Układ Słoneczny znajduje się w Galaktyce, która jest czasami nazywana droga Mleczna. Astronomowie zgodzili się pisać „naszą” Galaktykę dużą literą, a inne galaktyki poza naszym układem gwiazd – małą literą – galaktyki.

M31 - Mgławica Andromedy

Wszystkie gwiazdy i inne obiekty, które widzimy gołym okiem, należą do naszej Galaktyki. Wyjątkiem jest Mgławica Andromeda, która jest bliską krewną i sąsiadką naszej Galaktyki. To właśnie obserwując tę ​​galaktykę Edwin Hubble (od którego nazwiska pochodzi nazwa teleskopu kosmicznego) był w stanie w 1924 roku „rozdzielić” ją na pojedyncze gwiazdy. Po czym zniknęły wszelkie wątpliwości co do fizycznej natury tej i innych galaktyk obserwowanych w postaci rozmytych plam - mgławic.

Nasza Galaktyka ma rozmiar około 100–120 tysięcy lat świetlnych (rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego roku ziemskiego, czyli około 9 460 730 472 580 km). Nasz Układ Słoneczny znajduje się około 27 000 lat świetlnych od centrum Galaktyki, w jednym z ramion spiralnych zwanych Ramięm Oriona. Od połowy lat 80. XX wieku wiadomo było, że nasza Galaktyka posiada most w centrum pomiędzy ramionami spiralnymi. Podobnie jak inne gwiazdy, Słońce obraca się wokół centrum Galaktyki z prędkością około 240 km/s (pozostałe gwiazdy mają inną prędkość). W ciągu około 200 milionów lat Słońce i planety Układu Słonecznego dokonują całkowitej rewolucji wokół centrum galaktyki. To wyjaśnia pewne zjawiska w historii geologicznej Ziemi, która podczas swojego istnienia zdołała okrążyć centrum Galaktyki 30 razy.

Patrząc z boku, nasza Galaktyka ma kształt spłaszczonego dysku. Jednak ta płyta tak ma nieregularny kształt. Dwa satelity naszej Galaktyki, Wielki i Mały Obłok Magellana (niewidoczne na północnej półkuli Ziemi), zniekształcają kształt naszej Galaktyki pod wpływem swojej grawitacji.

Naszą Galaktykę widzimy od środka, jakbyśmy oglądali dziecięcą karuzelę, siedząc na jednym z karuzelowych koni. Te gwiazdy Galaktyki, które możemy obserwować, mają postać paska o nierównej szerokości, który nazywamy Drogą Mleczną. Fakt, że znana od czasów starożytnych Droga Mleczna składa się z wielu słabych gwiazd, odkrył w 1610 roku Galileo Galilei, kierując swój teleskop na nocne niebo.

Astronomowie uważają, że nasza Galaktyka posiada halo, którego nie widzimy („ciemna materia”), ale które stanowi 90% masy naszej Galaktyki. Istnienie „ciemnej materii” nie tylko w naszej Galaktyce, ale także we Wszechświecie wynika z teorii wykorzystujących Ogólną Teorię Względności Einsteina (GTR). Jednak nie jest jeszcze faktem, że ogólna teoria względności jest poprawna (istnieją inne teorie grawitacji), więc halo galaktyczne może mieć inne wyjaśnienie.

W naszej Galaktyce jest od 200 do 400 miliardów gwiazd. To niewiele jak na standardy Wszechświata. Istnieją galaktyki zawierające biliony gwiazd, na przykład w galaktyce IC 1101 jest ich około 300 bilionów.

10-15% masy naszej Galaktyki to pył i rozproszony gaz międzygwiazdowy (głównie wodór). Z powodu pyłu naszą Galaktykę widzimy na nocnym niebie jako Drogę Mleczną w postaci jasnego paska. Gdyby pył nie pochłonął światła innych gwiazd Galaktyki, widzielibyśmy jasny pierścień miliardów gwiazd, szczególnie jasnych w konstelacji Strzelca, gdzie znajduje się centrum Galaktyki. Jednak w innych zakresach fal elektromagnetycznych rdzeń galaktyczny jest wyraźnie widoczny, na przykład w zakresie radiowym (źródło Strzelec A), podczerwieni i promieniowaniu rentgenowskim.

Według naukowców (znowu związanych z ogólną teorią względności) w centrum naszej Galaktyki (i większości innych galaktyk) znajduje się „czarna dziura”. Uważa się, że ma masę około 40 000 mas Słońca. Ruch materii Galaktyki w kierunku jej centrum wytwarza najpotężniejsze promieniowanie z centrum Galaktyki, które astronomowie obserwują w różnych zakresach widma elektromagnetycznego.

Nie możemy zobaczyć Galaktyki z góry ani z boku, ponieważ jesteśmy w jej wnętrzu. Wszystkie obrazy naszej Galaktyki z zewnątrz są wytworem wyobraźni artystów. Mamy jednak dość dobre pojęcie o wyglądzie i kształcie Galaktyki, ponieważ możemy obserwować inne galaktyki spiralne we Wszechświecie, które są podobne do naszej.

Wiek Galaktyki wynosi około 13,6 miliarda lat, czyli według naukowców niewiele mniej niż wiek całego Wszechświata (13,7 miliarda lat). Najstarsze gwiazdy w Galaktyce znajdują się w gromadach kulistych; to na podstawie ich wieku oblicza się wiek Galaktyki.

Nasza Galaktyka jest częścią większej grupy innych galaktyk, którą nazywamy Lokalną Grupą Galaktyk, która obejmuje satelity Wielkiego i Małego Obłoku Magellana, Mgławicę Andromedy (M 31, NGC 224), Galaktykę Trójkąta (M33) , NGC 598) i około 50 innych galaktyk. Z kolei Grupa Lokalna galaktyk jest częścią Supergromady w Pannie, która ma rozmiar 150 milionów lat świetlnych.

Galaktyka Drogi Mlecznej jest bardzo majestatyczna i piękna. Ten ogromny świat to nasza Ojczyzna, nasz Układ Słoneczny. Wszystkie gwiazdy i inne obiekty widoczne gołym okiem na nocnym niebie to nasza galaktyka. Chociaż istnieje kilka obiektów, które znajdują się w Mgławicy Andromedy, sąsiadce naszej Drogi Mlecznej.

Opis Drogi Mlecznej

Galaktyka Drogi Mlecznej jest ogromna, ma rozmiar 100 tysięcy lat świetlnych, a jak wiadomo, jeden rok świetlny to 9460730472580 km. Nasz Układ Słoneczny znajduje się 27 000 lat świetlnych od centrum galaktyki, w jednym z ramion zwanych ramieniem Oriona.

Nasz Układ Słoneczny krąży wokół centrum Drogi Mlecznej. Dzieje się to w taki sam sposób, jak Ziemia obraca się wokół Słońca. Układ Słoneczny dokonuje rewolucji co 200 milionów lat.

Odkształcenie

Galaktyka Drogi Mlecznej wygląda jak dysk z wybrzuszeniem w środku. To nie jest idealny kształt. Z jednej strony jest zakręt na północ od centrum galaktyki, z drugiej biegnie w dół i skręca w prawo. Na zewnątrz ta deformacja przypomina nieco falę. Sam dysk jest zdeformowany. Wynika to z obecności w pobliżu Małego i Wielkiego Obłoku Magellana. Bardzo szybko rotują wokół Drogi Mlecznej – potwierdził to teleskop Hubble’a. Te dwie galaktyki karłowate są często nazywane satelitami Drogi Mlecznej. Chmury tworzą układ związany grawitacyjnie, który jest bardzo ciężki i dość masywny ze względu na ciężkie pierwiastki w masie. Zakłada się, że zdają się one brać udział w przeciąganiu liny pomiędzy galaktykami, tworząc wibracje. W rezultacie galaktyka Drogi Mlecznej ulega deformacji. Struktura naszej galaktyki jest wyjątkowa; ma halo.

Naukowcy uważają, że za miliardy lat Droga Mleczna wchłonie Obłoki Magellana, a po pewnym czasie zostanie wchłonięta przez Andromedę.

Aureola

Zastanawiając się, jakim rodzajem galaktyki jest Droga Mleczna, naukowcy zaczęli ją badać. Udało im się dowiedzieć, że 90% jego masy składa się z ciemnej materii, dlatego pojawia się tajemnicze halo. Wszystko, co widać z Ziemi gołym okiem, a mianowicie ta świetlista materia, stanowi około 10% galaktyki.

