Структура нашей галактики “Млечный Путь”: история изучения

Яку структуру має наша галактика Чумацький шлях?

Узнайте какая структура нашей галактики Млечный Путь. То, что мы внутри ее, далеко не плюс, а представляет сложный вызов для ее изучения.     

Если бы мы смогли лишь немного выйти за ее пределы, и осмотреть ее, процесс изучения Млечного пути был бы легче.

Структура нашей галактики: история изучения

Гершель измеряет галактику

В 1785 г. Уильям Гершель сделал первое важное открытие о том, какую структуру имеет наша галактика Млечный путь. С помощью большого телескопа, который он построил, Уильям и его сестра Каролина подсчитали звезды в разных направлениях неба. Они обнаружили, что большинство звезд, которые они могли видеть, лежат в сплющенной структуре, и количество звезд примерно одинаково в любом направлении вокруг этой структуры. Итак, Гершель пришел к выводу, что звездная система, к которой принадлежит Солнце, имеет форму диска или колеса, и Солнце должно находиться у середины этого колеса.     

Структура нашей галактики "Млечный Путь"
Структура нашей галактики “Млечный Путь”

Уильям Гершель (1738-1822) и Кэролайн Гершель (1750-1848): Уильям Гершель – немецкий музыкант, эмигрировал в Англию и занимался астрономией в свободное время. Он открыл планету Уран, построил несколько больших телескопов и совершил измерения места Солнца в Галактике, движения Солнца в космосе и сравнительной яркости звезд.   

Чтобы понять, почему Гершель пришел к такому выводу, представьте, что вы член группы, которая стоит во время перерыва на футбольном матче. Если подсчитать участников группы, которых вы видите в разных направлениях, и каждый раз получать примерно одинаковое количество, вы можете сделать вывод, что группа расположилась в круговой схеме с вами в центре. Поскольку вы не видите членов группы над собой или под землей, вы знаете, что круг, сделанное группой, гораздо уже, чем шире.  

Гершель измеряет галактику
Гершель измеряет галактику

Сейчас мы знаем, что Гершель был прав на счет формы нашей системы, но ошибался относительно того, где находится Солнце в диске. Мы живем в запыленной Галактике. Поскольку межзвездная пыль поглощает свет звезд, Гершель мог видеть только те звезды, которые находятся примерно 6000 световых лет от Солнца. Сегодня мы знаем, что это очень маленький участок всего диска звезд диаметром 100 000 световых лет, что составляет нашу Галактику.    

Харлоу Шепли: звездный картограф

К началу 1900-х годов астрономы приняли на веру вывод Гершеля о том, что Солнце находится вблизи центра Галактики. Открытие настоящего размера Галактики и нашего фактического местонахождения произошло в основном усилиями Харлоу Шепли.   

Интересные факты об астрономии: таинственные загадки

В 1917 году он изучал меняющиеся звезды созвездия Лиры. Сравнивая известную внутреннюю светимость этих звезд с тем, насколько яркими они оказываются на самом деле, Шепли мог подсчитать, насколько они далеки от нас. (Вспомните, что именно расстояние заставляет звезды выглядеть тусклее, чем они были бы «вблизи», и яркость угасает с увеличением расстояния). Знание расстояния до любой звезды в скоплении затем укажет нам на расстояние до самого скопления.   

Харлоу Шепли и Эйнштейн
Харлоу Шепли и Эйнштейн

Шаровидные скопления можно найти в регионах, свободных от межзвездной пыли, и поэтому их можно увидеть на очень больших расстояниях. Когда Шейпли измерял расстояния и направления 93 шаровых скоплений, чтобы нанести на карту их положения в пространстве, он обнаружил, что скопление распределены в сферическом объеме, центр которого находится не на Солнце, а в отдаленной точке вдоль Млечного Пути в направлении Стрельца. Затем Шейпли выразил смелое предположение, подтвержденное многими другими наблюдениями с тех пор, что точка, на которой сосредоточена система шаровых скоплений, является также центром всей Галактики.  

Работа Шапли раз и навсегда показала, что наша звезда не имеет особого места в Галактике. Мы находимся в унылому районе Млечного Пути, и являемся только одной из 200-400 миллиардов звезд, которые обводят удаленный центр нашей Галактики. 

Родившись в 1885 году на ферме в Миссури, Харлоу Шапли сначала бросил школу. Он учился дома и в 16 лет устроился на должность репортера газеты, где освещал криминальные истории. Разочарованный отсутствием возможностей роста для того, кто не закончил среднюю школу, Шепли вернулся и закончил шестилетнюю программу средней школы только за два года.  

В 1907 году, в возрасте 22 лет, он уехал в Университет Миссури, намереваясь изучать журналистику, но обнаружил, что школа журналистики не откроется в течение года. Листая каталог колледжа (так он рассказал позже), он случайно увидел “Астрономию” среди предметов, начинающихся с “А.” Вспомнив о своем детский интерес к звездам, он решил изучать астрономию в течении следующего года.  

