Млечный Путь -Milky Way

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

Млечный Путь
ЭСО-ВЛТ-Лазер-фот-33а-07.jpg
Данные наблюдений ( эпоха J2000 )
Созвездие Стрелец
прямое восхождение 17 ч 45 м 40,0409 с
склонение −29° 00′ 28,118″
Расстояние 25,6–27,1 клл (7,86–8,32 кпк)
Характеристики
Тип Sb, Sbc или SB(rs)bc
( спиральная галактика с перемычкой )
масса (0,8–1,5) × 10 12 М
Количество звезд 100–400 миллиардов
Размер Звездный диск : 185 ± 15 тыс. лет назад Гало
темной материи : 1,9 ± 0,4 млн лет (580 ± 120 кпк )
Толщина тонкого звездного диска ≈2 клл (0,6 кпк)
Угловой момент 1 × 10 67 Дж с
Период галактического вращения Солнца 240 млн лет
Период вращения спирального узора 220–360 млн лет
Период вращения паттерна баров 100–120 млн лет
Скорость относительно опорной рамки CMB 552,2 ± 5,5 км/с
Скорость убегания в положении Солнца 550 км/с
Плотность темной материи в месте расположения Солнца 0,0088+0,0024
−0,0018
M пк −3 или0,35+0,08
−0,07
ГэВ см −3
См. также: Галактика, Список галактик

Млечный Путь — это галактика, включающая нашу Солнечную систему, название которой описывает внешний вид галактики с Земли : туманная полоса света, видимая в ночном небе, образованная из звезд, которые невозможно различить по отдельности невооруженным глазом . Термин Млечный Путь является переводом латинского via lactea, от греческого γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ), что означает «млечный круг». С Земли Млечный Путь кажется полосой, потому что его дискообразная структура видна изнутри. Галилео Галилей впервые разделил полосу света на отдельные звезды с помощью своего телескопа в 1610 году. До начала 1920-х годов большинство астрономов считали, что Млечный Путь содержит все звезды Вселенной . После Великого спора 1920 года между астрономами Харлоу Шепли и Хибером Кертисом наблюдения Эдвина Хаббла показали, что Млечный Путь — лишь одна из многих галактик.

Млечный Путь — спиральная галактика с перемычкой, видимый диаметр которой оценивается в 100 000–200 000 световых лет . Недавние симуляции предполагают, что область темной материи, также содержащая несколько видимых звезд, может достигать в диаметре почти 2 миллионов световых лет. Млечный Путь имеет несколько галактик-спутников и является частью Местной группы галактик, входящих в состав сверхскопления Девы, которое само по себе является компонентом сверхскопления Ланиакея .

По оценкам, он содержит 100–400 миллиардов звезд и, по крайней мере, столько же планет . Солнечная система расположена в радиусе около 27 000 световых лет от Галактического Центра, на внутреннем краю Рукава Ориона, одного из спиралевидных скоплений газа и пыли. Звезды в самых внутренних 10 000 световых лет образуют выпуклость и одну или несколько полос, исходящих из выпуклости. Галактический центр представляет собой интенсивный источник радиоизлучения, известный как Стрелец A*, сверхмассивная черная дыра массой 4,100 (± 0,034) миллиона масс Солнца . Звезды и газы в широком диапазоне расстояний от центра Галактики вращаются со скоростью примерно 220 километров в секунду. Постоянная скорость вращения, по-видимому, противоречит законам кеплеровской динамики и предполагает, что большая часть (около 90%) массы Млечного Пути невидима для телескопов, не излучая и не поглощая электромагнитное излучение . Эта предполагаемая масса была названа « темной материей ». Период вращения составляет около 240 миллионов лет на радиусе Солнца. Млечный Путь в целом движется со скоростью примерно 600 км в секунду по отношению к внегалактическим системам отсчета. Старейшие звезды Млечного Пути почти так же стары, как сама Вселенная, и поэтому, вероятно, образовались вскоре после Темных веков Большого Взрыва . 12 мая 2022 года астрономы впервые опубликовали изображение Стрельца A*, сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь.

Этимология и мифология

В вавилонской эпической поэме «Энума Элиш » Млечный Путь создан из отрубленного хвоста первобытной соленой водной драконицы Тиамат, поднятой в небо Мардуком, вавилонским национальным богом, после ее убийства. Когда-то считалось, что эта история основана на более старой шумерской версии, в которой Тиамат вместо этого была убита Энлилем из Ниппура, но теперь считается чисто выдумкой вавилонских пропагандистов с намерением показать Мардука выше шумерских божеств.

В греческой мифологии Зевс помещает своего сына, рожденного от смертной женщины, младенца Геракла, на грудь Геры, пока она спит, чтобы ребенок выпил ее божественное молоко и, таким образом, стал бессмертным. Гера просыпается во время кормления грудью, а затем понимает, что кормит грудью неизвестного ребенка: она отталкивает ребенка, часть ее молока проливается, и это создает полосу света, известную как Млечный Путь. Древние греки считали, что облик Млечного Пути образовался, когда Афина оторвала от груди Геракла, разбрызгивающего повсюду молоко.

Ллис Дон (буквально «Суд Дона ») — традиционное валлийское название созвездия Кассиопеи . По крайней мере, трое детей Дона также имеют астрономические ассоциации: Caer Gwydion («Крепость Gwydion ») — традиционное валлийское название Млечного Пути, а Caer Arianrhod («Крепость Arianrhod ») — созвездие Северной Короны .

В западной культуре название «Млечный Путь» происходит от его внешнего вида в виде тусклой неразрешенной «молочной» светящейся полосы, дугой пересекающей ночное небо. Этот термин является переводом классической латыни via lactea, в свою очередь полученной из эллинистического греческого γαλαξίας, сокращенного от γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos ), что означает «млечный круг». Древнегреческое γαλαξίας ( галактики ) — от корня γαλακτ-, γάλα («молоко») + -ίας (образующие прилагательные) — также является корнем слова «галактика», названия наших, а позднее и всех подобных, скоплений звезд .

Млечный Путь, или «молочный круг», был лишь одним из 11 «кругов», которые греки идентифицировали на небе, другими были зодиак, меридиан, горизонт, экватор, тропики Рака и Козерога, арктический и антарктический круги ., и две цветные окружности, проходящие через оба полюса.

Вид на Млечный Путь в направлении созвездия Стрельца (включая Галактический центр ), вид из темного места с небольшим световым загрязнением ( пустыня Блэк-Рок, Невада), яркий объект в правом нижнем углу — Юпитер, прямо над Антаресом.

Появление

Покадровое видео, на котором Млечный Путь изгибается над ALMA .

Млечный Путь виден с Земли как туманная полоса белого света шириной около 30°, изгибающая ночное небо . При наблюдении за ночным небом, хотя все отдельные звезды на всем небе, видимые невооруженным глазом, являются частью Галактики Млечный Путь, термин «Млечный Путь» ограничивается этой полосой света. Свет исходит от скопления неразрешенных звезд и другого материала, расположенного в направлении галактической плоскости . Более яркие области вокруг полосы выглядят как мягкие визуальные пятна, известные как звездные облака . Наиболее заметным из них является Большое звездное облако Стрельца, часть центральной выпуклости галактики. Темные области внутри полосы, такие как Великий Разлом и Угольный Мешок, представляют собой области, где межзвездная пыль блокирует свет от далеких звезд. Область неба, которую закрывает Млечный Путь, называется Зоной Избегания .

