Яку структуру має наша галактика Чумацький шлях?

Яку структуру має наша галактика Чумацький шлях?

Дізнайтеся яку структуру має наша галактика. Чумацький Шлях оточує нас, і ви можете подумати, що її легко вивчити, тому що вона так близько. Однак сам факт, що ми всередині її, представляє складний виклик. 

Якби ми змогли лише трохи вийти за її межі, та оглянути її, процес вичення Чумацького шляху був би легшим.

Яку структуру має наша галактика: історія вивчення

Гершель вимірює галактику

У 1785 р. Вільям Гершель зробив перше важливе відкриття про те, яку структуру має наша галактика Чумацький шлях. За допомогою великого телескопа, який він побудував, Вільям та його сестра Кароліна підрахували зірки в різних напрямках неба. Вони виявили, що більшість зірок, які вони могли бачити, лежать у сплюснутій структурі, і що кількість зірок приблизно однакова в будь-якому напрямку навколо цієї структури. 

Що таке світловий рік та які є йому альтернативи? 

Отже, Гершель дійшов висновку, що зоряна система, до якої належить Сонце, має форму диска або колеса, і що Сонце повинно знаходитися біля середини колеса.  

Яку структуру має наша галактика Чумацький шлях?
Яку структуру має наша галактика Чумацький шлях?

Вільям Гершель (1738–1822) та Керолайн Гершель (1750–1848): Вільям Гершель – німецький музикант, який емігрував до Англії та займався астрономією у вільний час. Він відкрив планету Уран, побудував кілька великих телескопів і здійснив вимірювання місця Сонця в Галактиці, руху Сонця в космосі та порівняльної яскравості зірок. 

Щоб зрозуміти, чому Гершель дійшов такого висновку, уявіть, що ви член групи, яка стоїть під час перерви на футбольному матчі. Якщо підрахувати учасників групи, яких ви бачите в різних напрямках, і кожного разу отримувати приблизно однакову кількість, ви можете зробити висновок, що група розташувалась у круговій схемі з вами в центрі. Оскільки ви не бачите членів групи над собою чи під землею, ви знаєте, що коло, зроблене групою, набагато вужче, ніж широке.

Гершель вимірює галактику
Гершель вимірює галактику

Зараз ми знаємо, що Гершель мав рацію щодо форми нашої системи, але помилявся щодо того, де знаходиться Сонце в диску. Ми живемо в запиленій Галактиці. Оскільки міжзоряний пил поглинає світло зірок, Гершель міг бачити лише ті зірки, які перебувають приблизно 6000 світлових років від Сонця. Сьогодні ми знаємо, що це дуже маленька ділянка всього диска зірок діаметром 100 000 світлових років, що становить нашу Галактику. 

Дізнайтеся про планети гіганти та їх характеристики

Харлоу Шеплі: зоряний картограф

До початку 1900-х років астрономи сприйняли на віру висновок Гершеля про те, що Сонце знаходиться поблизу центру Галактики. Відкриття справжнього розміру Галактики та нашого фактичного місцезнаходження відбулося в основному зусиллями Харлоу Шеплі. 

У 1917 році він вивчав мінливі зірки Ліри. Порівнюючи відому внутрішню світність цих зірок з тим, наскільки яскравими вони виявляються, Шеплі міг підрахувати, наскільки вони далекі від нас. (Згадайте, що саме відстань змушує зірки виглядати тьмянішими, ніж вони були б «зблизька», і що яскравість згасає із збільшенням відстані в квадраті.) Знання відстані до будь-якої зірки в скупченні потім повідомляє нам відстань до самого скупчення. 

Харлоу Шеплі та Ейнштейн
Харлоу Шеплі та Ейнштейн

Кулясті скупчення можна знайти в регіонах, вільних від міжзоряного пилу, і тому їх можна побачити на дуже великих відстанях. Коли Шейплі вимірював відстані та напрямки 93 кулястих скупчень, щоб нанести на карту їх положення в просторі, він виявив, що скупчення розподілені у сферичному об’ємі, центр якого знаходиться не на Сонці, а у віддаленій точці вздовж Чумацького Шляху в напрямок Стрільця. Потім Шейплі висловив сміливе припущення, підтверджене багатьма іншими спостереженнями з тих пір, що точка, на якій зосереджена система кульових скупчень, є також центром всієї Галактики.