Liczne badania potwierdziły, że Droga Mleczna posiada halo. Naukowcy opracowali różne modele, które uwzględniają część niewidzialną i bez niej. Po eksperymentach zasugerowano, że gdyby nie było halo, prędkość ruchu planet i innych elementów Drogi Mlecznej byłaby mniejsza niż obecnie. Ze względu na tę cechę założono, że większość składników składa się z niewidzialnej masy lub ciemnej materii.

Liczba gwiazdek

Galaktyka Drogi Mlecznej jest uważana za jedną z najbardziej wyjątkowych. Struktura naszej galaktyki jest niezwykła, jest w niej ponad 400 miliardów gwiazd. Około jedna czwarta z nich to duże gwiazdy. Uwaga: inne galaktyki mają mniej gwiazd. W Obłoku jest około dziesięciu miliardów gwiazd, inne składają się z miliarda, a w Drodze Mlecznej jest ponad 400 miliardów różnych gwiazd, a z Ziemi widoczna jest tylko niewielka ich część, około 3000. Nie da się dokładnie powiedzieć ile gwiazd znajduje się w Drodze Mlecznej i dlaczego galaktyka stale traci obiekty, ponieważ stają się supernowymi.

Gazy i pyły

Około 15% galaktyki to pył i gazy. Może dzięki nim nasza galaktyka nazywa się Drogą Mleczną? Pomimo jej ogromnych rozmiarów widzimy około 6000 lat świetlnych przed nami, ale rozmiar galaktyki wynosi 120 000 lat świetlnych. Może być większa, ale nawet najpotężniejsze teleskopy nie są w stanie dostrzec niczego poza nią. Dzieje się tak na skutek gromadzenia się gazów i pyłów.

Grubość pyłu nie pozwala na przedostawanie się światła widzialnego, natomiast przechodzi przez nie światło podczerwone, co pozwala naukowcom na tworzenie map gwiazd.

Co wydarzyło się wcześniej

Według naukowców nasza galaktyka nie zawsze taka była. Droga Mleczna powstała w wyniku połączenia kilku innych galaktyk. Gigant ten przejął inne planety i obszary, co miało silny wpływ na wielkość i kształt. Nawet teraz planety są przechwytywane przez galaktykę Drogi Mlecznej. Przykładem tego są obiekty Canis Major- galaktyka karłowata znajdująca się w pobliżu naszej Drogi Mlecznej. Gwiazdy Canis są okresowo dodawane do naszego wszechświata, a z naszego przenoszą się do innych galaktyk, na przykład obiekty są wymieniane z galaktyką Strzelca.

Widok na Drogę Mleczną

Żaden naukowiec ani astronom nie jest w stanie dokładnie powiedzieć, jak nasza Droga Mleczna wygląda z góry. Wynika to z faktu, że Ziemia znajduje się w galaktyce Drogi Mlecznej, 26 000 lat świetlnych od centrum. Ze względu na tę lokalizację nie jest możliwe wykonanie zdjęć całej Drogi Mlecznej. Dlatego każdy obraz galaktyki jest albo obrazem innych widocznych galaktyk, albo czyjąś wyobraźnią. A jak naprawdę wygląda, możemy się tylko domyślać. Istnieje nawet możliwość, że obecnie wiemy o tym tyle samo, co starożytni ludzie, którzy wierzyli, że Ziemia jest płaska.

Centrum

Centrum Drogi Mlecznej nazywa się Sagittarius A* i jest doskonałym źródłem fal radiowych, co sugeruje, że w samym jej sercu znajduje się ogromna czarna dziura. Według założeń jego rozmiar wynosi nieco ponad 22 miliony kilometrów i to jest sama dziura.

Wszystkie substancje próbujące dostać się do dziury tworzą ogromny dysk, prawie 5 milionów razy większy od naszego Słońca. Ale nawet ta siła cofania nie zapobiega tworzeniu się nowych gwiazd na krawędzi czarnej dziury.

Wiek

Na podstawie szacunków składu galaktyki Drogi Mlecznej udało się ustalić szacunkowy wiek na około 14 miliardów lat. Najstarsza gwiazda ma nieco ponad 13 miliardów lat. Wiek galaktyki oblicza się poprzez określenie wieku najstarszej gwiazdy i faz poprzedzających jej powstanie. Na podstawie dostępnych danych naukowcy sugerują, że wiek naszego Wszechświata wynosi około 13,6–13,8 miliarda lat.

Najpierw powstało zgrubienie Drogi Mlecznej, następnie jej środkowa część, w miejscu której później powstała czarna dziura. Trzy miliardy lat później pojawił się dysk z rękawami. Stopniowo się zmieniał i dopiero około dziesięciu miliardów lat temu zaczął wyglądać tak, jak teraz.

Jesteśmy częścią czegoś większego

Wszystkie gwiazdy w Drodze Mlecznej są częścią większej struktury galaktycznej. Jesteśmy częścią Supergromady w Pannie. Galaktyki znajdujące się najbliżej Drogi Mlecznej, takie jak Obłok Magellana, Andromeda i inne pięćdziesiąt galaktyk, to jedna gromada, Supergromada w Pannie. Supergromada to grupa galaktyk zajmująca ogromny obszar. A to tylko niewielka część gwiezdnego otoczenia.

Supergromada w Pannie zawiera ponad sto grup gromad na obszarze o średnicy ponad 110 milionów lat świetlnych. Sama gromada w Pannie jest niewielką częścią supergromady Laniakea, a ta z kolei jest częścią kompleksu Ryby-Wielonoga.

Obrót

Nasza Ziemia krąży wokół Słońca, dokonując pełnego obrotu w ciągu 1 roku. Nasze Słońce krąży w Drodze Mlecznej wokół centrum galaktyki. Nasza galaktyka porusza się w związku ze specjalnym promieniowaniem. Promieniowanie CMB jest wygodnym punktem odniesienia, który pozwala nam określić prędkość szerokiej gamy materii we Wszechświecie. Badania wykazały, że nasza galaktyka obraca się z prędkością 600 kilometrów na sekundę.

Wygląd imienia

Galaktyka otrzymała swoją nazwę ze względu na swój szczególny wygląd, przypominający rozlane mleko na nocnym niebie. Nazwę nadano mu już w starożytnym Rzymie. Wtedy nazywano ją „drogą mleczną”. Nadal nazywa się ją w ten sposób - Drogą Mleczną, z którą ta nazwa jest specjalnie kojarzona wygląd biała smuga na nocnym niebie po rozlanym mleku.

Odniesienia do galaktyki odnajdywane są już od czasów Arystotelesa, który twierdził, że Droga Mleczna to miejsce styku sfer niebieskich z ziemskimi. Do czasu powstania teleskopu nikt nie dodał nic do tej opinii. I dopiero od XVII wieku ludzie zaczęli inaczej patrzeć na świat.

Nasi sąsiedzi

Z jakiegoś powodu wiele osób uważa, że ​​​​galaktyką najbliższą Drodze Mlecznej jest Andromeda. Ale ta opinia nie jest całkowicie słuszna. Naszym najbliższym „sąsiadem” jest galaktyka Canis Major, znajdująca się wewnątrz Drogi Mlecznej. Znajduje się w odległości 25 000 lat świetlnych od nas i 42 000 lat świetlnych od centrum. W rzeczywistości jesteśmy bliżej Canis Major niż czarnej dziury w centrum galaktyki.

Przed odkryciem Canis Major w odległości 70 tysięcy lat świetlnych za najbliższego sąsiada uważano Strzelca, a potem Wielki Obłok Magellana. W Canis odkryto niezwykłe gwiazdy o ogromnych gęstościach klasy M.

Według teorii Droga Mleczna połknęła Wielkiego Psa wraz ze wszystkimi gwiazdami, planetami i innymi obiektami.

Zderzenie galaktyk

Ostatnio coraz częściej pojawiają się informacje, że najbliższa Drodze Mlecznej galaktyka, Mgławica Andromedy, pochłonie nasz wszechświat. Te dwa giganty powstały mniej więcej w tym samym czasie – około 13,6 miliarda lat temu. Uważa się, że ci giganci są w stanie zjednoczyć galaktyki, ale ze względu na ekspansję Wszechświata powinni się od siebie oddalić. Jednak wbrew wszelkim zasadom obiekty te zbliżają się do siebie. Prędkość ruchu wynosi 200 kilometrów na sekundę. Szacuje się, że za 2-3 miliardy lat Andromeda zderzy się z droga Mleczna.