Млечный Путь имеет относительно низкую поверхностную яркость . Его видимость может быть значительно снижена из-за фонового освещения, такого как световое загрязнение или лунный свет . Небо должно быть темнее примерно 20,2 звездной величины на квадратную угловую секунду, чтобы Млечный Путь был виден. Он должен быть виден, если предельная звездная величина составляет примерно +5,1 или лучше, и показывает много деталей при +6,1. Из-за этого Млечный Путь трудно увидеть из ярко освещенных городских или пригородных районов, но он очень заметен, если смотреть из сельской местности, когда Луна находится за горизонтом. Карты искусственной яркости ночного неба показывают, что более трети населения Земли не могут видеть Млечный Путь из своих домов из-за светового загрязнения.

Если смотреть с Земли, видимая область галактической плоскости Млечного Пути занимает область неба, включающую 30 созвездий . Галактический центр находится в направлении Стрельца, где Млечный Путь наиболее яркий. От Стрельца туманная полоса белого света, кажется, проходит к галактическому антицентру в Возничего . Затем полоса продолжает свой путь по небу обратно к Стрельцу, разделяя небо на два примерно равных полушария .

Галактическая плоскость наклонена примерно на 60° к эклиптике (плоскость орбиты Земли ). Относительно небесного экватора он проходит так далеко на север, как созвездие Кассиопеи, и так далеко на юг, как созвездие Креста, что указывает на большой наклон экваториальной плоскости Земли и плоскости эклиптики относительно галактической плоскости. Северный галактический полюс расположен по прямому восхождению 12 ч 49 м, склонению +27,4° ( В1950 ) вблизи β Комы Вероники, а южный галактический полюс — вблизи α Скульптора . Из-за такого большого наклона, в зависимости от времени ночи и года, дуга Млечного Пути может казаться относительно низкой или относительно высокой в ​​небе. Для наблюдателей с широт примерно от 65° северной широты до 65° южной широты Млечный Путь проходит прямо над головой дважды в день.

Астрономическая история

Форма Млечного Пути согласно подсчету звезд Уильямом Гершелем в 1785 году; Солнечная система считалась близкой к центру

В Meteorologica Аристотель (384–322 до н . э.) утверждает, что греческие философы Анаксагор ( ок.  500–428 до н. э.) и Демокрит (460–370 до н. э.) предположили, что Млечный Путь — это свечение звезд, не видимое непосредственно из-за тени Земли, в то время как другие звезды получают свой свет от Солнца (но их свечение затемняется солнечными лучами). Сам Аристотель считал, что Млечный Путь был частью верхних слоев атмосферы Земли (наряду со звездами) и что он был побочным продуктом горения звезд, который не рассеивался из-за своего крайнего расположения в атмосфере (составляя его большой круг ). Философ - неоплатоник Олимпиодор Младший ( ок. 495–570  гг . н.э. ) подверг критике эту точку зрения, утверждая, что если бы Млечный Путь был подлунным, то он должен казаться разным в разное время и в разных местах на Земле и что он должен иметь параллакс, которого нет . . По его мнению, Млечный Путь — это небесное тело. Позже эта идея оказала влияние на исламский мир .

Персидский астроном Абу Райхан аль-Бируни (973–1048) предположил, что Млечный Путь представляет собой «коллекцию бесчисленных фрагментов природы туманных звезд». Андалузский астроном Авемпас ( ум . 1138 ) предположил, что Млечный Путь состоит из множества звезд, но кажется, что это непрерывное изображение из-за эффекта преломления в атмосфере Земли, ссылаясь на свое наблюдение соединения Юпитера и Марса в 1106 или 1107 году. в качестве доказательства. Согласно Джамилю Рагепу, персидский астроном Насир ад-Дин ат-Туси (1201–1274) в своей «Тадхкире » пишет: «Млечный Путь, т. е. Галактика, состоит из очень большого числа маленьких, плотно сгруппированных звезд, которые, из-за их концентрации и малости, кажутся мутными пятнами. Из-за этого он был уподоблен по цвету молоку». Ибн Кайим Аль-Джавзия (1292–1350) предположил, что Млечный Путь представляет собой «несметное число крошечных звезд, собранных вместе в сфере неподвижных звезд» и что эти звезды больше планет.

Доказательство того, что Млечный Путь состоит из многих звезд, появилось в 1610 году, когда Галилео Галилей использовал телескоп для изучения Млечного Пути и обнаружил, что он состоит из огромного количества тусклых звезд. В трактате 1755 года Иммануил Кант, опираясь на более раннюю работу Томаса Райта, предположил (правильно), что Млечный Путь может быть вращающимся телом огромного количества звезд, удерживаемых вместе гравитационными силами, подобными Солнечной системе, но во многом более крупные масштабы. Получившийся звездный диск будет виден как полоса на небе с нашей точки зрения внутри диска. Райт и Кант также предположили, что некоторые туманности, видимые в ночном небе, могут быть сами по себе отдельными «галактиками», подобными нашей. Кант называл и Млечный Путь, и «внегалактические туманности» «островными вселенными», термин, который все еще использовался до 1930-х годов.

Первая попытка описать форму Млечного Пути и положение Солнца в нем была предпринята Уильямом Гершелем в 1785 году путем тщательного подсчета количества звезд в разных областях видимого неба. Он составил схему формы Млечного Пути с Солнечной системой близко к центру.

В 1845 году лорд Росс сконструировал новый телескоп и смог различать туманности эллиптической и спиральной формы. Ему также удалось разглядеть отдельные точечные источники в некоторых из этих туманностей, что подтвердило более раннюю гипотезу Канта.

Фотография «Большой туманности Андромеды» 1899 года, позже идентифицированной как Галактика Андромеды .

В 1904 г., изучая собственные движения звезд, Якобус Каптейн сообщил, что они не случайны, как считалось в то время; звезды можно разделить на два потока, движущихся почти в противоположных направлениях. Позже выяснилось, что данные Каптейна были первым свидетельством вращения нашей галактики, что в конечном итоге привело к открытию галактического вращения Бертилом Линдбладом и Яном Оортом .

В 1917 году Хибер Кертис наблюдал новую S Андромеды в пределах Большой туманности Андромеды ( объект Мессье 31). Просматривая фотозаписи, он нашел еще 11 новых звезд . Кертис заметил, что эти новые звезды были в среднем на 10 звездных величин слабее, чем те, что происходили в Млечном Пути. В результате он смог оценить расстояние в 150 000 парсеков. Он стал сторонником гипотезы «островных вселенных», согласно которой спиральные туманности были независимыми галактиками. В 1920 году между Харлоу Шепли и Хибером Кертисом произошел Великий спор о природе Млечного Пути, спиральных туманностей и размерах Вселенной. В поддержку своего утверждения о том, что Большая Туманность Андромеды является внешней галактикой, Кертис отметил появление темных полос, напоминающих пылевые облака в Млечном Пути, а также значительное доплеровское смещение .