После окончания Шейпли получил стипендию для аспирантуры в Принстоне и начал сотрудничать с блестящим Генри Норрисом Расселом. Своей кандидатской диссертацией Шепли внес большой вклад в методы анализа поведения затемненных двоичных звезд. Он также смог показать, что меняющиеся звезды цефеид – это не двоичные системы, как тогда думали некоторые люди, а отдельные звезды, которые пульсируют с завидной регулярностью.    

Пораженный работой Шейпли, Джордж Эллери Хейл предложил ему должность в обсерватории Маунт-Вилсон, где юноша воспользовался чистым горным воздухом и 60-дюймовым телескопом, чтобы осуществить свое новаторское исследование переменных звезд в шаровых скоплениях.

Структура нашей галактики
Структура нашей галактики

Впоследствии Шейпли принял руководство обсерватории Гарвардского колледжа, и в течение следующих 30 лет он и его сотрудники сделали вклад во многие области астрономии, включая исследования соседних галактик, открытие карликовых галактик, обзор распределения галактик во Вселенной и многое другое.

 Он написал серию нетехнических книг и статей и стал известен как один из самых эффективных популяризаторов астрономии. Шейпли любил читать лекции по всей стране, в том числе во многих маленьких колледжах, где студенты и преподаватели редко сталкивались с учеными такого уровня.  

Во время Второй мировой войны Шапли помогал спасать многих ученых и их семьи из Восточной Европы; позже он помог основать ЮНЕСКО, Организацию Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры. 

Он написал брошюру ” Наука с корабля” про мужчин и женщин в вооруженных службах, которым пришлось провести много недель на транспортных судах в Европу. А в трудный период 50-х годов, когда комитеты конгресса начали свою «охоту на ведьм» на сторонников коммунизма (в том числе таких либеральных лидеров, как Шапли), он выступил настойчиво и бесстрашно в защиту свободы мысли и выражения. Он был очарован поведением муравьев и писал научные работы о них, а также о галактиках.       

Когда он умер в 1972 году, Шапли был признан одной из главных фигур современной астрономии, “Коперником ХХ века”, который составил карту стркутуры нашей галактики Млечный Путь и показал нам наше место в Галактике.

Диски и ореолы

С помощью современных приборов астрономы теперь могут проникнуть в «смог» Млечного Пути, изучая радио- и инфракрасные излучения из отдаленных частей Галактики и достаточно точно определять какая структура нашей галактики. Измерения на этих длинах волн (а также наблюдение за другими галактиками, подобными нашей) дали хорошее представление о том, как бы выглядел Млечный Путь, если бы мы могли наблюдать его состроны.     

Самая яркая часть нашей Галактики состоит из тонкого кругового вращающегося диска звезд, распределенного по региону диаметром около 100 000 световых лет и толщиной около 1 000 световых лет. (Учитывая, насколько тонкий диск, возможно, компакт-диск является более уместным аналогией, чем колесо.) Кроме звезд, пыль и газ, из которых образуются звезды, также находятся в тонком диске Галактики. 

Звезды, газ и пыль не распределяются равномерно по всему диску, а концентрируются в центральной полосе и ряде спиральных рукавов. Последние инфракрасные наблюдения подтвердили, что центральная полоса состоит в основном из старых желто-красных звезд. 

Две главные спиральные мышцы, будто, соединяются с концами бруска. Их выделяет синий свет от молодых горячих звезд. Мы знаем много других спиральных галактик, которые также имеют центральную зрительную концентрацию звезд в центральных областях; по этой причине их называют спиральными. Солнце расположено примерно на полпути между центром Галактики и краем диска и лишь около 70 световых лет над центральной плоскостью.         

Наш тонкий диск с молодыми звездами, газом и пылью заложен в более толстый, но более диффузный диск старых звезд; этот толстый диск простирается примерно на 3000 световых лет выше и ниже средней плоскости тонкого диска и содержит только около 5% столько массы, сколько тонкий диск. 

Близко к галактическому центру (примерно 10 000 световых лет), звезды образуют центральную выпуклость.   

Тот факт, что большая часть выпуклости заслоняется пылью, затрудняет определение ее формы. Долгое время астрономы предполагали, что она сферическая. Однако инфракрасные изображения и другие данные свидетельствуют о том, что выпуклость примерно в два раза длиннее, чем шире, и по форме напоминает арахис. Взаимосвязь между этой вытянутой внутренней выпуклостью и другими звездами остается неопределенной. В самом центре выпуклости находится огромная концентрация вещества, о которой мы поговорим далее.    

В нашей Галактике тонкие и толстые диски и выпуклость встроенные в сферический ореол очень старых, слабых звезд, которые простираются на расстояние не менее 150 000 световых лет от галактического центра. Большинство шаровых скоплений также находятся в этом ореоле.     

Галактика Млечный путь
Галактика Млечный путь

Масса Млечного Пути распространяется еще дальше на расстояние не менее 200 000 световых лет от центра Галактики. Этой невидимой массе дали название темная материя, поскольку она не излучает света и не может быть видна телескопом. 