Astronom J. Dubinsky stworzył model zderzenia pokazany na tym filmie:

Kolizja nie doprowadzi do katastrofy w skali globalnej. A po kilku miliardach lat się uformuje nowy system, o znanych galaktycznych kształtach.

Zagubione galaktyki

Naukowcy przeprowadzili zakrojone na szeroką skalę badania gwiaździstego nieba, obejmujące około jednej ósmej jego powierzchni. W wyniku analizy układów gwiezdnych Drogi Mlecznej udało się odkryć, że na obrzeżach naszego Wszechświata znajdują się nieznane wcześniej strumienie gwiazd. To wszystko, co pozostało z małych galaktyk, które kiedyś zostały zniszczone przez grawitację.

Teleskop zainstalowany w Chile wykonał ogromną liczbę zdjęć, które pozwoliły naukowcom ocenić niebo. Zdjęcia szacują, że naszą galaktykę otacza halo ciemnej materii, rzadkiego gazu i kilku gwiazd, czyli pozostałość po galaktykach karłowatych, które kiedyś zostały pochłonięte przez Drogę Mleczną. Mający Wystarczającą ilość danych naukowcom udało się zebrać „szkielet” martwych galaktyk. To jak w paleontologii – na podstawie kilku kości trudno stwierdzić, jak wyglądało stworzenie, ale mając wystarczające dane, można złożyć szkielet i zgadnąć, jak wyglądała jaszczurka. I tak jest: informacyjna zawartość zdjęć umożliwiła odtworzenie jedenastu galaktyk pochłoniętych przez Drogę Mleczną.

Naukowcy są pewni, że obserwując i oceniając otrzymane informacje, będą w stanie znaleźć kilka nowych zdezintegrowanych galaktyk, które zostały „zjadane” przez Drogę Mleczną.

Jesteśmy pod ostrzałem

Zdaniem naukowców hiperprędkie gwiazdy znajdujące się w naszej galaktyce nie powstały w niej, ale w Wielkim Obłoku Magellana. Teoretycy nie potrafią wyjaśnić wielu aspektów istnienia takich gwiazd. Na przykład nie można dokładnie powiedzieć, dlaczego jest skoncentrowany duża liczba gwiazdy hiperprędkościowe w Sekstancie i Lwie. Po zweryfikowaniu teorii naukowcy doszli do wniosku, że taka prędkość może rozwinąć się jedynie pod wpływem czarnej dziury znajdującej się w centrum Drogi Mlecznej.

Ostatnio odkrywa się coraz więcej gwiazd, które nie poruszają się od centrum naszej galaktyki. Po przeanalizowaniu trajektorii ultraszybkich gwiazd naukowcy odkryli, że jesteśmy atakowani przez Wielki Obłok Magellana.

Śmierć planety

Obserwując planety w naszej galaktyce, naukowcy byli w stanie zobaczyć, jak planeta umarła. Została pochłonięta przez starzejącą się gwiazdę. Podczas ekspansji i transformacji w czerwonego olbrzyma gwiazda wchłonęła swoją planetę. A inna planeta w tym samym układzie zmieniła swoją orbitę. Widząc to i oceniając stan naszego Słońca, naukowcy doszli do wniosku, że to samo stanie się z naszym światłem. Za około pięć milionów lat stanie się czerwonym olbrzymem.

Jak działa galaktyka

Nasza Droga Mleczna ma kilka ramion obracających się po spirali. Centrum całego dysku to gigantyczna czarna dziura.

Na nocnym niebie możemy zobaczyć ramiona galaktyczne. Wyglądają jak białe paski, przypominające drogę mleczną usianą gwiazdami. To są gałęzie Drogi Mlecznej. Najlepiej je widać przy dobrej pogodzie ciepły czas rok kiedy kosmiczny pył a przede wszystkim gazy.

W naszej galaktyce wyróżnia się następujące ramiona:

1. Gałąź kątowa.
2. Orion. Nasz Układ Słoneczny znajduje się w tym ramieniu. Ten rękaw to nasz „pokój” w „domu”.
3. Rękaw Carina-Strzelec.
4. Oddział Perseusza.
5. Gałąź Tarczy Krzyża Południa.

Zawiera także rdzeń, pierścień gazowy i ciemną materię. Zaopatruje około 90% całej galaktyki, a pozostałe dziesięć to obiekty widzialne.

Nasz Układ Słoneczny, Ziemia i inne planety stanowią jedną całość ogromnego układu grawitacyjnego, który można zobaczyć każdej nocy na czystym niebie. W naszym „domu” nieustannie zachodzą różnorodne procesy: rodzą się gwiazdy, ulegają rozpadowi, jesteśmy bombardowani przez inne galaktyki, pojawia się pył i gazy, gwiazdy zmieniają się i gaśnie, inne wybuchają, tańczą… I wszystko to dzieje się gdzieś tam, daleko we wszechświecie, o którym tak mało wiemy. Kto wie, może nadejdzie czas, kiedy ludzie będą mogli w ciągu kilku minut dotrzeć do innych gałęzi i planet naszej galaktyki i podróżować do innych wszechświatów.

To jest nasza Galaktyka – Droga Mleczna. Ma około 12 miliardów lat. Galaktyka jest ogromnym dyskiem z gigantycznymi ramionami spiralnymi i zgrubieniem w środku. Takich galaktyk w kosmosie jest niezliczona ilość. - Po pierwsze, Galaktyka to duża gromada gwiazd. Średnio zawiera sto miliardów gwiazd. To prawdziwy inkubator gwiazd – miejsce, w którym rodzą się i umierają gwiazdy. Gwiazdy w galaktyce pojawiają się w obłokach pyłu i gazu, tak zwanych mgławicach.

Przed nami „Filary Stworzenia” w Mgławicy Orzeł – gwiezdny inkubator w samym sercu Drogi Mlecznej. Nasza Galaktyka zawiera miliardy gwiazd, z których wiele jest otoczonych planetami lub księżycami. Przez długi czas niewiele wiedzieliśmy o galaktykach. Sto lat temu ludzkość wierzyła, że ​​Droga Mleczna jest jedyną galaktyką. Naukowcy nazwali ją „naszą wyspą we Wszechświecie”. Inne galaktyki dla nich nie istniały. Ale w 1924 roku astronom Edwin Hubble zmienił ogólną koncepcję. Hubble obserwował przestrzeń kosmiczną za pomocą najbardziej zaawansowanego teleskopu swoich czasów, o średnicy soczewki 254 centymetrów, znajdującego się w Obserwatorium Mount Wilson niedaleko Los Angeles. Głęboko na nocnym niebie dostrzegł niewyraźne chmury światła, które były bardzo daleko od nas. Naukowiec doszedł do wniosku, że nie są to pojedyncze gwiazdy, ale całe miasta gwiezdne, galaktyki daleko poza Drogą Mleczną. - Astronomowie doświadczyli prawdziwego szoku czasoprzestrzennego. W ciągu zaledwie roku przenieśliśmy się z Wszechświata znajdującego się wewnątrz Drogi Mlecznej do Wszechświata miliardów takich galaktyk. Hubble dokonał jednego z największych odkryć w astronomii. W kosmosie nie jest tylko jedna galaktyka, ale bardzo wiele galaktyk. Nasza Galaktyka ma strukturę wirową, dwa ramiona spiralne i zawiera około 160 milionów gwiazd. Galaxy M 87 to gigantyczna elipsa. Jest to jedna z najstarszych galaktyk we Wszechświecie, a znajdujące się w niej gwiazdy emitują złote światło.