Спор был окончательно разрешен Эдвином Хабблом в начале 1920-х годов с помощью 2,5-метрового (100-дюймового) телескопа Хукера обсерватории Маунт-Вилсон . Благодаря светосиле этого нового телескопа он смог сделать астрономические фотографии, на которых внешние части некоторых спиральных туманностей были различимы как скопления отдельных звезд. Он также смог определить некоторые переменные цефеиды, которые он мог использовать в качестве ориентира для оценки расстояния до туманностей. Он обнаружил, что туманность Андромеды находится на расстоянии 275 000 парсеков от Солнца, что слишком далеко, чтобы быть частью Млечного Пути.

Астрография

Карта Галактики Млечный Путь с созвездиями, пересекающими галактическую плоскость в каждом направлении, и аннотациями известных известных компонентов, включая главные рукава, шпоры, перемычки, ядра/выпуклости, известные туманности и шаровые скопления .
Вид всего неба со звездами Млечного Пути и соседних галактик, основанный на первом году наблюдений со спутника Gaia с июля 2014 г. по сентябрь 2015 г. На карте показана плотность звезд в каждой части неба. Более яркие области указывают на более плотную концентрацию звезд. Более темные области Галактической плоскости соответствуют плотным облакам межзвездного газа и пыли, поглощающим звездный свет.

Космический корабль ESA Gaia дает оценки расстояний, определяя параллакс миллиарда звезд, и составляет карту Млечного Пути с четырьмя запланированными выпусками карт в 2016, 2018, 2021 и 2024 годах. Исследование, проведенное в 2020 году, пришло к выводу, что Gaia обнаружила колебательное движение галактики., которые могут быть вызваны « крутящими моментами из-за смещения оси вращения диска относительно главной оси несферического гало, или из-за аккреции вещества в гало, полученного во время позднего падения, или из-за близлежащих взаимодействующих галактик-спутников и их последующие приливы».

Расположение и окрестности Солнца

Положение Солнечной системы в Млечном Пути
Схема Млечного Пути с положением Солнечной системы, отмеченным желтой стрелкой и красной точкой в ​​рукаве Ориона . Точка примерно покрывает более крупные окрестности Солнечной системы, пространство между волной Рэдклиффа и расщепленными линейными структурами (бывший пояс Гулда ).
Художественный крупный план Рукава Ориона с основными чертами волн Рэдклиффа и линейных структур Раскола, а также с Солнечной системой, окруженной ближайшими крупномасштабными небесными образованиями на поверхности Местного Пузыря на расстоянии 400-500 световых лет. .

Солнце находится вблизи внутреннего края Рукава Ориона , в пределах Местного Пуха Местного Пузыря, между Волной Рэдклиффа и Расщепленными линейными структурами (бывший Пояс Гулда ). Основываясь на исследованиях звездных орбит вокруг Sgr A*, проведенных Gillessen et al. (2016), Солнце находится на оценочном расстоянии 27,14 ± 0,46 кл. Лет (8,32 ± 0,14 кпк) от центра Галактики. Боле и др. (2016) нашли меньшее значение 25,64 ± 0,46 клл (7,86 ± 0,14 кпк), также используя анализ звездных орбит. Солнце в настоящее время находится на 5–30 парсеков (16–98 св. Лет) выше или к северу от центральной плоскости галактического диска. Расстояние между местным рукавом и следующим рукавом, Рукавом Персея, составляет около 2000 парсеков (6500 световых лет). Солнце и, следовательно, Солнечная система расположены в галактической обитаемой зоне Млечного Пути .

В сфере с радиусом 15 парсеков (49 световых лет) от Солнца находится около 208 звезд ярче абсолютной величины 8,5, что дает плотность одной звезды на 69 кубических парсеков или одну звезду на 2360 кубических световых лет (из Списка ближайших ярких звезд ). С другой стороны, есть 64 известные звезды (любой величины, не считая 4 коричневых карликов ) в пределах 5 парсеков (16 световых лет) от Солнца, что дает плотность около одной звезды на 8,2 кубических парсека или одну на 284 кубических света. -лет (из Списка ближайших звезд ). Это иллюстрирует тот факт, что слабых звезд намного больше, чем ярких: на всем небе около 500 звезд ярче видимой величины 4, но 15,5 миллионов звезд ярче видимой величины 14.

Вершина пути Солнца, или солнечный апекс, — это направление, в котором Солнце движется через пространство в Млечном Пути. Общее направление галактического движения Солнца — к звезде Веге около созвездия Геркулеса, под углом примерно 60 градусов неба к направлению Галактического центра. Ожидается, что орбита Солнца вокруг Млечного Пути будет примерно эллиптической с добавлением возмущений из-за галактических спиральных рукавов и неравномерного распределения массы. Кроме того, Солнце проходит через галактическую плоскость примерно 2,7 раза за орбиту. Это очень похоже на то, как работает простой гармонический осциллятор без силы сопротивления (демпфирования). До недавнего времени считалось, что эти колебания совпадают с периодами массового вымирания форм жизни на Земле. Повторный анализ эффектов прохождения Солнца через спиральную структуру, основанный на данных CO, не смог найти корреляции.

Солнечной системе требуется около 240 миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг Млечного Пути ( галактический год ), поэтому считается, что Солнце совершило 18–20 оборотов за время своей жизни и 1/1250 оборота с момента возникновения человека. . Орбитальная скорость Солнечной системы относительно центра Млечного Пути составляет примерно 220 км/с (490 000 миль в час) или 0,073% скорости света . Солнце движется через гелиосферу со скоростью 84 000 км/ч (52 000 миль в час). При такой скорости Солнечной системе требуется около 1400 лет, чтобы преодолеть расстояние в 1 световой год, или 8 дней, чтобы пройти 1 а.е. ( астрономическую единицу ). Солнечная система движется в направлении зодиакального созвездия Скорпиона, которое следует за эклиптикой.

Галактические квадранты

Схема расположения Солнца в Млечном Пути, углы обозначают долготы в галактической системе координат .

Галактический квадрант или квадрант Млечного Пути относится к одному из четырех круговых секторов в разделении Млечного Пути. В астрономической практике разграничение галактических квадрантов основано на галактической системе координат, которая помещает Солнце в качестве источника картографической системы .

Квадранты описываются с помощью порядковых номеров, например, «1-й галактический квадрант», «второй галактический квадрант» или «третий квадрант Млечного Пути». Если смотреть с северного галактического полюса с 0 ° (ноль градусов) как на луч, идущий от Солнца и проходящий через галактический центр, квадранты следующие:

Галактический
квадрант
Галактическая
долгота
(ℓ)

Справка
1-й 0° ≤ ℓ ≤ 90°
2-й 90° ≤ ℓ ≤ 180°
3-й 180° ≤ ℓ ≤ 270°
4-й
270° ≤ ℓ ≤ 360°
(360° ≅ 0°)

с галактической долготой (ℓ), увеличивающейся в направлении против часовой стрелки ( положительное вращение ), если смотреть с севера от галактического центра (точка наблюдения, удаленная от Земли на несколько сотен тысяч световых лет в направлении созвездия Волос Вероники ); если смотреть с юга от галактического центра (точка обзора, столь же удаленная в созвездии Скульптора ), будет увеличиваться в направлении по часовой стрелке ( отрицательное вращение ).

