Что такое Млечный Путь?

Если посмотреть на небо в ясную безлунную ночь, подальше от городских огней, то можно увидеть звёздное небо во всей его красе. Его примечательным объектом является широкая светлая полоса, тянущаяся с запада на восток и являющаяся скоплением огромного числа звёзд и ярких туманностей. Эта полоса древними греками была названа Галактикой, что переводится как «млечный» или «молочный». Мы же с вами эту полосу называем Млечным Путём. Он проходит через оба полушария по большому кругу небесной сферы.

«Молочная река, текущая через Вселенную» – говорили наши предки. Что ж, такая трактовка Млечного Пути была не лучше, но и не хуже других до 1610 года, когда Галилей разглядел его в телескоп. Он обнаружил, что Млечный Путь не имеет с молоком ничего общего. Что он состоит из колоссального количества тусклых звёзд, которые объединяются в одно огромное расплывчатое облако. Таким образом, телескоп позволил значительно продвинуться в деле изучения космоса в целом и Млечного Пути в частности.

Галактики – это основные структурные элементы («кирпичики») Вселенной. И Млечный Путь среди них – «кирпичик» очень приличного размера. Он содержит почти всё, что можно увидеть невооружённым глазом. И очень много такого, что увидеть нельзя, – от Земли и Солнечной системы до звёзд из окрестностей Солнца, видимых звёзд созвездий и всех звёзд, которые вместе создают в ночном небе картину молочной реки. Помимо этого, Млечный Путь содержит почти все туманности, которые можно увидеть без телескопа (например, туманность Лагуна и туманность Розетка), и множество других, которые невооружённым глазом увидеть не получиться.

Некоторые участки, такие как Большой Провал, кажутся более тёмными, поскольку свет с тех направлений перекрывается облаками межзвёздной пыли. Все вместе они образуют гигантскую гравитационно-связанную систему тел – Галактику. Из числа этих объектов в состав Галактики не входит лишь три объекта, которые можно увидеть невооружённым глазом. Это Большое и Малое Магеллановы Облака. И слабо заметное туманное пятно, видимое в созвездии Андромеды и напоминающее по форме пламя свечи – туманность Андромеды.

Линия, идущая вдоль середины Млечного Пути, была названа галактическим экватором.

Первая попытка построить модель нашей Галактики принадлежит Уильяму Гершелю. В 70-ых годах XVIII века он решил выборочно посчитать количество звёзд в разных направлениях от галактического экватора. Его подсчёты показали, что число звёзд резко убывает по обе стороны от галактической плоскости. Тогда он предположил, что слабые звёзды Млечного Пути вместе с более яркими образуют единую звёздную систему, по форме напоминающую диск конечных размеров.

В 1923 году в туманности Андромеды были обнаружены несколько ярких цефеид. Цефеиды – это обширный класс ярких пульсирующих переменных звёзд-сверхгигантов и гигантов классов F и G. Они являются своеобразными «маяками» Вселенной», так как по известному из наблюдений периоду пульсации можно расстояние до них.

Так вот, оказалось, что туманность Андромеды располагается от нас на расстоянии немногим более 2 миллионов световых лет. Это дало учёным основание предполагать, что это не просто туманность, а другая звёздная система, подобная нашей.

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

Согласно современным представлениям, наша Галактика имеет форму плоского линзообразного диска. Звёздный диск Галактики имеет структуру в виде спиральных ветвей – рукавов. Плотность газа в рукавах в несколько раз превышает плотность в остальных частях диска, а также именно там наиболее активно происходит звёздообразование.

Расположение, длина и даже количество спиральных рукавов ещё точно не определены. Но чаще всего считается, что в Млечном Пути четыре крупных спиральных рукава: два главных – рукав Центавра и рукав Персея, и два вторичных – рукав Наугольника и рукав Стрельца. Помимо крупных рукавов, выделяются и более мелкие подобные образования, как, например, рукав Ориона, также называемый Местным рукавом.

В центре нашей галактики находится место, которое называется (как вы уже догадались) галактическим центром. А в самом центре (то есть в центре этого центра) – галактическая выпуклость (или балдж). Это приблизительно сферическое образование, содержащее миллионы, в основном, оранжевых и красных звёзд. Их возраст, чаще всего, превышает 7 миллиардов лет. Однако встречаются в балдже и более молодые звёзды, некоторые из которых моложе 500 миллионов лет.

Вообще форму нашей галактики можно сравнить с двумя яичницами, сложенными желтками наружу. Белок – это галактический диск, а образующие сферическую структуру желтки, – выпуклость в центре диска.