A to jest Galaktyka Sombrero, w jej centrum znajduje się ogromne jasne jądro otoczone pierścieniem gazu i pyłu. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Galaktyki są wspaniałe. W pewnym sensie reprezentują podstawową jednostkę Wszechświata. Są jak gigantyczne koła latarni, które wirują w przestrzeni. To prawdziwe fajerwerki stworzone przez samą naturę. Galaktyki są ogromne – prawdziwe olbrzymy. Na Ziemi odległość mierzy się w kilometrach, w kosmosie astronomowie używają jednostki długości „rok świetlny” – odległości pokonywanej przez światło w ciągu roku. Jest to w przybliżeniu równe dziewięć i pół biliona kilometrów. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Znajdujemy się 25 tysięcy lat świetlnych od centrum naszej Galaktyki, a jej średnica wynosi 100 tysięcy lat świetlnych. Ale nawet przy tak imponujących wymiarach jest to tylko mała plamka na rozległych przestrzeniach kosmicznych. Galaktyka Drogi Mlecznej wydaje się nam ogromna. Ale w porównaniu z innymi galaktykami we Wszechświecie jest dość mała. Nasza najbliższa galaktyczna sąsiadka, Mgławica Andromeda, osiąga średnicę 200 tysięcy lat świetlnych, czyli 2 razy większą od naszej Drogi Mlecznej. M 87 to największa galaktyka eliptyczna w pobliskiej przestrzeni. Jest znacznie większa od Andromedy, ale w porównaniu z drugim gigantem M 87 wydaje się maleńka. IC 10 11 ma szerokość 6 milionów lat świetlnych. To największa znana galaktyka. Jest 60 razy większa od Drogi Mlecznej. Wiemy więc, że galaktyki są ogromne, są wszędzie. Ale skąd się wzięły? - Jednym z najważniejszych pytań w astrofizyce jest pochodzenie galaktyk. Nadal nie mamy na to dokładnej odpowiedzi. Wszechświat zaczął się od wielki wybuch, która miała miejsce około 13,7 miliarda lat temu i była niezwykle gorącą, bardzo gęstą fazą. Wiemy, że w tamtym czasie nie mogło istnieć nic podobnego do galaktyk. Można zatem powiedzieć, że pojawiły się u zarania Wszechświata. Do tworzenia gwiazd potrzebna jest grawitacja. Aby zjednoczyć gwiazdy w galaktyki, potrzeba jeszcze więcej. Pierwsze gwiazdy pojawiły się zaledwie 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Potem grawitacja przyciągnęła ich do siebie. Tak pojawiły się pierwsze galaktyki. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Kosmiczny Teleskop Hubble'a pozwolił nam zajrzeć w przeszłość, dotrzeć niemal do początków czasu, do okresu, w którym dopiero zaczynały powstawać pierwsze galaktyki. Teleskop Hubble'a widzi wiele galaktyk, ale światło większości z nich opuściło swoje źródło tysiące, miliony, a nawet miliardy lat temu. Przez cały ten czas leciał w naszą stronę. Dlatego dziś obserwujemy galaktyki, które stały się już historią. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Jeśli spojrzysz głębiej w przestrzeń kosmiczną za pomocą Hubble'a, zobaczysz małe plamki, które prawie nie przypominają istniejących galaktyk. Te niewyraźne plamki światła, gromady milionów, miliardów gwiazd, które dopiero zaczynały się łączyć. Te słabe plamy są najwcześniejszą z galaktyk. Powstały około miliarda lat po powstaniu Wszechświata. Po tym czasie Hubble jest bezsilny. Jeśli chcemy zbadać głębsze warstwy przeszłości, potrzebujemy innego teleskopu. Więcej niż ten, który można wystrzelić w kosmos. Teraz mamy jednego na wysokiej pustyni w północnym Chile. Nazywa się AST – Kosmiczny Teleskop Atacama. Ten najwyższy z teleskopów naziemnych znajduje się na wysokości 5190 metrów nad poziomem morza. - Bardzo lubię pracować w AST w ekstremalnych warunkach pogodowych. Może być tu bardzo zimno, a wiatr wieje bardzo mocno. Ale ogromną zaletą naszej pracy jest to, że niebo jest prawie zawsze czyste. Czyste niebo jest niezbędne dla precyzyjnych reflektorów AST, który skupia się na wczesnych galaktykach. Profesor Suzanne Stags, fizyk:- Dzięki AST możemy przybliżać fragmenty nieba z niewiarygodną dokładnością. Możemy także monitorować rozwój struktur takich jak galaktyki i gromady galaktyk z niezwykłą wyrazistością obrazu. ANT nie wykrywa światła widzialnego, a jedynie kosmiczne mikrofale pozostałe z czasów, gdy Wszechświat miał kilkaset tysięcy lat. Dzięki temu teleskopowi możesz nie tylko zobaczyć różne galaktyki, ale także monitorować ich wzrost. Profesor Suzanne Stags, fizyk:- Potrafimy prześledzić procesy powstawania galaktyk i ich gromad. Ślady każdego z nich widzimy od kilkuset tysięcy lat od początku świata do czasów współczesnych. ANT pomógł astronomom zrozumieć ewolucję galaktyk niemal od zarania dziejów. Profesor Michael Strauss, astrofizyk:- Zaczęliśmy odpowiadać na pytania: jak wyglądały galaktyki na początku stworzenia, czy były podobne do galaktyk współczesnych, jak rosły i rozwijały się. Astronomowie obserwują, jak galaktyki przemieszczały się z małych gromad gwiazd do dzisiejszej sieci układów gwiezdnych. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Według naszego obecnego zrozumienia gwiazdy tworzą gromady, które łączą się w galaktyki, które z kolei tworzą gromady galaktyk, a te tworzą supergromady galaktyk – największe obecnie jednostki przestrzeni. Wczesne galaktyki były bezkształtnymi skupiskami gwiazd, gazu i pyłu. Dziś galaktyki nabrały schludnego, uporządkowanego wyglądu. Jak chaotyczne gromady gwiazd zamieniły się w smukłe, eliptyczne układy spiralne? Przy pomocy grawitacji. Siła grawitacji jednoczy gwiazdy i kontroluje ich przyszły rozwój. W centrum większości galaktyk znajduje się niezwykle potężne, niszczycielskie źródło grawitacji. Nasza Droga Mleczna nie jest wyjątkiem. Galaktyki istnieją od ponad 12 miliardów lat. Wiemy, że te ogromne imperia gwiazd goszczą najwięcej różne kształty od spiral wirowych po ogromne kule gwiazd. Mimo to wiele obiektów w galaktykach pozostaje dla nas tajemnicą. Profesor Michael Strauss, astrofizyk:- W jaki sposób galaktyki uzyskały swój obecny kształt? Czy galaktyka spiralna zawsze miała kształt spiralny? Odpowiedź prawie zawsze brzmi nie. Młode galaktyki to bezkształtne, chaotyczne zbiory gwiazd, gazu i pyłu. Dopiero po miliardach lat zamieniają się w tak zorganizowane struktury jak na przykład galaktyka wirowa czy nasza Droga Mleczna. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Droga Mleczna nie wyrosła z jednego ziarna, z wielu. To, co obecnie nazywa się Drogą Mleczną, składało się kiedyś z wielu formacji, bezkształtnych struktur, które łączyły się w jedną całość. Małe konstrukcje zbiegają się pod wpływem siły grawitacji. Stopniowo przyciąga gwiazdy do siebie. Wirują coraz szybciej, aż przybiorą kształt płaskiego dysku. Gwiazdy i gaz tworzą następnie gigantyczne ramiona spiralne. Proces ten powtarzał się miliardy razy w całej przestrzeni. Każda galaktyka jest wyjątkowa, ale wszystkie mają jedną wspólną cechę: wszystkie krążą wokół swojego centrum. Przez lata naukowcy zastanawiali się: co jest na tyle potężne, aby zmienić zachowanie galaktyki? I w końcu znaleziono odpowiedź. Czarna dziura. I to nie byle jaka czarna dziura, ale supermasywna czarna dziura. - Pierwszą wskazówką na istnienie supermasywnych czarnych dziur były galaktyki, z których środka wytrysnęła potężna kolumna energii. Wydawało nam się, że te czarne dziury żywią się pobliskimi obiektami. Coś jak wielka uczta na Święto Dziękczynienia. Supermasywne czarne dziury żywią się gazem i gwiazdami. Czasami czarna dziura zjada je zbyt łapczywie, a pożywienie jest wyrzucane z powrotem w przestrzeń kosmiczną w postaci wiązki czystej energii. Nazywa się to kwazarem. Kiedy naukowcy widzą kwazar wystrzeliwujący z centrum galaktyki, wiedzą, że ma on supermasywną czarną dziurę. A co z naszą Galaktyką? W końcu nie ma kwazara. Czy to oznacza, że ​​nie posiada supermasywnej czarnej dziury? Andrea Ghez i jej zespół próbują rozwiązać ten problem od 15 lat. Profesor Andrea Ghez, astronom:- Możesz dowiedzieć się, czy w Drodze Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura, obserwując ruch gwiazd. Gwiazdy obracają się, słuchając siły grawitacji, podobnie jak planety wokół Słońca. Jednak gwiazdy położone bliżej centrum Galaktyki są ukryte za obłokami pyłu. Dlatego Ghez użył gigantycznego Teleskopu Kecka na Hawajach, aby przejrzeć pył. Przed jej oczami pojawił się dziwny i okrutny obraz. Profesor Andrea Ghez, astronom:- W centrum naszej Galaktyki wszystko dochodzi do skrajności. Obiekty poruszają się z dużą prędkością, gwiazdy przemykają jedna za drugą. Wszystko bulgocze, wszystko kipi. Nie zobaczysz tego nigdzie w naszej Galaktyce. Ghez i jej zespół zaczęli robić zdjęcia niektórych gwiazd krążących bliżej centrum Galaktyki. Profesor Andrea Ghez, astronom:- Postawiliśmy sobie za zadanie nakręcić film z gwiazdami w centrum Galaktyki. Musiałem uzbroić się w cierpliwość i robić zdjęcie za zdjęciem, zanim gwiazdy się przesunęły. Fotografie wirujących gwiazd ujawniły coś niesamowitego. Ich prędkość obrotowa wynosiła kilka milionów kilometrów na godzinę. Profesor Andrea Ghez, astronom:- Najbardziej ekscytującym momentem w tym eksperymencie był moment, gdy otrzymaliśmy drugie zdjęcie i stało się jasne, że gwiazdy rotują znacznie szybciej niż zwykle. To w pełni potwierdziło hipotezę o supermasywnej czarnej dziurze.