Размер и масса

Считается, что структура Млечного Пути похожа на эту галактику ( UGC 12158, снимок Хаббла ) .

Млечный Путь — вторая по величине галактика в Местной группе (после Галактики Андромеды ), ее звездный диск имеет диаметр примерно 170 000–200 000 световых лет (52–61 кпк) и в среднем около 1000 св. лет (0,3 кпк). ) толстый. Чтобы сравнить относительный физический масштаб Млечного Пути, если бы Солнечная система до Нептуна была размером с четверть США (24,3 мм (0,955 дюйма)), Млечный Путь был бы примерно размером с прилегающие Соединенные Штаты . Существует кольцеобразная нить из звезд, пульсирующая над и под относительно плоской галактической плоскостью, обвивающая Млечный Путь диаметром 150 000–180 000 световых лет (46–55 кпк), которая может быть частью самого Млечного Пути. .

Схематический профиль Млечного Пути.
Сокращения: ВНП/ВСП: Северный и Южный полюса Галактики.

Млечный Путь примерно в 890 миллиардов раз больше массы Солнца в 1,54 триллиона раз (8,9 × 10от 11 до 1,54 × 1012 масс Солнца), хотя звезды и планеты составляют лишь небольшую часть этого числа. Оценки массы Млечного Пути различаются в зависимости от используемого метода и данных. Нижняя граница диапазона оценок составляет 5,8 × 1011 солнечных масс ( M☉ ), несколько меньше, чем у Галактики Андромеды . Измерения с использованием массива очень длинных базовых линий в 2009 году показали, что скорости звезд на внешнем краю Млечного Пути достигают 254 км / с (570 000 миль в час). Поскольку орбитальная скорость зависит от общей массы внутри орбитального радиуса, это говорит о том, что Млечный Путь более массивный, примерно равный массе Галактики Андромеды в 7 × 1011 M в пределах 160 000 световых лет (49 кпк) от его центра. В 2010 году измерение лучевой скорости звезд гало показало, что масса, заключенная в пределах 80 килопарсеков, составляет 7 × 1011 М . Согласно исследованию, опубликованному в 2014 году, масса всего Млечного Пути оценивается в 8,5 × 1011 M , но это лишь половина массы Галактики Андромеды. Недавняя оценка массы Млечного Пути составляет 1,29 × 1012 М .

Большая часть массы Млечного Пути, по-видимому, состоит из темной материи, неизвестной и невидимой формы материи, которая гравитационно взаимодействует с обычной материей. Предполагается, что гало темной материи относительно равномерно распространяется на расстояние более ста килопарсеков (кпк) от центра Галактики. Математические модели Млечного Пути предполагают, что масса темной материи составляет 1–1,5 × 1012 М . Недавние исследования указывают на диапазон масс, достигающий 4,5 × 1012 M и всего 8 × 1011 М . Для сравнения, общая масса всех звезд Млечного Пути оценивается в 4,6 × 1010 М и 6,43 × 1010 М . В дополнение к звездам существует также межзвездный газ, состоящий из 90% водорода и 10% гелия по массе, причем две трети водорода находятся в атомарной форме, а оставшаяся треть — в виде молекулярного водорода . Масса межзвездного газа Млечного Пути составляет от 10% до 15% от общей массы его звезд. Межзвездная пыль составляет еще 1% от общей массы газа.

В марте 2019 года астрономы сообщили, что масса галактики Млечный Путь составляет 1,5 триллиона солнечных масс в радиусе около 129 000 световых лет, что более чем в два раза больше, чем было определено в более ранних исследованиях, и предполагает, что около 90% массы галактики галактика темная материя .

Содержание

360-градусный панорамный вид Млечного Пути (собранная мозаика фотографий) от ESO, галактический центр находится в середине изображения, а галактический север вверху.
360-градусный рендеринг Млечного Пути с использованием данных Gaia EDR3, показывающий межзвездный газ и пыль, подсвеченные звездами (основные участки отмечены черным цветом; белые метки — основные яркие участки звезд ). Левое полушарие обращено к галактическому центру, правое полушарие обращено к галактическому антицентру.

Млечный Путь содержит от 100 до 400 миллиардов звезд и, по крайней мере, столько же планет. Точная цифра будет зависеть от подсчета количества звезд с очень малой массой, которые трудно обнаружить, особенно на расстоянии более 300 световых лет (90 пк) от Солнца. Для сравнения, соседняя Галактика Андромеды содержит примерно один триллион (10 12 ) звезд. Млечный Путь может содержать десять миллиардов белых карликов, миллиард нейтронных звезд и сто миллионов звездных черных дыр . Пространство между звездами заполнено газопылевым диском, называемым межзвездной средой . Этот диск имеет радиус, по крайней мере, сравнимый со звездами, тогда как толщина газового слоя колеблется от сотен световых лет для более холодного газа до тысяч световых лет для более теплого газа.

Диск звезд Млечного Пути не имеет резкого края, за которым нет звезд. Скорее, концентрация звезд уменьшается по мере удаления от центра Млечного Пути. По непонятным причинам за пределами радиуса примерно 40 000 световых лет (13 кпк) от центра количество звезд на кубический парсек падает гораздо быстрее с увеличением радиуса. Галактический диск окружает сферический Галактический Гало из звезд и шаровых скоплений, который простирается дальше наружу, но ограничен по размеру орбитами двух спутников Млечного Пути, Большого и Малого Магеллановых Облаков, чей ближайший подход к Галактическому Центру составляет около 180 000 лет (55 кпк). На этом расстоянии или дальше орбиты большинства объектов гало будут нарушены Магеллановыми Облаками. Следовательно, такие объекты, вероятно, будут выброшены из окрестностей Млечного Пути. Интегральная абсолютная визуальная величина Млечного Пути оценивается примерно в -20,9.

И гравитационное микролинзирование, и наблюдения планетарного транзита показывают, что может быть по крайней мере столько же планет, связанных со звездами, сколько звезд в Млечном Пути, а измерения микролинзирования показывают, что планет-изгоев, не связанных со звездами, больше, чем самих звезд. Млечный Путь содержит по крайней мере одну планету на звезду, в результате чего насчитывается 100–400 миллиардов планет, согласно исследованию звездной системы из пяти планет Kepler-32, проведенному космической обсерваторией Kepler в январе 2013 года. Другой анализ данных Kepler, проведенный в январе 2013 года, показал, что в Млечном Пути находится не менее 17 миллиардов экзопланет размером с Землю . 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, основываясь на данных космической миссии « Кеплер », что в обитаемых зонах солнцеподобных звезд и красных карликов в Млечном Пути может находиться до 40 миллиардов планет размером с Землю. 11 миллиардов из этих предполагаемых планет могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу. Согласно исследованию 2016 года, ближайшая экзопланета может находиться на расстоянии 4,2 световых года от красного карлика Проксимы Центавра . Таких планет размером с Землю может быть больше, чем газовых гигантов. Помимо экзопланет, также были обнаружены « экзокометы », кометы за пределами Солнечной системы, которые могут быть обычным явлением в Млечном Пути. Совсем недавно, в ноябре 2020 года, по оценкам, в Галактике Млечный Путь существует более 300 миллионов обитаемых экзопланет.