Робота Шаплі раз і назавжди показала, що наша зірка не має особливого місця в Галактиці. Ми знаходимося в невиразному районі Чумацького Шляху, лише одна з 200-400 мільярдів зірок, які обводять віддалений центр нашої Галактики.

Народившись в 1885 році на фермі в Міссурі, Харлоу Шаплі спочатку кинув школу. Він навчався вдома і у 16 ​​років влаштувався на посаду репортера газети, де висвітлював кримінальні історії. Розчарований відсутністю можливостей росту для того, хто не закінчив середню школу, Шеплі повернувся назад і закінчив шестирічну програму середньої школи лише за два роки.

У 1907 році, у віці 22 років, він поїхав до Університету Міссурі, маючи намір вивчати журналістику, але виявив, що школа журналістики не відкриється протягом року. Гортаючи каталог коледжу (або так він розповів пізніше), він випадково побачив “Астрономію” серед предметів, що починаються з “А.” Згадавши про свій дитячий інтерес до зірок, він вирішив вивчати астрономію наступного року.

Цікаві факти про астрономію: які найбільші загадки 

Після закінчення Шейплі отримав стипендію для аспірантури в Принстоні і почав співпрацювати з блискучим Генрі Норрісом Расселом. Для своєї кандидатської дисертації Шеплі зробив великий внесок у методи аналізу поведінки затемнених двійкових зірок. Він також зміг показати, що мінливі зірки цефеїд – це не двійкові системи, як тоді думали деякі люди, а окремі зірки, які пульсують із вражаючою регулярністю.  

Вражений роботою Шейплі, Джордж Еллері Хейл запропонував йому посаду в обсерваторії Маунт-Вілсон, де юнак скористався чистим гірським повітрям і 60-дюймовим відбивачем, щоб здійснити своє новаторське дослідження змінних зірок у кульових скупченнях.

Яку структуру має наша галактика

Згодом Шейплі прийняв керівництво обсерваторії Гарвардського коледжу, і протягом наступних 30 років він та його співробітники зробили внесок у багато областей астрономії, включаючи дослідження сусідніх галактик, відкриття карликових галактик, огляд розподілу галактик у Всесвіті та багато іншого. Він написав серію нетехнічних книг і статей і став відомим як один з найефективніших популяризаторів астрономії. Шейплі любив читати лекції по всій країні, в тому числі в багатьох менших коледжах, де студенти та викладачі рідко стикалися з науковцями такого рівня.

Найбільший астероїд Сонячної системи: чи це Церера?

Під час Другої світової війни Шаплі допомагав рятувати багатьох вчених та їхні сім’ї зі Східної Європи; пізніше він допоміг заснувати ЮНЕСКО, Організацію Об’єднаних Націй з питань освіти, науки та культури. Він написав брошуру “Наука з корабля” для чоловіків і жінок у збройних службах, яким довелося провести багато тижнів на транспортних суднах до Європи. А у важкий період 50-х років, коли комітети конгресу розпочали своє «полювання на відьом» на прихильників комунізму (у тому числі таких ліберальних лідерів, як Шаплі), він виступив наполегливо і безстрашно на захист свободи думки та вираження поглядів. Він був захоплений поведінкою мурах і писав наукові праці про них, а також про галактики.  

Коли він помер у 1972 році, Шаплі був визнаний однією з головних фігур сучасної астрономії, “Коперником ХХ століття”, який склав карту яку структуру має наша галактика Чумацький Шлях та показав нам наше місце в Галактиці.

Диски та ореоли

За допомогою сучасних приладів астрономи тепер можуть проникнути в «смог» Чумацького Шляху, вивчаючи радіо- та інфрачервоні випромінювання з віддалених частин Галактики та досить точно визначати яку структуру має наша галактика. Вимірювання на цих довжинах хвиль (а також спостереження за іншими галактиками, подібними до нашої) дали нам гарне уявлення про те, як би виглядав Чумацький Шлях, якби ми могли спостерігати його здалеку.  