Hipoteza była słuszna. Ghez i jej zespół śledzili trajektorię gwiazd i obliczali ich położenie na podstawie środka obrotu. Jest tylko jedna rzecz na tyle potężna, aby kręcić wokół siebie ogromne gwiazdy: supermasywna czarna dziura. Profesor Andrea Ghez, astronom:- Tylko siła grawitacji supermasywnej czarnej dziury powoduje obrót gwiazd. Ich trajektorie stały się dowodem na istnienie supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki. Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jest gigantyczna. Jego szerokość wynosi 24 miliony kilometrów. Czy istnieje zagrożenie dla naszej planety? Profesor Andrea Ghez, astronom:- Nie ma najmniejszego niebezpieczeństwa, że ​​zostaniemy wessani przez supermasywną czarną dziurę. To za daleko od nas.

Planeta Ziemia znajduje się 25 tysięcy lat świetlnych od czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. To wiele miliardów kilometrów, więc Ziemia jest bezpieczna. Do widzenia. Supermasywne czarne dziury mogą być źródłem potężnej grawitacji. Nie mają jednak wystarczającej siły, aby utrzymać połączenie między ciałami galaktyki. Zgodnie ze wszystkimi prawami fizyki galaktyki muszą się rozpadać. Dlaczego to się nie dzieje? W przestrzeni kosmicznej istnieje siła większa niż supermasywna czarna dziura. Nie da się tego zobaczyć i prawie nie da się tego obliczyć. Ale istnieje, nazywa się ciemną materią i jest wszędzie. Astronomowie odkryli, że w centrach galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury, które przyciągają gwiazdy z dużymi prędkościami. Jednak czarne dziury nie są wystarczająco mocne, aby połączyć wszystkie gwiazdy gigantycznej galaktyki w jedną całość. Co to za moc? Pozostało to tajemnicą, dopóki jeden niezależny naukowiec nie zasugerował, że mamy do czynienia z czymś nieznanym. W latach 30. XX wieku szwajcarski astronom Fritz Zwicky zastanawiał się, dlaczego galaktyki nie ulegają rozpadowi. Według jego obliczeń nie wytwarzają one wystarczającej siły grawitacyjnej, dlatego muszą rozproszyć się po całej przestrzeni. „Stwierdził: «Widzę na własne oczy, że nie rozpadają się, ale trzymają się razem w zwartej grupie. Oznacza to, że coś powstrzymuje je przed rozpadem. Ale ich własną siłę przyciąganie nie jest na to wystarczająco silne. Dlatego dochodzę do wniosku, że istnieje coś nieznanego ludzkości, coś niewyobrażalnego.” Nadał temu nazwę – ciemna materia. To było jak boskie objawienie.Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Fritz Zwicky wyprzedził swoją epokę o kilkadziesiąt lat i oczywiście wpadł w nieporozumienia wśród swoich kolegów astronomów. Ale ostatecznie miał rację. Jeśli to, co Zwicky nazwał ciemną materią, łączyło galaktyki w grupy, być może zapobiegało także rozpadowi poszczególnych galaktyk. Aby to przetestować, naukowcy skonstruowali wirtualne galaktyki na komputerze z wirtualnymi gwiazdami i wirtualną grawitacją. - Zrobiliśmy model galaktyki, wypełniliśmy go gwiazdami na orbitach w kształcie płaskiego dysku. Zupełnie jak nasza Galaktyka. I zdecydowali, że stworzyli idealną galaktykę. Zastanawialiśmy się, czy stanie się to spiralą, czy czymś innym. Ale wszystkie nasze galaktyki się rozpadały. Galaktyka ta nie miała wystarczającej grawitacji, aby pozostać pojedynczą jednostką, więc Ostriker dodał ją wraz z wirtualną ciemną materią. Profesor Jeremy Ostriker, astrofizyk:- Oczywiście chcieliśmy tego spróbować, to rozwiązało problem. Wszystko się udało. Siłą wiążącą galaktykę okazała się siła grawitacji ciemnej materii. Profesor Jeremy Ostriker, astrofizyk:- Ciemna materia odgrywa rolę rusztowanie galaktyki. Z jego pomocą galaktyki są unieruchomione i nie dzielą się na osobne ciała. Naukowcy sugerują obecnie, że ciemna materia nie tylko podtrzymuje galaktykę, ale daje impuls jej narodzinom. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Wierzymy, że pierwsze skupiska ciemnej materii pojawiły się w wyniku Wielkiego Wybuchu. Po pewnym czasie te gromady stały się oczywiste – ziarna, z których wyrosły galaktyki. Jednak naukowcy wciąż nie wiedzą, czym jest ciemna materia. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Ciemna materia pozostaje czymś niewytłumaczalnym. Nie rozumiemy jego istoty. Ale na pewno jest wykonany z innego materiału... Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- ...niż ty i ja. Nie można się na nim oprzeć, nie można go dotknąć. Być może jest wszędzie wokół nas, jak duch, który przechodzi przez ciebie, jakbyś w ogóle nie istniał. Być może nie wiemy o ciemnej materii, ale kosmos jest nią wypełniony. Doktor Andrew Benson, astrofizyk:- Masa ciemnej materii jest równa co najmniej sześciokrotności masy Wszechświata w stosunku do zwykłej materii, z której wszyscy jesteśmy stworzeni, bez której nie można sobie wyobrazić normalnego działania praw Wszechświata. Jednak te prawa działają. Okazuje się, że ciemna materia naprawdę istnieje. Niedawno odkryto jego ślady w głębokim kosmosie. Pomogły w sformułowaniu tego stwierdzenia obserwacje jego wpływu na zachowanie światła. Ścieżka wiązki jest zakrzywiona. Zjawisko to nazywa się soczewkowaniem grawitacyjnym.

Dr Andrew Benson, astrofizyk: - Soczewka grawitacyjna pozwala nam określić obecność ciemnej materii. Jak to działa? Wyobraź sobie, że leci w naszą stronę wiązka światła z jakiejś odległej galaktyki. Jeśli na swojej drodze napotkane zostaną duże nagromadzenia ciemnej materii, jej trajektoria będzie przebiegać wokół ciemnej materii pod wpływem grawitacji.Jeśli spojrzysz w głębiny kosmosu przez teleskop Hubble'a, kształt niektórych galaktyk wydaje się zniekształcony i wydłużony.