Структура

Обзор различных элементов общей структуры Млечного Пути.
Темное пятно, окруженное оранжево-желтым кольцом в форме пончика.
Сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, полученная телескопом Event Horizon в радиоволнах. Центральное темное пятно — это тень черной дыры, которая больше горизонта событий .
Яркие рентгеновские вспышки от Стрельца A* (врезка) в центре Млечного Пути, обнаруженные рентгеновской обсерваторией Чандра .
Впечатление художника о том, как Млечный Путь будет выглядеть с разных точек зрения - с края линии обзора структура в форме скорлупы арахиса, которую не следует путать с центральной выпуклостью галактики, очевидна; если смотреть сверху, отчетливо видна центральная узкая перемычка, отвечающая за эту структуру, а также множество спиральных рукавов и связанные с ними пылевые облака.

Млечный Путь состоит из области ядра в форме стержня, окруженной искривленным диском из газа, пыли и звезд. Распределение массы в Млечном Пути очень напоминает тип Sbc в классификации Хаббла, который представляет собой спиральные галактики с относительно слабо закрученными рукавами. Астрономы впервые начали догадываться, что Млечный Путь представляет собой спиральную галактику с перемычкой, а не обычную спиральную галактику, в 1960-х годах. Эти предположения были подтверждены наблюдениями космического телескопа Спитцер в 2005 году, которые показали, что центральная полоса Млечного Пути больше, чем считалось ранее.

Галактический центр

Солнце находится на расстоянии 25 000–28 000 световых лет (7,7–8,6 кпк) от центра Галактики. Это значение оценивается с использованием геометрических методов или путем измерения выбранных астрономических объектов, которые служат стандартными свечами, при этом различные методы дают различные значения в пределах этого приблизительного диапазона. Во внутренних нескольких килопарсеках (радиус около 10 000 световых лет) находится плотное скопление в основном старых звезд примерно сфероидальной формы, называемой выпуклостью . Было высказано предположение, что в Млечном Пути отсутствует выпуклость из-за столкновения и слияния между предыдущими галактиками, а вместо этого у него есть только псевдовыпуклость, образованная его центральной перемычкой. Однако в литературе существует множество путаницы между структурой в форме (скорлупы арахиса), созданной нестабильностью в баре, и возможной выпуклостью с ожидаемым полусветовым радиусом 0,5 кпк.

Галактический центр отмечен интенсивным радиоисточником, названным Стрелец А* (произносится как Стрелец А-звезда ). Движение материала вокруг центра указывает на то, что в Стрельце А* находится массивный компактный объект. Эту концентрацию массы лучше всего объяснить как сверхмассивную черную дыру (СМЧД) с предполагаемой массой в 4,1–4,5 миллиона масс Солнца . Скорость аккреции сверхмассивной черной дыры согласуется с неактивным галактическим ядром и оценивается примерно в1 × 10 −5 М в год. Наблюдения показывают, что вблизи центра большинства нормальных галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры.

Природа полосы Млечного Пути активно обсуждается, при этом оценки ее полудлины и ориентации составляют от 1 до 5 кпк (3 000–16 000 световых лет) и 10–50 градусов относительно луча зрения от Земли до центра Галактики. Некоторые авторы утверждают, что Млечный Путь состоит из двух отдельных перемычек, одна из которых расположена внутри другой. Однако звезды типа RR Лиры не имеют ярко выраженной галактической перемычки. Перемычка может быть окружена кольцом, называемым «кольцом 5 кпк», которое содержит большую часть молекулярного водорода, присутствующего в Млечном Пути, а также большую часть активности звездообразования Млечного Пути. Если смотреть из галактики Андромеды, это будет самая яркая особенность Млечного Пути. Рентгеновское излучение ядра совпадает с массивными звездами, окружающими центральную перемычку и Галактический хребет .

Гамма-лучи и рентгеновские лучи

С 1970 года различные миссии по обнаружению гамма-излучения обнаруживали гамма-лучи с энергией 511 кэВ, исходящие из общего направления на галактический центр. Эти гамма-лучи производятся позитронами (антиэлектронами), аннигилирующими с электронами . В 2008 году было обнаружено, что распределение источников гамма-излучения напоминает распределение маломассивных рентгеновских двойных звезд, что, по-видимому, указывает на то, что эти рентгеновские двойные системы посылают позитроны (и электроны) в межзвездное пространство, где они замедляются. и уничтожить. Наблюдения были сделаны спутниками НАСА и ЕКА . В 1970 году детекторы гамма-излучения обнаружили, что излучающая область имеет диаметр около 10 000 световых лет и светимость около 10 000 солнечных.

Иллюстрация двух гигантских рентгеновских / гамма- пузырей (сине-фиолетовых) Млечного Пути (в центре)

В 2010 году два гигантских сферических пузыря высокоэнергетического гамма-излучения были обнаружены к северу и югу от ядра Млечного Пути с использованием данных космического гамма-телескопа Ферми . Диаметр каждого из пузырей составляет около 25 000 световых лет (7,7 кпк) (или около 1/4 предполагаемого диаметра галактики); они простираются до Груса и Девы на ночном небе южного полушария. Впоследствии наблюдения с помощью телескопа Паркса на радиочастотах выявили поляризованное излучение, связанное с пузырьками Ферми. Эти наблюдения лучше всего интерпретировать как намагниченный поток, вызванный звездообразованием в центральной части Млечного Пути на расстоянии 640 св. лет (200 пк).

Позже, 5 января 2015 года, НАСА сообщило о наблюдении рентгеновской вспышки в 400 раз ярче, чем обычно, рекордной, от Стрельца А*. Необычное событие могло быть вызвано распадом астероида, упавшего в черную дыру, или запутыванием силовых линий магнитного поля в газе, втекающем в Стрелец А*.

Спиральные рукава

Вне гравитационного влияния Галактического бара структура межзвездной среды и звезд диска Млечного Пути организована в четыре спиральных рукава. Спиральные рукава обычно содержат более высокую плотность межзвездного газа и пыли, чем в среднем по Галактике, а также большую концентрацию звездообразования, о чем свидетельствуют области H II и молекулярные облака .

Спиральная структура Млечного Пути неизвестна, и в настоящее время нет единого мнения о природе рукавов Млечного Пути. Совершенные логарифмические спиральные узоры лишь приблизительно описывают особенности вблизи Солнца, потому что у галактик обычно есть рукава, которые разветвляются, сливаются, неожиданно закручиваются и имеют некоторую степень неправильности. Возможный сценарий Солнца в шпоре / Местном рукаве подчеркивает этот момент и указывает на то, что такие особенности, вероятно, не уникальны и существуют в других местах Млечного Пути. Оценки угла наклона рычагов колеблются от 7 ° до 25 °. Считается, что есть четыре спиральных рукава, которые начинаются недалеко от центра Галактики Млечный Путь. Они названы следующим образом, а положение рук показано на изображении ниже:

Наблюдаемая (нормальные линии) и экстраполированная (пунктирные линии) структура спиральных рукавов Млечного Пути, вид с севера галактики — на этом изображении галактика вращается по часовой стрелке. Серые линии, исходящие от положения Солнца (вверху в центре), перечисляют трехбуквенные сокращения соответствующих созвездий.
Цвет Руки)
бирюзовый Рукав около 3 кпк и рукав Персея
синий Норма и внешний рычаг (вместе с расширением, обнаруженным в 2004 г.)
зеленый Щит–Рука Центавра
красный Рука Киля-Стрельца
Есть по крайней мере два меньших плеча или шпоры, в том числе:
апельсин Рукав Ориона-Лебедя (содержащий Солнце и Солнечную систему)
Спитцер показывает то, что невозможно увидеть в видимом свете: более холодные звезды (синие), нагретую пыль (красноватый оттенок) и Стрелец А* в виде яркого белого пятна посередине.
Представление художника о спиральной структуре Млечного Пути с двумя главными звездными рукавами и перемычкой.

