom, že jsou příliš jednoduché a jednostranné. Oba se nyní zdají být fragmenty stejného receptu, který vytvořil Mléčnou dráhu. Eggen a jeho kolegové přečetli pár řádků z tohoto receptu, Searle a Zinn pár dalších. Proto, když se snažíme znovu si představit historii naší Galaxie, tu a tam si všimneme známých řádků, které jsme již jednou četli.

Mléčná dráha. Počítačový model

Takže to všechno začalo krátce poté velký třesk. „Dnes je všeobecně přijímáno, že kolísání hustoty temné hmoty dalo vzniknout prvním strukturám – takzvaným temným halám. Díky gravitační síle se tyto struktury nerozpadly,“ poznamenává německý astronom Andreas Burkert, autor nového modelu zrodu Galaxie.

Tmavá hala se stala zárodky – jádry – budoucích galaxií. Kolem nich se vlivem gravitace nahromadil plyn. Došlo k homogennímu kolapsu, jak popisuje model ELS. Již 500-1000 milionů let po Velkém třesku se akumulace plynu obklopující temná hala stala „líhněmi“ hvězd. Objevily se zde malé protogalaxie. První kulové hvězdokupy vznikaly v hustých oblacích plynu, protože hvězdy se zde rodily stokrát častěji než kdekoli jinde. Protogalaxie se srazily a vzájemně se spojily – tak vznikly velké galaxie včetně naší Mléčné dráhy. Dnes je obklopen temnou hmotou a halo jednotlivých hvězd a jejich kulových hvězdokup, tyto ruiny vesmíru, staré více než 12 miliard let.

V protogalaxii bylo mnoho velmi hmotných hvězd. Uplynulo méně než několik desítek milionů let, než většina z nich explodovala. Tyto exploze obohatily oblaka plynu těžkými chemické prvky. Hvězdy, které se zrodily v galaktickém disku, proto nebyly stejné jako v halu – obsahovaly stokrát více kovů. Tyto exploze navíc vytvořily silné galaktické víry, které zahřívaly plyn a smetly ho za protogalaxie. Došlo k oddělení plynných hmot a temné hmoty. Toto byla nejdůležitější etapa ve formování galaxií, která nebyla dříve brána v úvahu v žádném modelu.

Zároveň do sebe stále více narážely temné svatozáře. Navíc se protogalaxie protáhly nebo rozpadly. Tyto katastrofy připomínají řetězy hvězd uchované v halu Mléčné dráhy od dob „mládí“. Studiem jejich umístění je možné posoudit události, které se v té době odehrály. Postupně tyto hvězdy vytvořily obrovskou kouli – halo, které vidíme. Jak se ochlazovala, pronikala dovnitř mračna plynu. Jejich moment hybnosti byl zachován, takže se nezhroutily do jednoho jediného bodu, ale vytvořily rotující disk. To vše se stalo před více než 12 miliardami let. Plyn byl nyní stlačen, jak je popsáno v modelu ELS.

V této době se tvoří „vyboulenina“ Mléčné dráhy - její střední část, připomínající elipsoid. Vyboulenina je tvořena velmi starými hvězdami. Pravděpodobně vznikla při sloučení největších protogalaxií, které držely plynové mraky nejdéle. Uprostřed toho byly neutronové hvězdy a drobné černé díry – pozůstatky explodujících supernov. Vzájemně se spojily a současně absorbovaly proudy plynu. Možná se tak zrodila obrovská černá díra, která nyní sídlí ve středu naší Galaxie.

Historie Mléčné dráhy je mnohem chaotičtější, než se dříve myslelo. Naše rodná Galaxie, působivá i na kosmické standardy, vznikla po sérii dopadů a sloučení – po sérii kosmických katastrof. Stopy těchto dávných událostí lze nalézt dodnes.

Například ne všechny hvězdy v Mléčné dráze se točí kolem galaktického středu. Pravděpodobně za miliardy let své existence naše Galaxie „pohltila“ mnoho spolucestovatelů. Každá desátá hvězda v galaktickém halo je stará méně než 10 miliard let. V té době se již vytvořila Mléčná dráha. Možná se jedná o zbytky kdysi zachycených trpasličích galaxií. Skupina anglických vědců z Astronomického institutu (Cambridge), vedená Gerardem Gilmourem, vypočítala, že Mléčná dráha by zřejmě mohla absorbovat 40 až 60 trpasličích galaxií typu Carina.

Navíc Mléčná dráha přitahuje obrovské masy plynu. V roce 1958 si tedy holandští astronomové všimli mnoha malých skvrn v halu. Ve skutečnosti se ukázalo, že jde o oblaka plynu, která se skládala převážně z atomů vodíku a řítila se směrem ke galaktickému disku.

Naše Galaxie nebude v budoucnu omezovat svůj apetit. Možná pohltí trpasličí galaxie, které jsou nám nejblíže - Fornax, Carina a pravděpodobně Sextans, a pak se spojí s mlhovinou Andromeda. Kolem Mléčné dráhy – tohoto nenasytného „hvězdného kanibala“ – bude ještě opuštěnější.

Naše sluneční soustava, všechny hvězdy, které jsou viditelné na noční obloze, a mnoho dalších tvoří soustavu – Galaxie. Ve vesmíru existují miliony takových systémů (galaxií). Naše galaxie nebo také galaxie Mléčná dráha je spirální galaxie s příčkou jasných hvězd.

Co to znamená? Most jasných hvězd se vynořuje ze středu Galaxie a protíná Galaxii uprostřed. V takových galaxiích začínají spirální ramena na koncích příček, zatímco u běžných spirálních galaxií vycházejí přímo z jádra. Podívejte se na obrázek „Počítačový model galaxie Mléčná dráha“.