Dzieje się tak, ponieważ ciemna materia zniekształca obraz. W pewnym sensie umieszcza go w okrągłym akwarium. Doktor Andrew Benson, astrofizyk:- Analizując zarysy tych galaktyk i stopień zniekształcenia, można z pewną dokładnością obliczyć ilość zawartej w nich ciemnej materii. Teraz stało się jasne, że ciemna materia jest integralną częścią kosmosu. Istnieje od zarania dziejów i wpływa na wszystko i wszędzie. Tworzy warunki do narodzin galaktyk i zapobiega ich rozpadowi. Nie jest to widoczne gołym okiem, nie jest obliczane przez instrumenty, ale mimo to ciemna materia jest panią Wszechświata. Galaktyki wydają się istnieć oddzielnie. Rzeczywiście dzielą je biliony kilometrów, niemniej jednak galaktyki są zjednoczone w grupach, gromadach galaktyk. Gromady galaktyk tworzą supergromady, które obejmują dziesiątki tysięcy galaktyk. Które miejsce wśród nich zajmuje nasza Droga Mleczna? Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Ogólny plan przestrzeni pokazuje, że nasza Galaktyka jest częścią małej grupy około trzydziestu galaktyk. Nasza Droga Mleczna i Mgławica Andromedy są w niej największe. Ale w większej skali jesteśmy tylko małą częścią supergromady galaktyk zwanej Panną. Obecnie naukowcy opracowują ogólną mapę Wszechświata oraz określają położenie gromad i supergromad galaktyk. To Obserwatorium Apache Point w Nowym Meksyku, w którym znajduje się Sloan Digital Sky Survey. To tylko mały teleskop, ale ma wyjątkową misję. Sloan's Digital Survey tworzy pierwszą mapę 3D gwiaździste niebo. Pozwoli nam to określić dokładne położenie dziesiątek milionów galaktyk. Aby to zrobić, przegląd Sloana poluje na galaktyki daleko poza Drogą Mleczną. Precyzyjnie określa położenie galaktyki, informacja ta zapisana jest na aluminiowych dyskach. - Te aluminiowe dyski mają około 30 cali szerokości i 640 otworów przelotowych, z których każdy jest przeznaczony dla pożądanego obiektu w przestrzeni. Obiekty kosmiczne to galaktyki. Światło z galaktyki przechodzi przez dziurę i dalej wzdłuż kabla światłowodowego. W ten sposób można zarejestrować informacje o odległości i lokalizacji tysięcy galaktyk i nanieść je na trójwymiarową mapę. Dan Long, inżynier w Sloan Digital Sky Survey:- Określamy ich kontury, skład, a także to, jak równomiernie są rozproszone w przestrzeni kosmicznej. Wszystko to jest bardzo ważne dla astronomii, dla zrozumienia praw Wszechświata.

Tutaj widzimy owoce ich pracy: największą istniejącą obecnie trójwymiarową mapę. Mapa pokazuje rzeczy niewidziane wcześniej: całe gromady i supergromady galaktyk. A obraz świata wciąż się poszerza. Widzimy, że supergromady galaktyk tworzą łańcuchy - włókna. Badanie Sloana odkryło jedną o średnicy 1,4 miliarda lat świetlnych. Została nazwana Wielki Mur Sloana. To największa pojedyncza konstrukcja odkryta w historii nauki.

Dan Long, inżynier w Sloan Digital Sky Survey: „Czuje się ogrom tej przestrzeni. Gromady, włókna i każda z tych maleńkich grudek światła to ogromne galaktyki. Nie gwiazdy, ale całe galaktyki, a wokół nich są setki i tysiące. Przegląd Sloana ukazuje geografię galaktyki na dużą skalę. Naukowcy poszli dalej. Zbudowali cały Wszechświat w superpotężnym komputerze. A tutaj nie widać pojedynczych galaktyk, trudno nawet dostrzec ich gromady. Na ekranie widać jedynie supergromady galaktyk tworzące gigantyczną kosmiczną sieć włókien.

Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk: - Jeśli przyjrzysz się uważnie wielkoskalowemu obrazowi przestrzeni, możesz dostrzec wzór włókien, kosmiczną sieć składającą się z galaktyk i ich gromad rozciągających się w tysiącach różnych kierunków. Od tego momentu przestrzeń przypomina swoją strukturą gigantyczną gąbkę. W każdym włóknie znajdują się miliony gromad galaktyk, wszystkie połączone ciemną materią. Ten komputerowy model pokazuje ciemną materię przeświecającą przez splątane włókna. Doktor Andrew Benson, astrofizyk:- Ciemna materia wpływa na położenie galaktyki we Wszechświecie. Spójrz na galaktyki: nie są one rozproszone losowo w przestrzeni. Gromadzą się w małych grupach, co po raz kolejny wskazuje na skalę rozkładu ciemnej materii. Ciemna materia wspiera całą makrostrukturę przestrzeni. Łączy galaktyki w gromady, które z kolei tworzą supergromady. Supergromady są splecione w łańcuchy włókien. Bez ciemnej materii cała struktura kosmosu po prostu się rozpadnie. Oto nasz Wszechświat z bliska.

Gdzieś w głębi tej gigantycznej kosmicznej sieci, w jednym z włókien znajduje się nasza Galaktyka, Droga Mleczna. Istnieje od około 12 miliardów lat i wkrótce umrze w potężnej kosmicznej kolizji. Galaktyki to rozległe królestwa gwiazd. Niektóre z nich to ogromne kule, inne to złożone spirale, ale wszystkie stale się zmieniają. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Kiedy patrzymy na naszą Galaktykę, wydaje nam się, że jest niezmienna i istnieje od zawsze. Ale to nieprawda. Nasza Galaktyka jest w ciągłym ruchu, jej natura zmieniła się w czasie kosmicznym. Galaktyki nie tylko się zmieniają, ale także poruszają. Zdarza się, że galaktyki zderzają się ze sobą, a następnie jedna pochłania drugą. - We Wszechświecie istnieje całe stado różnych galaktyk, które oddziałują i zderzają się ze sobą - z innymi członkami stada.

To jest NGC 2207. Na pierwszy rzut oka wygląda jak ogromna podwójna galaktyka spiralna, ale w rzeczywistości jest to zderzenie dwóch galaktyk. Zderzenie będzie trwało miliony lat, aż w końcu obie galaktyki połączą się w jedną. Podobne zderzenia zdarzają się wszędzie w kosmosie i nasza Galaktyka nie jest wyjątkiem. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Droga Mleczna jest w istocie kanibalem. Swoją obecną formę uzyskała poprzez absorpcję wielu mniejszych galaktyk. Nawet dzisiaj na jego ciele widoczne są małe paski gwiazd dawnych pojedynczych galaktyk, które pozostały bez granic i uzupełniły Drogę Mleczną. Ale to „małe kwiatki” w porównaniu z tym, co nas czeka w przyszłości. Szybko zbliżamy się do galaktyki Andromedy, a to nie wróży dobrze Drodze Mlecznej. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Droga Mleczna zbliża się do Andromedy z prędkością około 400 tys. km na godzinę, co oznacza, że ​​za 5-6 miliardów lat naszej Galaktyki już nie będzie. Doktor TJ Cox, astrofizyk:- Andromeda zbliża się do nas z całą swoją potworną masą. Kiedy galaktyki oddziałują na siebie, każda z nich indywidualnie rozpada się, a ich ciała stopniowo mieszają się i rosną jak kula śnieżna. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Dwie galaktyki rozpoczynają taniec śmierci.