Два спиральных рукава, рукав Щита-Центавра и рукав Киля-Стрельца, имеют точки касания внутри орбиты Солнца относительно центра Млечного Пути. Если эти рукава содержат избыточную плотность звезд по сравнению со средней плотностью звезд в галактическом диске, это можно было бы обнаружить, подсчитав звезды вблизи точки касания. Два обзора ближнего инфракрасного света, который чувствителен в первую очередь к красным гигантам и не подвержен влиянию вымирания пыли, обнаружили предсказанный избыток в рукаве Щита-Центавра, но не в рукаве Киля-Стрельца: рукав Щита-Центавра содержит примерно 30% больше красных гигантов, чем можно было бы ожидать в отсутствие спирального рукава. Это наблюдение предполагает, что Млечный Путь обладает только двумя основными звездными рукавами: рукавом Персея и рукавом Щита-Центавра. Остальные рукава содержат избыточный газ, но не избыточные старые звезды. В декабре 2013 года астрономы обнаружили, что распределение молодых звезд и областей звездообразования соответствует описанию Млечного Пути с четырьмя рукавами. Таким образом, Млечный Путь, по-видимому, имеет два спиральных рукава, очерченных старыми звездами, и четыре спиральных рукава, очерченных газом и молодыми звездами. Объяснение этого очевидного несоответствия неясно.

Скопления, обнаруженные WISE, использовались для отслеживания спиральных рукавов Млечного Пути.

Рукав около 3 кпк (также называемый расширяющимся рукавом в 3 кпк или просто рукавом в 3 кпк ) был открыт в 1950-х годах астрономом ван Вурденом и его сотрудниками в ходе 21-сантиметровых радиоизмерений H I ( атомарного водорода ). Было обнаружено, что он расширяется от центральной выпуклости со скоростью более 50 км/с . Находится в четвертом галактическом квадранте на расстоянии около 5,2 кпк от Солнца и 3,3 кпк от центра Галактики . Дальний рукав 3 кпк был открыт в 2008 году астрономом Томом Дамом (Гарвард-Смитсоновский CfA). Он расположен в первом галактическом квадранте на расстоянии 3 кпк (около 10 000 световых лет ) от центра Галактики.

Моделирование, опубликованное в 2011 году, показало, что Млечный Путь, возможно, получил свою спиральную структуру рукава в результате неоднократных столкновений с карликовой эллиптической галактикой Стрельца .

Было высказано предположение, что Млечный Путь содержит два различных спиральных узора: внутренний, образованный быстровращающимся рукавом Стрельца, и внешний, образованный рукавами Киля и Персея, скорость вращения которых медленнее, а рукава плотно прилегают друг к другу. ранить. В этом сценарии, предложенном численным моделированием динамики различных спиральных рукавов, внешний узор будет формировать внешнее псевдокольцо, а два узора будут соединены рукавом Лебедя.

Длинное нитевидное молекулярное облако, получившее название «Несси», вероятно, образует плотный «хребет» рукава Щита-Центаруса.

За пределами основных спиральных рукавов находится Кольцо Единорога (или Внешнее кольцо), кольцо из газа и звезд, оторванное от других галактик миллиарды лет назад. Тем не менее, несколько членов научного сообщества недавно подтвердили свою позицию, утверждая, что структура Единорога — не что иное, как чрезмерная плотность, вызванная расширением и искривлением толстого диска Млечного Пути. Структура диска Млечного Пути искривлена ​​по S-образной кривой .

Гало

Галактический диск окружен сфероидальным ореолом из старых звезд и шаровых скоплений, 90% которых находятся в пределах 100 000 световых лет (30 кпк) от центра Галактики. Однако несколько шаровых скоплений были обнаружены дальше, например PAL 4 и AM 1, на расстоянии более 200 000 световых лет от галактического центра. Около 40% скоплений Млечного Пути находятся на ретроградных орбитах, что означает, что они движутся в направлении, противоположном вращению Млечного Пути. Шаровые скопления могут следовать розеточной орбите вокруг Млечного Пути, в отличие от эллиптической орбиты планеты вокруг звезды.

Хотя диск содержит пыль, которая закрывает обзор на некоторых длинах волн, компонент гало — нет. Активное звездообразование происходит в диске (особенно в спиральных рукавах, представляющих области с высокой плотностью), но не в гало, так как там мало холодного газа, который может коллапсировать в звезды. Открытые кластеры также располагаются в основном на диске.

Открытия в начале 21 века расширили знания о структуре Млечного Пути. С открытием того, что диск Галактики Андромеды (M31) простирается намного дальше, чем считалось ранее, становится очевидной возможность того, что диск Млечного Пути простирается дальше, и это подтверждается свидетельством открытия расширения Внешнего Рукава Галактики. Рукав Лебедя и аналогичное продолжение Рукава Щита-Центавра . С открытием карликовой эллиптической галактики Стрельца была обнаружена лента галактических обломков, поскольку полярная орбита карлика и его взаимодействие с Млечным Путем разрывают его на части. Точно так же с открытием карликовой галактики Большого Пса было обнаружено, что кольцо галактических обломков от его взаимодействия с Млечным Путем окружает галактический диск.

Sloan Digital Sky Survey северного неба показывает огромную и диффузную структуру (распределенную по площади, примерно в 5000 раз превышающую размер полной Луны) в Млечном Пути, которая, похоже, не вписывается в современные модели. Собрание звезд поднимается почти перпендикулярно плоскости спиральных рукавов Млечного Пути. Предлагаемая вероятная интерпретация состоит в том, что карликовая галактика сливается с Млечным Путем. Эта галактика предварительно названа Звездным потоком Девы и находится в направлении Девы на расстоянии около 30 000 световых лет (9 кпк) от нас.

Газовое гало

Помимо звездного гало, рентгеновская обсерватория Чандра, XMM-Newton и Suzaku предоставили доказательства существования газового гало с большим количеством горячего газа. Гало простирается на сотни тысяч световых лет, намного дальше звездного гало и близко на расстояние Большого и Малого Магеллановых Облаков . Масса этого горячего гало почти эквивалентна массе самого Млечного Пути. Температура этого гало-газа составляет от 1 до 2,5 миллионов К (от 1,8 до 4,5 миллионов ° F).

Наблюдения за далекими галактиками показывают, что во Вселенной было примерно в шесть раз меньше барионной (обычной) материи, чем темной материи, когда ей было всего несколько миллиардов лет. Однако только около половины этих барионов учитываются в современной Вселенной на основе наблюдений за соседними галактиками, такими как Млечный Путь. Если открытие, что масса гало сравнима с массой Млечного Пути, подтвердится, это может быть идентичность пропавших барионов вокруг Млечного Пути.