Найяскравіша частина Галактики складається з тонкого кругового обертового диска зірок, розподіленого по регіону діаметром близько 100 000 світлових років і товщиною близько 1000 світлових років. (Враховуючи, наскільки тонкий диск, можливо, компакт-диск є більш доречною аналогією, ніж колесо.) Окрім зірок, пил і газ, з яких утворюються зірки, також знаходяться в основному в тонкому диску Галактики. Маса міжзоряної речовини становить близько 15% маси зірок на цьому диску.  

Зірки, газ і пил не розподіляються рівномірно по всьому диску, а концентруються в центральній смузі та ряді спіральних рукавів. Нещодавні інфрачервоні спостереження підтвердили, що центральна смуга складається в основному зі старих жовто-червоних зірок. Два головних спіральних рамена, здається, з’єднуються з кінцями бруска. Їх виділяє синє світло від молодих гарячих зірок. Ми знаємо багато інших спіральних галактик, які також мають центральну зорову концентрацію зірок у центральних областях; з цієї причини їх називають спіральними. Сонце розташоване приблизно на півдорозі між центром Галактики і краєм диска і лише близько 70 світлових років над центральною площиною.  

Малі тіла Сонячної системи: астероїди, комети, метеори…

Наш тонкий диск із молодими зірками, газом та пилом закладений у більш товстий, але більш дифузний диск старих зірок; цей товстіший диск простягається приблизно на 3000 світлових років вище і нижче середньої площини тонкого диска і містить лише приблизно 5% стільки маси, скільки тонкий диск.

Близько до галактичного центру (протягом приблизно 10 000 світлових років), зірки більше не приурочені до диска, а утворюють центральну опуклість. Коли ми спостерігаємо за видимим світлом, ми можемо побачити зірки в опуклості лише в тих рідкісних напрямках, де зоряного пилу буває відносно мало. 

Той факт, що більша частина опуклості затуляється пилом, ускладнює визначення її форми. Довгий час астрономи припускали, що він сферичний. Однак інфрачервоні зображення та інші дані свідчать про те, що опуклість приблизно в два рази довша, ніж широка, і за формою нагадує арахіс. Взаємозв’язок між цією витягнутою внутрішньою опуклістю і більшою смугою зірок залишається невизначеною. У самому центрі ядерної опуклості знаходиться величезна концентрація речовини, про яку ми поговоримо далі.

У нашій Галактиці тонкі та товсті диски та ядерна опуклість вбудовані у сферичний ореол дуже старих, слабких зірок, що простягається на відстань щонайменше 150 000 світлових років від галактичного центру. Більшість кульових скупчень також знаходяться в цьому ореолі.  

Галактика Чумацький шлях
Галактика Чумацький шлях

У нашій Галактиці тонкі та товсті диски та ядерна опуклість вбудовані у сферичний ореол дуже старих, слабких зірок, що простягається на відстань щонайменше 150 000 світлових років від галактичного центру. Більшість кульових скупчень також знаходяться в цьому ореолі.  

Маса Чумацького Шляху поширюється ще далі на відстань щонайменше 200 000 світлових років від центру Галактики. Цю невидиму масу дали назву темна матерія, оскільки вона не випромінює світла і не може бути видно жодним телескопом. Її склад невідомий, і його можна виявити лише завдяки його гравітаційному впливу на рухи світлової речовини, яке ми можемо побачити. Ми знаємо, що цей обширний ореол темної речовини існує через його вплив на орбіти віддалених скупчень зірок та інших карликових галактик, які пов’язані з нашою Галактикою.  

Надзвичайно допомогло відкриття, що наша галактика не унікальний за своїми характеристиками. У Всесвіті є багато інших плоских спіралеподібних островів зірок, газу та пилу. Наприклад, Чумацький Шлях чимось нагадує галактику Андромеду, яка на відстані близько 2,3 мільйона світлових років і є нашою найближчою сусідньою гігантською спіральною галактикою. Діагностичні спостереження сусідніх галактик, схожих на нашу, мають життєво важливе значення для нашого розуміння властивостей Чумацького Шляху.

Наша галактика у міфах і легедах

Для більшості з нас, що живуть у двадцять першому столітті, Галактика Чумацький Шлях є невловимим видовищем. Ми повинні докласти зусиль, щоб залишити наші добре освітлені будинки та вулиці та вийти за межі наших міст та передмістя у менш населене середовище. Як тільки світлове забруднення вщухне до незначного рівня, Чумацький Шлях можна легко помітити у ясні безмісячні ночі. 