To reprodukcja przyszłej kolizji, przyspieszonej miliony razy. Kiedy dwie galaktyki zderzają się, chmury gazu i pyłu rozlatują się we wszystkich kierunkach. Siła grawitacyjna łączących się galaktyk wyrywa gwiazdy z ich orbit i wrzuca je w ciemne głębiny Wszechświata. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Dzień Sądu Drogi Mlecznej będzie malowniczym obrazem, a zagładę naszej Galaktyki będziemy oglądać z pierwszych rzędów. Stopniowo obie galaktyki będą przechodzić przez siebie, a następnie powrócą, aby połączyć się w jedną całość. Co dziwne, gwiazdy nie zderzą się ze sobą. Nadal są od siebie zbyt daleko. Doktor TJ Cox, astrofizyk:- Gwiazdy po prostu się zmieszają. Prawdopodobieństwo zderzenia dwóch oddzielnych gwiazd jest praktycznie zerowe. Jednak pył i gaz pomiędzy gwiazdami zaczną się nagrzewać. W pewnym momencie zapłoną, a zderzające się galaktyki staną się gorące do białości. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- W pewnym momencie na niebie może wybuchnąć prawdziwy pożar. Doktor TJ Cox, astrofizyk:- Galaktyki Droga Mleczna i Andromeda przestaną istnieć. Pojawi się nowa galaktyka – Melkomeda, która stanie się nową kosmiczną jednostką. Nowa galaktyka Melkomed będzie wyglądać jak ogromna elipsa bez ramion i spiral. Nie będziemy w stanie uciec przed przyszłością. Pytanie brzmi, co przyniesie to planecie Ziemia. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Albo nas wrzucą z powrotem otwarta przestrzeń wraz z fragmentami ramion Drogi Mlecznej lub zostać wessanym do ciała nowej galaktyki. Gwiazdy i planety będą rozproszone po całej galaktyce i poza nią, a dla Ziemi może to być smutny koniec. Wszechświat będzie świadkiem zderzenia galaktyk więcej niż raz. Ale era galaktycznego kanibalizmu również kiedyś się skończy. Galaktyki są domem dla gwiazd, układów słonecznych, planet i księżyców. Galaktyka zapewnia sobie wszystko, czego potrzebuje. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Galaktyki są żywą krwią w ciele Wszechświata. Istniejemy, ponieważ pochodzimy z Galaktyki i wszystko, co widzimy, wszystko, co jest dla nas ważne, dzieje się w Galaktyce. Przy tym wszystkim galaktyki są delikatnymi strukturami spajanymi przez ciemną materię. Naukowcy odkryli kolejną aktywną siłę we Wszechświecie. Nazywa się to ciemną energią. Ciemna energia działa w opozycji do ciemnej materii. Jeśli jedno łączy galaktyki, drugie je od siebie oddziela. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Ciemna energia, o której wiemy dosłownie od dekady, jest dominującą cechą kosmosu i stanowi jeszcze większą tajemnicę. Nie mamy zielonego pojęcia, dlaczego jest to potrzebne. Doktor Andrew Benson, astrofizyk:- Trudno powiedzieć, z czego się składa. Wiemy, że istnieje, ale czym jest i jaką pełni funkcję, pozostaje tajemnicą. Profesor Jeremy Ostriker, astrofizyk:- Ciemna energia to dziwna rzecz. Wygląda na to, że przestrzeń kosmiczna jest pełna maleńkich źródeł, które powodują, że obiekty odpychają się nawzajem. Naukowcy uważają, że w odległej, odległej przyszłości ciemna energia wygra kosmiczną bitwę z ciemną materią, a galaktyki zaczną się rozpadać. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Ciemna energia zniszczy galaktyki. Stanie się tak, gdy inne galaktyki zaczną stopniowo oddalać się od naszej, aż znikną z pola widzenia. A ponieważ galaktyki będą się od siebie oddalać z prędkością większą niż prędkość światła, dosłownie znikną z naszych oczu. Nie dziś, nie jutro, ale być może za biliony lat pozostaniemy w pustym Wszechświecie. Galaktyki staną się samotnymi wyspami na rozległych przestrzeniach kosmicznych. Ale to nie nastąpi bardzo szybko. Dziś Wszechświat kwitnie, a galaktyki stwarzają wszelkie warunki do istnienia życia. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Bez galaktyk nie byłoby mnie tutaj, nie byłoby cię tutaj i życie mogłoby w ogóle nie powstać. Mamy niesamowite szczęście: życie powstało na Ziemi tylko dzięki temu, że nasz maleńki Układ Słoneczny znajduje się w prawej części Galaktyki. Gdybyśmy ustawili się nieco bliżej centrum, nie przeżylibyśmy. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Życie w centrum Galaktyki jest bardzo okrutne i gdyby nasz Układ Słoneczny znajdował się bliżej centrum, promieniowania byłoby tak dużo, że nie bylibyśmy w stanie przetrwać. Mieszkanie zbyt daleko od centrum też nie jest lepsze. Liczba gwiazd na krawędziach Galaktyki gwałtownie maleje. Być może w ogóle nas nie będzie. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Można powiedzieć, że wybraliśmy złoty środek Galaktyki: niedaleko, nie blisko, ale prosto w dziesiątkę. Naukowcy uważają, że ten złoty pas Galaktyki może zawierać miliony gwiazd, a wśród nich prawdopodobnie będą i inne Układy słoneczne, zdolne do podtrzymywania życia. I są w naszej własnej Galaktyce. A jeśli mamy strefę nadającą się do zamieszkania, może ona istnieć również w innych galaktykach. Profesor Andrea Ghez, astronom:- Wszechświat jest ogromny, ciągle zaskakuje nas. Profesor Jeremy Ostriker, astrofizyk:- Za każdym razem, gdy wydaje nam się, że znaleźliśmy odpowiedź na jakieś pytanie, okazuje się, że doprowadziło nas to do jeszcze większego pytania. To budzi zainteresowanie. Nasza rodzima Galaktyka Drogi Mlecznej i inne galaktyki we Wszechświecie stawiają przed nami niekończące się pytania wymagające odpowiedzi i tajemnice, których nikt jeszcze nie odkrył. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Kto by pomyślał 10 lat temu, że uda nam się znaleźć czarną dziurę w centrum Galaktyki? Który astronom jeszcze 10 lat temu wierzyłby w ciemną materię i ciemną energię? Coraz więcej naukowców poświęca swoje badania galaktykom. To w nich kryje się klucz do zrozumienia praw Wszechświata. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:„Czy to nie niesamowite żyć w tym momencie historii kosmosu na tej małej planecie na obrzeżach przypadkowej galaktyki i otrzymywać odpowiedzi na pytania dotyczące Wszechświata od jego początku do samego końca?” Powinniśmy bez końca cieszyć się tą krótką chwilą w promieniach słońca. Galaktyki rodzą się, rozwijają, zderzają i umierają. Galaktyki są supergwiazdami świata nauki. Każdy astronom ma swoich ulubieńców. Profesor Michael Strauss, astrofizyk:- Galaktyka wirowa lub M51. Profesor Jeremy Ostriker, astrofizyk:- Gdybym mógł powiesić go na ścianie, wybrałbym Sombrero Galaxy. Profesor Lawrence Krauss, astrofizyk:- Galaktyka Sombrero, galaktyki pierścieniowe - są bardzo piękne. Profesor Michio (Michio) Kaku, fizyk:- Moją ulubioną galaktyką jest Droga Mleczna. To jest mój ojczysty dom. Mamy szczęście, że Droga Mleczna zapewnia nam wszystko, co potrzebne do życia. Nasz los zależy bezpośrednio od naszej Galaktyki i wszystkich innych galaktyk. Stworzyli nas, nadali kształt naszemu życiu i nasza przyszłość jest w ich rękach.

O tym, że materia we Wszechświecie nie jest rozproszona, lecz skupiona w gigantycznych gromadach gwiazd, naukowcy przypuszczali już w XVIII wieku (I. Kant, W. Herschel), ale ostatecznie przekonali się o tym dopiero na początku XX wieku .

Układy gwiezdne powiązane grawitacją nazywane są galaktykami.

Nasze Słońce jest częścią Drogi Mlecznej (w przeciwnym razie nasza galaktyka jest oznaczona słowem z dużej litery - Galaktyka). Grubość naszej galaktyki wynosi nie więcej niż 1% jej średnicy, to znaczy przypomina kształtem dysk, a dokładniej dwie płyty złożone na krawędziach. Ten składnik Galaktyki nazywany jest gwiazdą dysk. Średnica dysku wynosi 30 kiloparseków (100 000 lat świetlnych), jego grubość wynosi 1000 lat świetlnych, a jego masa przekracza masę Słońca 150 miliardów razy. Wzdłuż dysku biegnie ciemny pasek będący warstwą nieprzezroczystej materii - międzygwiazdowego pyłu i gazu.

Dysk Galaktyki nie ma jasno określonej granicy, podobnie jak atmosfera ziemska nie ma wyraźnej górnej granicy. Jednak w płaszczyźnie tego dysku gęstość gwiazd jest znacznie większa niż poza nim.

Dysk galaktyczny obraca się wokół swojego środka. Obrót Galaktyki następuje zgodnie z ruchem wskazówek zegara, patrząc na Galaktykę z jej bieguna północnego, znajdującego się w gwiazdozbiorze Coma Bereniki. Dysk galaktyczny ma strukturę spiralną, od której pochodzi nazwa tego typu gromad gwiazd – galaktyk spiralnych. Spirale to fale rozchodzące się w kierunku obrotu dysku Galaktyki ze stałą prędkością kątową. Gwiazdy wewnątrz dysku poruszają się po kołowych trajektoriach wokół centrum Galaktyki ze stałą prędkością liniową. Dlatego prędkość kątowa obrotu zależy od odległości od środka i maleje wraz z odległością od niego. Prędkość Słońca, które znajduje się na obrzeżach Galaktyki, wynosi 220-250 km/s.