Галактическое вращение

Кривая вращения Галактики для Млечного Пути – по вертикальной оси отложена скорость вращения вокруг галактического центра; горизонтальная ось — расстояние от центра галактики в кпк; солнце отмечено желтым шаром; наблюдаемая кривая скорости вращения синего цвета; предсказанная кривая, основанная на звездной массе и газе в Млечном Пути, выделена красным цветом; разброс в наблюдениях примерно обозначен серыми полосами, разница связана с темной материей

Звезды и газ в Млечном Пути вращаются вокруг своего центра по - разному, а это означает, что период вращения зависит от местоположения. Как это характерно для спиральных галактик, орбитальная скорость большинства звезд Млечного Пути не сильно зависит от их удаления от центра. Вдали от центральной выпуклости или внешнего края типичная звездная орбитальная скорость составляет 210 ± 10 км / с (470 000 ± 22 000 миль в час). Следовательно, период обращения типичной звезды прямо пропорционален только длине пройденного пути. Это отличается от ситуации в Солнечной системе, где преобладает гравитационная динамика двух тел, а разные орбиты имеют связанные с ними значительно разные скорости. Кривая вращения (показана на рисунке) описывает это вращение. По направлению к центру Млечного Пути орбитальные скорости слишком малы, тогда как за пределами 7 кпс скорости слишком высоки, чтобы соответствовать тому, что можно было бы ожидать от закона всемирного тяготения.

Если бы Млечный Путь содержал только ту массу, которая наблюдается у звезд, газа и другого барионного (обычного) вещества, скорость вращения уменьшалась бы по мере удаления от центра. Однако наблюдаемая кривая относительно плоская, что указывает на наличие дополнительной массы, которую невозможно обнаружить непосредственно с помощью электромагнитного излучения. Это несоответствие приписывается темной материи. Кривая вращения Млечного Пути согласуется с универсальной кривой вращения спиральных галактик, что является лучшим доказательством существования темной материи в галактиках. В качестве альтернативы, меньшинство астрономов предполагает, что модификация закона всемирного тяготения может объяснить наблюдаемую кривую вращения.

Формирование

История

Млечный Путь зародился как одна или несколько небольших сверхплотностей в распределении массы во Вселенной вскоре после Большого Взрыва . Некоторые из этих сверхплотностей были семенами шаровых скоплений, в которых сформировались самые старые из оставшихся звезд на территории, которая сейчас является Млечным Путем. Почти половина материи Млечного Пути, возможно, пришла из других далеких галактик. Тем не менее, эти звезды и скопления сейчас составляют звездное гало Млечного Пути. Через несколько миллиардов лет после рождения первых звезд масса Млечного Пути стала достаточно большой, чтобы вращаться относительно быстро. Из-за сохранения углового момента это привело к коллапсу газовой межзвездной среды из примерно сфероидальной формы в диск. Поэтому в этом спиральном диске образовались более поздние поколения звезд. Наблюдается, что большинство молодых звезд, включая Солнце, находятся в диске.

С тех пор, как начали формироваться первые звезды, Млечный Путь вырос за счет слияния галактик (особенно в начале роста Млечного Пути) и аккреции газа непосредственно из галактического гало. Млечный Путь в настоящее время аккрецирует материал из нескольких небольших галактик, в том числе из двух его крупнейших галактик-спутников, Большого и Малого Магеллановых Облаков, через Магелланов Поток . Прямая аккреция газа наблюдается в высокоскоростных облаках, таких как облако Смита . Космологическое моделирование показывает, что 11 миллиардов лет назад она слилась с особенно большой галактикой, которую назвали Кракеном . Однако свойства Млечного Пути, такие как звездная масса, угловой момент и металличность в его самых отдаленных областях, позволяют предположить, что за последние 10 миллиардов лет он не подвергался слияниям с крупными галактиками. Это отсутствие недавних крупных слияний необычно для подобных спиральных галактик; ее сосед, Галактика Андромеды, по-видимому, имеет более типичную историю, сформированную недавними слияниями с относительно большими галактиками.

Согласно недавним исследованиям, Млечный Путь, а также Галактика Андромеды лежат в области, известной на диаграмме цвет-величина галактики как «зеленая долина», области, населенной галактиками, находящимися на переходе от «голубого облака» (галактики, активно формирующие новые звезды) к «красной последовательности» (галактики, в которых отсутствует звездообразование). Активность звездообразования в галактиках зеленой долины замедляется, поскольку в межзвездной среде заканчивается звездообразующий газ. В смоделированных галактиках с аналогичными свойствами звездообразование обычно прекращается примерно через пять миллиардов лет, даже с учетом ожидаемого кратковременного увеличения скорости звездообразования из-за столкновения Млечного Пути и Андромеды. Галактика. Фактически, измерения других галактик, похожих на Млечный Путь, показывают, что это одна из самых красных и ярких спиральных галактик, которые все еще формируют новые звезды, и она лишь немного голубее, чем самые голубые галактики красной последовательности.

Возраст и космологическая история

Сравнение ночного неба с ночным небом гипотетической планеты в Млечном Пути 10 миллиардов лет назад, в возрасте около 3,6 миллиардов лет и за 5 миллиардов лет до образования Солнца.

Шаровые скопления являются одними из старейших объектов Млечного Пути, что, таким образом, устанавливает нижний предел возраста Млечного Пути. Возраст отдельных звезд Млечного Пути можно оценить, измерив содержание долгоживущих радиоактивных элементов, таких как торий-232 и уран-238, а затем сравнив результаты с оценками их первоначального содержания, метод, называемый нуклеокосмохронологией . Эти значения дают около 12,5 ± 3 миллиарда лет для CS 31082-001 и 13,8 ± 4 миллиарда лет для BD +17 ° 3248 . Как только белый карлик сформирован, он начинает подвергаться радиационному охлаждению, и температура поверхности неуклонно падает. Измерив температуру самого холодного из этих белых карликов и сравнив ее с ожидаемой начальной температурой, можно сделать оценку возраста. С помощью этой методики возраст шарового скопления М4 был оценен в 12,7 ± 0,7 млрд лет . Оценки возраста самого старого из этих скоплений дают наилучшую оценку в 12,6 миллиардов лет и верхний предел достоверности 95% в 16 миллиардов лет.

В ноябре 2018 года астрономы сообщили об открытии одной из древнейших звезд во Вселенной . 2MASS J18082002-5104378 B возрастом около 13,5 миллиардов лет представляет собой крошечную сверхбедную металлом (UMP) звезду, состоящую почти полностью из материалов, высвободившихся в результате Большого взрыва, и, возможно, является одной из первых звезд. Открытие звезды в галактике Млечный Путь предполагает, что галактика может быть как минимум на 3 миллиарда лет старше, чем считалось ранее.

В гало Млечного Пути было обнаружено несколько отдельных звезд, измеренный возраст которых очень близок к возрасту Вселенной в 13,80 миллиардов лет . В 2007 году возраст звезды в галактическом гало HE 1523-0901 оценивался примерно в 13,2 миллиарда лет. Как самый старый известный объект в Млечном Пути в то время, это измерение установило нижний предел возраста Млечного Пути. Эта оценка была сделана с использованием УФ-визуального спектрографа Эшелля Очень большого телескопа для измерения относительной силы спектральных линий, вызванных присутствием тория и других элементов, созданных R-процессом . Интенсивность линий дает содержание различных изотопов элементов, по которым можно сделать оценку возраста звезды с помощью нуклеокосмохронологии . Другой звезде, HD 140283, 14,5 ± 0,7 миллиарда лет.