Чумацький Шлях особливо яскравий наприкінці літа і на початку осені в Північній півкулі. Деякі з найкращих місць для огляду Чумацького Шляху є в наших національних та державних парках, де житлові та промислові забудови зведені до мінімуму.  

До появи електричного або навіть газового освітлення люди покладались на короткочасні вогнища, щоб освітлити свої будинки та проїзні шляхи. Отже, їх нічне небо, як правило, було набагато темніше. Зіткнувшись з незліченними зоряними візерунками та чудовими смугами розсіяного світла Чумацького Шляху, люди всіх культур розробляли міфи, щоб зрозуміти все це.

Деякі з найдавніших міфів, що стосуються Чумацького Шляху, підтримуються австралійськими корінними жителями через наскальний малюнок та розповіді історій. Вважається, що ця спадщина сягає десятками тисяч років тому, коли аборигени «мріяли» разом з рештою космосу. Чумацький Шлях зіграв центральну роль арбітра Створення. Набувши форми великої змії, вона поєдналася із земною змією, щоб мріяти і тим самим створити всіх істот на Землі.

Стародавні греки розглядали Чумацький Шлях як бризки молока, що розлилося з грудей богині Гери. У цій легенді Зевс таємно поклав свого сина Геракла до грудей Гери, поки вона спала, щоб надати його синові напівлюдині безсмертну силу. Коли Гера прокинулася і виявила Геракла, вона відштовхнула його, змусивши молоко розпорошитися в космосі.

Китайці розглядали Чумацький Шлях як “срібну річку”, яка була створена для того, щоб розділити двох закоханих. На схід від Чумацького Шляху Чжи Ну, дівчину-ткачку, ототожнювали із яскравою зіркою Вегою в сузір’ї Ліри Арфи. На захід від Чумацького Шляху її коханий Ніу Ланг, пастух, був пов’язаний із зіркою Альтаїр у сузір’ї Орла Акіли. Їх заслала на протилежних сторонах Чумацького Шляху мати Чжи Ну, Цариця Неба, після того, як вона почула про їхній таємний шлюб та народження їхніх двох дітей. Однак раз на рік їм дозволяється возз’єднуватися. На сьомий день сьомого місячного місяця (який зазвичай трапляється в нашому місяці серпні) вони зустрінуться на мості через Чумацький Шлях, який зробили тисячі сорок. 

Для індіанців кечуа Андського Перу Чумацький Шлях розглядався як небесна обитель всіляких космічних істот. Уздовж Чумацького Шляху розміщені незліченні темні плями, які вони ідентифікували з куріпками, ламами, жабою, змією, лисицею та іншими тваринами. Орієнтація кечуа на темні регіони, а не на сяючу смугу зоряного світла, здається, є унікальною серед усіх творців міфів. 

Що таке Теорія великого вибуху: детальне пояснення

Серед фінів, естонців та суміжних північноєвропейських культур Чумацький Шлях розглядається як «шлях птахів» через нічне небо. Зазначивши, що птахи сезонно мігрують по маршруту з півночі на південь, вони ототожнили це з Чумацьким Шляхом. Недавні наукові дослідження показали, що насправді птахи цього регіону використовують Чумацький Шлях як керівництво для своїх щорічних міграцій.

Сьогодні ми розглядаємо Чумацький Шлях як нашу галактичну обитель, де на великій сцені розігрується народження зірок та зоряна смерть, і де було виявлено, що різні планети обертаються навколо своїх зірок. 

РЕЗЮМЕ: яку структуру має наша галактика Чумацький шлях

Галактика Чумацького Шляху складається з тонкого диска, що містить пил, газ та молоді та старі зірки; сферичний ореол, що містить популяції дуже старих зірок, включаючи мінливі зірки та кулясті скупчення зірок; товстий, більш дифузний диск із зірками, які мають властивості, проміжні між тими, що знаходяться в тонкому диску та гало; ядерний опуклість арахісової форми здебільшого старих зірок навколо центру; і надмасивна чорна діра в самому центрі. Сонце розташоване приблизно на півдорозі Чумацького Шляху, приблизно в 26 000 світлових років від центру.

Джерело: https://courses.lumenlearning.com

Подібні новини