W centrum dysku Galaktyki znajduje się zgrubienie - rdzeń o średnicy 1300 parseków. Znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca. W jądrze znajduje się bardzo duża koncentracja gwiazd: gęstość gwiazd jest tutaj miliony razy większa niż w pobliżu Słońca. Ale pomimo faktu, że w jądrze koncentruje się tak wiele gwiazd, tak jest przez długi czas Nie można było tego zaobserwować, ponieważ w pobliżu płaszczyzny symetrii Galaktyki znajdują się ogromne ciemne obłoki pyłu, które pochłaniają światło gwiazd. Ukrywają przed nami rdzeń Galaktyki. Dlatego jego badanie stało się możliwe dopiero po stworzeniu odbiorników promieniowania podczerwonego i radiowego, które są pochłaniane w mniejszym stopniu. Swoją drogą badanie naszej rodzimej Galaktyki również jest dla nas trudne, bo jesteśmy w jej wnętrzu - łatwiej jest zbadać dowolny obiekt z zewnątrz. Ponadto Słońce znajduje się w płaszczyźnie dysku gwiazdowego: gęstość materii międzygwiazdowej jest tutaj wysoka, co komplikuje obserwacje ze względu na absorpcję światła.

Oprócz ogromnej liczby gwiazd, w centralnym obszarze Galaktyki znajduje się okrągły jądrowy dysk gazowy o promieniu ponad 1000 lat świetlnych, który składa się głównie z wodoru cząsteczkowego. W samym centrum Galaktyki podejrzewa się istnienie czarnej dziury o masie około miliona mas Słońca.

Drugi składnik Galaktyki, który faktycznie determinuje jej wymiary zewnętrzne, ma kształt kulisty. Nazywa się to aureola. Promień halo jest znacznie większy niż rozmiar dysku - sięga kilkuset tysięcy lat świetlnych. Środek symetrii halo Drogi Mlecznej pokrywa się ze środkiem dysku galaktycznego.

Aureola, podobnie jak dysk, obraca się wokół centrum Galaktyki, ale ze znacznie mniejszą prędkością, ponieważ gwiazdy w halo poruszają się raczej losowo.

Centralna część halo – w promieniu kilku tysięcy lat świetlnych od centrum Galaktyki – jest najgęstsza, tzw. wybrzuszenie(z angielskie słowo wybrzuszenie, oznaczający „pogrubienie”, „obrzęk”).

Oprócz pojedynczych gwiazd Galaktyka zawiera gromady gwiazd. Dzielą się na klastry otwarte, gromady kuliste I stowarzyszenia gwiazd.

Gromady otwarte gwiazd znalezione w pobliżu płaszczyzny galaktycznej, gdzie skupiają się nagromadzenia pyłu i gazu międzygwiazdowego. Obecnie znanych jest ponad 1200 gromad otwartych, z czego szczegółowo zbadano 500. Najbardziej znane z nich to Plejady i Hiady w konstelacji Byka. Całkowita liczba gromad otwartych w Galaktyce może sięgać stu tysięcy, a każda zawiera od kilkuset do kilku tysięcy gwiazd. Ich masa jest niewielka, dlatego pole grawitacyjne nie może ich pomieścić przez długi czas w małej objętości przestrzeni, dlatego gromady otwarte rozpadają się w ciągu miliardów lat.

Gromady kuliste gwiazd wyróżniają się mocno na gwiaździstym tle ze względu na znaczną liczbę znajdujących się w nich gwiazd oraz ich wyraźny, kulisty kształt. Średnica gromad kulistych waha się od 20 do 100 parseków. U zarania ewolucji Galaktyki wokół niej krążyły tysiące gromad kulistych. Wiele z nich uległo zniszczeniu w wyniku zderzeń ze sobą lub z centrum galaktyki. Obecnie w naszej Galaktyce pozostało około 200 gromad kulistych, rozmieszczonych w sferycznym halo. Są to najstarsze formacje w naszej Galaktyce – ich wiek wynosi od 10 do 12 miliardów lat. Wiek gwiazd tworzących gromady kuliste jest bardzo znaczący: przeszły one długą ścieżkę ewolucyjną i stały się gwiazdami neutronowymi lub białymi karłami. Gwiazdy w gromadach kulistych poruszają się po orbitach wokół centrum gromady, a sama gromada z kolei porusza się po orbicie wokół centrum Galaktyki.

Trzeci rodzaj klastrów to stowarzyszenia gwiazd. Są to grupy młodych gwiazd, tzw. stowarzyszenia OB. Mają długość od 15 do 300 parseków i zawierają od kilkudziesięciu do kilkuset młodych gwiazd – gorących, niebieskich olbrzymów i nadolbrzymów. Ponieważ olbrzymy wczesnych typów widmowych szybko przechodzą ścieżkę ewolucji, wszystkie gwiazdy powstały w tym samym czasie i mają niewielki wiek. Istnieją również asocjacje T zawierające gwiazdy zmienne, które znajdują się na najwcześniejszych etapach ewolucji gwiazd.

Najmłodsze gwiazdy (kilkadziesiąt milionów lat), gromady otwarte i asocjacje gwiazd, a także gęste obłoki gazu międzygwiazdowego, w których nadal tworzą się gwiazdy, skupiają się wzdłuż ramion dysku gwiazdowego. Wybuchy supernowych częściej obserwuje się w ramionach spiralnych. Starsze gwiazdy w galaktyce spiralnej, takiej jak nasze Słońce, znajdują się zarówno w ramionach, jak i pomiędzy nimi, tworząc w miarę równomierny rozkład gwiazd na dysku. W przeciwieństwie do halo, gdzie przejawy aktywności gwiazd są niezwykle rzadkie, w gałęziach toczy się energiczne życie, związane z ciągłym przechodzeniem materii z przestrzeni międzygwiazdowej do gwiazd i z powrotem. Aktywne powstawanie gwiazd w ramionach spiralnych wiąże się z większą gęstością znajdującej się w nich materii. Z tego powodu wzrasta średnie ciśnienie na obłokach gazu znajdujących się w przestrzeni międzygwiazdowej. Gdy obłok gazu wchodzi do gęstszej części ramienia spiralnego, zwiększone ciśnienie powoduje, że obłok rozpada się na mniejsze grudki materiału, które mogą skondensować się w gwiazdy. W wyniku tego procesu wewnątrz ramion spiralnych powstają gwiazdy. Zatem ramiona przypominają gigantyczny kosmiczny inkubator, w którym młode gwiazdy znajdują się w pobliżu przedniej granicy ramion. Gwiazdy w dysku galaktycznym nazywane są populacją typu I.

Halo składa się głównie z bardzo starych, słabych małych gwiazd, które powstały we wczesnych stadiach ewolucji Galaktyki - ich wiek wynosi około 12 miliardów lat. Znajdują się one zarówno pojedynczo, jak i w postaci gromad kulistych, obejmujących ponad milion gwiazd. Gwiazdy składowej sferycznej skupiają się w kierunku centrum Galaktyki, a gęstość materiału halo szybko maleje wraz z odległością od niej. Gwiazdy Halo nazywane są populacją typu II.

Przestrzeń między gwiazdami wypełniona jest rozrzedzoną materią, promieniowaniem i pole magnetyczne. Dysk zawiera szczególnie dużo pyłu międzygwiazdowego o temperaturze 15–25 K, który powstał w wyniku życia gwiazd. Średni promień ziaren pyłu to ułamek mikrometra. Obecnie uważa się, że ziarna pyłu składają się z mieszaniny cząstek żelaza i krzemianu pokrytych otoczką cząsteczek organicznych i lodu. Całkowita masa pyłu stanowi zaledwie 0,03% całkowitej masy Galaktyki, ale jego całkowita jasność stanowi 30% jasności gwiazd i całkowicie determinuje promieniowanie Galaktyki w zakresie podczerwieni.

Analiza ruchu ciał w Galaktyce wykazała, że ​​jej masa powinna być o rząd wielkości większa od tej, którą wyznaczamy z obiektów widzialnych. Oznacza to, że oprócz halo, zgrubienia i dysku, w których znajdują się gwiazdy i gaz, istnieje ogromne ilości niewidzialna materia, która objawia się jedynie w oddziaływaniu grawitacyjnym, ale nie jest wykrywana przez żadne instrumenty. Nazywano ją ciemną materią. Dysk i halo Galaktyki zanurzone są w koronie ciemnej materii, której rozmiar i masa są 10 razy większe niż rozmiar dysku i masa widzialnej materii Galaktyki. Ciemna masa istnieje nie tylko w naszej Galaktyce, ale także w przestrzeni międzygalaktycznej. Natura ukrytej masy we Wszechświecie jest wciąż niejasna – wciąż nie wiemy, z czego jest zbudowana.