В Млечном Пути также присутствует бар (или перемычка) – вытянутая структура в центральной части диска. Он представляет собой уплотнение из звёзд и газа.

Также в Млечном Пути вокруг нашей Солнечной системы расположен пояс Гулда – кольцеобразная структура, содержащая большое количество очень молодых массивных звёзд возрастом 10–30 миллионов лет и газа. Существует также доказательство существования подобных поясов в других галактиках.

В центральной части Галактики располагается её ядро, скрытое от нас плотными газопылевыми облаками и звёздами. Ядро представляет собой сверхмассивную чёрную дыру, окружённую горячим радиоизлучающим газовым облаком. По оценкам, масса галактического ядра более чем в четыре миллиона раз больше массы Солнца (4,3 млн M_⊙). А масса всей Галактики оценивается примерно в полтриллиона масс Солнца.

Часть звёзд нашей Галактики не входит в состав диска, а образует его сферическую составляющую – звёздное гало. Оно имеет сферическую форму и состоит в основном из очень старых звёзд (возрастом более 12 миллиардов лет), разрежённого горячего газа и тёмной материи. Гало выходит за пределы Галактики на 5–10 тысяч световых лет.

Основными структурными составляющими нашей звёздной системы являются звёздные скопления. Так принято называть гравитационно-связанные группы звёзд, которые имеют общее происхождение и движутся в поле тяготения Галактики как одно целое.

По внешнему виду они делятся на две группы: рассеянные и шаровые скопления.

Рассеянное звёздное скопление – это не имеющая правильной формы сравнительно неплотная группа, содержащая от нескольких десятков до нескольких тысяч звёзд, образованных из одного молекулярного облака и имеющих примерно одинаковый возраст.

В нашей Галактике обнаружено более 1200 рассеянных скоплений вблизи галактического центра. Однако учёные полагают, что это лишь маленькая толика всех рассеянных скоплений Галактики. Типичный возраст рассеянных скоплений оценивается в несколько сотен миллионов лет. А состоят они в основном из бело-голубых звёзд главной последовательности.

Самыми известными рассеянными скоплениями, видными невооружённым глазом, являются Плеяды, Гиады, Ясли и Скопление Альфа Персея. А вот Скопление Дикая Утка, расположенное в созвездии Щита́, можно увидеть лишь в телескоп или бинокль.

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

Шаровые скопления в Млечном Пути – это старые объекты (красные гиганты и сверхгиганты), возрасты которых составляют 11―13 миллиардов лет. Они образуют протяжённое гало вокруг центра Галактики, сильно концентрируясь к нему. На 2024 год в Млечном Пути известно всего 158 шаровых скоплений.

В июне 2011 года стало известно об открытии нового класса скоплений в созвездии Лиры (NGC 6791), который сочетает в себе признаки и шаровых, и рассеянных скоплений.

Группы звёзд, которые не связаны силами гравитации, или слабосвязанных молодых звёзд, объединённых общим происхождением, называют звёздными ассоциациями.

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

Пространство между звёздами нашей Галактики заполнено разрежённой межзвёздной средой, которая сосредоточена в диске и практически полностью (99 %) состоит из газа – преимущественно водорода и гелия. К межзвёздной среде также относят электромагнитное поле, космические лучи и гипотетическую (то есть предполагаемую) тёмную материю.

Одна из заметных составляющих Галактики – это эмиссионные (самосветящиеся) туманности. В них присутствует множество молодых ярких звёзд, которые формируются в таких областях и ионизуют окружающий их газ, из-за чего он светится. Самосветящиеся туманности концентрируются в спиральных рукавах, хотя встречаются и в пространстве между ними.

Планетарные туманности имеют внешнее сходство с туманностями других видов и светятся за счёт ионизации их газа. Они представляют собой остатки звёзд, которые завершили свою эволюцию и сбросили внешние оболочки. Они наблюдаются в разных частях диска и во внутренних областях гало.

Кроме туманностей в нашей Галактике можно обнаружить и остатки сверхновых звёзд. По сравнению с планетарными туманностями, масса газа в них больше, они быстрее расширяются и меньше времени видны.

Вот какая интересная наша Галактика – Млечный Путь. А где же мы в ней? Примерно вот здесь – на окраине рукава Ориона – одного из Местных галактических рукавов, находящегося между рукавами Стрельца и Персея (практически на равном расстоянии от центра Галактики и её края).

Вокруг галактического центра наша Солнечная система обращается со скоростью около 254 км/с и совершает полный оборот примерно за 230 миллионов лет.