Pokud vás zajímá, proč naše Galaxie dostala jméno „Mléčná dráha“, pak si poslechněte starověkou řeckou legendu.
Zeus, bůh nebe, hromu a blesku, který má na starosti celý svět, se rozhodl svého syna Herkula, narozeného ze smrtelné ženy, učinit nesmrtelným. Aby to udělal, položil dítě na svou spící manželku Héru, aby Herkules pil božské mléko. Hera, když se probudila, viděla, že své dítě nekrmí, a odstrčila ho od sebe. Proud mléka, který stříkal z prsou bohyně, se proměnil v Mléčnou dráhu.
Samozřejmě je to jen legenda, ale Mléčná dráha je na obloze vidět jako mlhavý pruh světla, který se táhne přes celou oblohu – umělecký obraz vytvořený starověkými lidmi je zcela oprávněný.
Když mluvíme o naší Galaxii, píšeme toto slovo s velkým písmenem. Když mluvíme o jiných galaxiích, píšeme s velkým písmenem.

Struktura naší Galaxie

Průměr Galaxie je asi 100 000 světelných let (jednotka délky rovna vzdálenosti, kterou světlo urazí za jeden rok; světelný rok se rovná 9 460 730 472 580 800 metrům).
Galaxie obsahuje 200 až 400 miliard hvězd. Vědci se domnívají, že většina hmoty Galaxie není obsažena ve hvězdách a mezihvězdném plynu, ale v nesvítících svatozář z temné hmoty. Svatozář- Toto je neviditelná složka galaxie, která má kulový tvar a přesahuje její viditelnou část. Skládá se hlavně z tenkého horkého plynu, hvězd a temné hmoty a tvoří většinu galaxie. Temná hmota je forma hmoty, která nevyzařuje ani neinteraguje s elektromagnetickým zářením. Tato vlastnost této formy hmoty znemožňuje její přímé pozorování.
Ve střední části Galaxie dochází k zahuštění tzv boule. Pokud bychom se na naši Galaxii mohli podívat ze strany, viděli bychom toto zahuštění v jejím středu, podobně jako dva žloutky na pánvi, pokud jsou složené spodními podstavami – podívejte se na obrázek.

V centrální části Galaxie je silná koncentrace hvězd. Předpokládá se, že délka galaktické příčky je asi 27 000 světelných let. Tato příčka prochází středem Galaxie pod úhlem ~44º k linii mezi naším Sluncem a středem Galaxie. Skládá se především z červených hvězd, které jsou považovány za velmi staré. Propojka je obklopena kroužkem. Tento prstenec obsahuje většinu molekulárního vodíku Galaxie a je aktivní hvězdotvornou oblastí v naší Galaxii. Při pozorování z galaxie Andromeda by galaktická příčka Mléčné dráhy byla její světlou částí.
Všechny spirální galaxie, včetně naší, mají spirální ramena v rovině disku: dvě ramena začínající na příčce ve vnitřní části Galaxie a ve vnitřní části je další pár ramen. Tato ramena se pak transformují do čtyřramenné struktury pozorované v neutrální vodíkové čáře ve vnějších částech Galaxie.

Objev Galaxie

Nejprve to bylo objeveno teoreticky: astronomové se již dozvěděli, že Měsíc obíhá kolem Země a satelity obřích planet tvoří systémy. Země a další planety obíhají kolem Slunce. Pak vyvstala přirozená otázka: je Slunce také součástí ještě většího systému? První systematické studium této problematiky bylo provedeno v 18. století. anglický astronom William Herschel. V souladu se svými pozorováními uhodl, že všechny hvězdy, které jsme pozorovali, tvoří obří hvězdný systém, který je zploštělý směrem ke galaktickému rovníku. Na dlouhou dobu věřilo se, že všechny objekty ve vesmíru jsou části naší Galaxie, i když Kant také navrhl, že některé mlhoviny by mohly být jinými galaxiemi podobnými Mléčné dráze. Tato Kantova hypotéza byla definitivně prokázána až ve 20. letech 20. století, kdy Edwin Hubble změřil vzdálenost k některým spirálním mlhovinám a ukázal, že kvůli své vzdálenosti nemohou být součástí Galaxie.

Kde se v Galaxii nacházíme?

Naše sluneční soustava se nachází blíže k okraji disku Galaxie. Spolu s dalšími hvězdami se Slunce otáčí kolem středu Galaxie rychlostí 220-240 km/s, což činí jednu otáčku přibližně za 200 milionů let. Za celou dobu své existence tedy Země obletěla střed Galaxie nejvýše 30krát.
Spirální ramena Galaxie se otáčejí konstantní úhlovou rychlostí, jako paprsky v kole, a pohyb hvězd probíhá podle jiného vzoru, takže téměř všechny hvězdy v disku buď spadnou do spirálních ramen, nebo z nich vypadnou. . Jediným místem, kde se rychlosti hvězd a spirálních ramen shodují, je takzvaný korotační kruh a právě na něm se nachází Slunce.
Pro nás pozemšťany je to velmi důležité, protože ve spirálních ramenech probíhají násilné procesy, které generují silné záření, které je destruktivní pro všechno živé. Žádná atmosféra před tím nedokázala ochránit. Naše planeta ale existuje na relativně klidném místě v Galaxii a nebyla těmito kosmickými kataklyzmaty zasažena. Proto se život mohl zrodit a přežít na Zemi - Stvořitel si pro naši kolébku Země vybral klidné místo.
Naše Galaxie je součástí Místní skupina galaxií- gravitačně vázaná skupina galaxií, včetně galaxie Mléčná dráha, galaxie Andromeda (M31) a galaxie Triangulum (M33), tuto skupinu můžete vidět na obrázku.