Ее состав неизвестен, и ее можно обнаружить только благодаря ее гравитационному воздействию на движение света, которое мы можем увидеть. Мы знаем, что этот обширный ореол темного вещества существует из-за его влияние на орбиты отдаленных скоплений звезд и других карликовых галактик, которые связаны с нашей Галактикой.         

Астрономам очень помогло открытие, что наша галактика не уникальна по своим характеристикам. Во Вселенной есть много других плоских спиралевидных островов звезд, газа и пыли. 

Например, Млечный Путь чем-то напоминает галактику Андромеду, которая находится на расстоянии около 2,3 миллиона световых лет и является нашей ближайшей соседней гигантской спиральной галактикой. Диагностические наблюдения соседних галактик, похожих на нашу, имеют жизненно важное значение для нашего понимания свойств Млечного Пути.    

Малые тела Солнечной системы: астероиды, кометы, метеоры …

Наша галактика в мифах и легедах

Для большинства из нас, живущих в двадцать первом веке, Галактика Млечный Путь является неуловимым зрелищем. Мы должны оставить наши хорошо освещенные дома и улицы и выйти за пределы наших городов и пригородов в менее населенную среду. Как только световое загрязнение утихнет к незначительному уровню, Млечный Путь можно легко заметить в ясные безлунные ночи.     

Млечный Путь особенно яркий в конце лета и в начале осени в Северном полушарии. Лучшие места для осмотра Млечного Пути находятся в наших национальных и государственных парках, где жилые и промышленные застройки сведены к минимуму.   

До появления электрического или даже газового освещения люди полагались на кратковременные костры, чтобы осветлить свои дома и дороги. Следовательно, их ночное небо, как правило, было гораздо темнее. Столкнувшись с бесчисленными звездными узорами и великолепными полосами рассеянного света Млечного Пути, люди всех культур придумывали мифы, чтобы понять все это.  

Некоторые из древнейших мифов, касающихся Млечного Пути, поддерживаются австралийскими коренными жителями через наскальный рисунок и усные пересказы. Считается, что это наследие насчитывает десятки тысяч лет, когда аборигены «мечтали» о космосе. Млечный Путь сыграл центральную роль арбитра Мировоздания. Приобретя форму большой змеи, галактика сочеталась с земной змеей и тем самым создали они всех существ на Земле.   

Древние греки рассматривали Млечный Путь как брызги молока, которое разлилось из груди богини Геры. В этой легенде Зевс тайно приложил своего сына Геракла к груди Геры, пока она спала, чтобы дать ему его бессмертную силу. Когда Гера проснулась и обнаружила Геракла, она оттолкнула его, заставив молоко распылиться в космосе.  

Китайцы рассматривали Млечный Путь как “серебряную реку”, которая была создана для того, чтобы разделить двух влюбленных. К востоку от Млечного Пути Чжи Ну, девушка-ткачиха, которую отождествляли с яркой звездой Вегой в созвездии Лиры. К западу от Млечного Пути – ее любимый Ниу Ланг, пастух, который был связан со звездой Альтаир в созвездии Орла. 

Их разлучила на противоположных сторонах Млечного Пути мать Чжи Ну, Царица Неба, после того, как услышала об их тайном браке и рождении двоих детей. Однако раз в год им разрешается воссоединяться. На седьмой день седьмого лунного месяца (который обычно совпадает с августом) они встречаются на мосту через Млечный Путь, который делают тысячи сорок.        

Для индейцев кечуа Андского Перу Млечный Путь рассматривался как небесная обитель всевозможных космических существ. Вдоль Млечного Пути размещены бесчисленные темные пятна, которые они идентифицировали с куропатками, ламами, лягушкой, змеей, лисой и другими животными. Ориентация кечуа на темные регионы, а не на сияющую полосу звездного света, кажется, является уникальной среди всех создателей мифов.   

Среди финнов, эстонцев и соседних североевропейских культур Млечный Путь рассматривается как «путь птиц» на ночном небе. Отметив, что птицы сезонно мигрируют по маршруту с севера на юг, они отождествили это с Млечным Путем. Недавние научные исследования показали, что на самом деле птицы этого региона используют Млечный Путь как руководство для своих ежегодных миграций.  

Сегодня мы рассматриваем Млечный Путь как нашу галактическую обитель, где на большой сцене разыгрываются рождения звезд и их смерти, и где различные планеты вращаются вокруг своих звезд. 

РЕЗЮМЕ: струкутура нашей галактики Млечный путь

Галактика Млечного Пути состоит из тонкого диска, содержащего пыль, газ и молодые и старые звезды; сферического ореола, который содержит популяции очень старых звезд, включая меняющиеся звезды и шаровые скопления звезд; толстого, более диффузного диска со звездами; выпуклости арахисовой формы из старых звезд вокруг центра; и сверхмассивной черной дыры в центре. Солнце расположено примерно в 26 000 световых лет от центра.     

Источник: https://courses.lumenlearning.com 

Подібні новини

Leave a Comment