Согласно наблюдениям с использованием адаптивной оптики для коррекции атмосферных искажений Земли, возраст звезд в выпуклости галактики составляет около 12,8 миллиардов лет.

Возраст звезд в тонком галактическом диске также оценивался с помощью нуклеокосмохронологии. Измерения звезд тонкого диска дают оценку, что тонкий диск сформировался 8,8 ± 1,7 миллиарда лет назад. Эти измерения предполагают, что между формированием галактического гало и тонким диском был перерыв почти в 5 миллиардов лет. Недавний анализ химических сигнатур тысяч звезд предполагает, что звездообразование могло снизиться на порядок во время формирования диска, от 10 до 8 миллиардов лет назад, когда межзвездный газ был слишком горячим, чтобы образовывать новые звезды с той же скоростью. как прежде.

Галактики-спутники, окружающие Млечный Путь, не распределены случайным образом, а кажутся результатом распада какой-то более крупной системы, образующей кольцевую структуру диаметром 500 000 световых лет и шириной 50 000 световых лет. Тесные столкновения между галактиками, подобные ожидаемому через 4 миллиарда лет с Галактикой Андромеды, отрывают огромные газовые хвосты, которые со временем могут сливаться, образуя карликовые галактики в кольцо под произвольным углом к ​​основному диску.

Межгалактическое соседство

Схема галактик Местной группы относительно Млечного Пути
Положение Местной группы в сверхскоплении Ланиакея

Млечный Путь и Галактика Андромеды представляют собой бинарную систему гигантских спиральных галактик, принадлежащих к группе из 50 тесно связанных галактик, известных как Местная группа, окруженная Местной пустотой, которая сама является частью Местного листа и, в свою очередь, сверхскопления Девы . Сверхскопление Девы окружено рядом пустот, лишенных множества галактик: Пустота Микроскопия на «севере», Пустота Скульптора «слева», Пустота Волопаса «справа» и Пустота Большого Пса на «севере». юг". Эти пустоты со временем меняют форму, создавая нитевидные структуры галактик. Сверхскопление Девы, например, притягивается к Великому Аттрактору, который, в свою очередь, является частью большей структуры, называемой Ланиакея .

Две меньшие галактики и несколько карликовых галактик в Местной группе вращаются вокруг Млечного Пути. Крупнейшее из них — Большое Магелланово Облако диаметром 14 000 световых лет. У него есть близкий компаньон, Малое Магелланово Облако . Магелланов поток — это поток нейтрального газообразного водорода, простирающийся от этих двух маленьких галактик на 100° неба. Считается, что поток был вытащен из Магеллановых Облаков в результате приливных взаимодействий с Млечным Путем. Некоторые из карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути, — это Карликовый Большой Пёс (самый близкий), Карликовая Эллиптическая Галактика Стрельца, Карликовый Малой Медведицы, Карликовый Скульптор, Карликовый Секстанс, Карликовый Форнакс и Карликовый Лев I. Диаметр самых маленьких карликовых галактик Млечного Пути составляет всего 500 световых лет. К ним относятся Карина Гном, Драко Гном и Лео II Гном . Все еще могут быть необнаруженные карликовые галактики, которые динамически связаны с Млечным Путем, что подтверждается обнаружением девяти новых спутников Млечного Пути на относительно небольшом участке ночного неба в 2015 году. уже были поглощены Млечным Путем, как и прародитель Омеги Центавра .

В 2014 году исследователи сообщили, что большинство галактик-спутников Млечного Пути лежат в очень большом диске и вращаются в одном направлении. Это стало неожиданностью: согласно стандартной космологии, галактики-спутники должны формироваться в гало темной материи, и они должны быть широко распространены и двигаться в случайных направлениях. Это несоответствие до сих пор полностью не объяснено.

В январе 2006 года исследователи сообщили, что ранее необъяснимая деформация диска Млечного Пути теперь была нанесена на карту и оказалась рябью или вибрацией, вызванной Большим и Малым Магеллановыми Облаками, когда они вращаются вокруг Млечного Пути, вызывая вибрации, когда они пройти через его края. Раньше эти две галактики, составляющие около 2% массы Млечного Пути, считались слишком маленькими, чтобы влиять на Млечный Путь. Однако в компьютерной модели движение этих двух галактик создает след темной материи, который усиливает их влияние на более крупный Млечный Путь.

Текущие измерения показывают, что Галактика Андромеды приближается к нам со скоростью от 100 до 140 км/с (от 220 000 до 310 000 миль в час). Через 3–4 миллиарда лет может произойти столкновение Андромеды и Млечного Пути, в зависимости от важности неизвестных боковых компонентов для относительного движения галактик. Если они столкнутся, вероятность того, что отдельные звезды столкнутся друг с другом, чрезвычайно мала, но вместо этого две галактики сольются, чтобы сформировать единую эллиптическую галактику или, возможно, большую дисковую галактику в течение примерно миллиарда лет.

Скорость

Хотя специальная теория относительности утверждает, что в космосе нет «предпочтительной» инерциальной системы отсчета, с которой можно было бы сравнить Млечный Путь, Млечный Путь действительно имеет скорость относительно космологической системы отсчета .

Одной из таких систем отсчета является поток Хаббла, видимое движение скоплений галактик из-за расширения пространства . Отдельные галактики, включая Млечный Путь, имеют пекулярные скорости относительно среднего потока. Таким образом, чтобы сравнить Млечный Путь с хаббловским потоком, нужно рассматривать достаточно большой объем, чтобы расширение Вселенной преобладало над локальными случайными движениями. Достаточно большой объем означает, что среднее движение галактик в этом объеме равно хаббловскому потоку. Астрономы считают, что Млечный Путь движется со скоростью примерно 630 км/с (1 400 000 миль в час) по отношению к этой местной системе отсчета. Млечный Путь движется в общем направлении Великого Аттрактора и других галактических скоплений, включая сверхскопление Шепли, позади него. Местная группа (скопление гравитационно связанных галактик, содержащих, среди прочего, Млечный Путь и Галактику Андромеды) является частью сверхскопления, называемого Местным сверхскоплением, с центром вблизи скопления Девы : хотя они удаляются друг от друга на 967 км. / с (2 160 000 миль в час) как часть потока Хаббла, эта скорость меньше, чем можно было бы ожидать, учитывая расстояние в 16,8 миллиона парсеков из-за гравитационного притяжения между Местной группой и скоплением Девы.

Другая система отсчета обеспечивается космическим микроволновым фоном (CMB). Млечный Путь движется со скоростью 552 ± 6 км / с (1 235 000 ± 13 000 миль / ч) по отношению к фотонам реликтового излучения, по прямому восхождению 10,5, склонению -24 ° ( эпоха J2000, недалеко от центра Гидры ). Это движение наблюдается спутниками, такими как Cosmic Background Explorer (COBE) и Зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона (WMAP), как дипольный вклад в CMB, поскольку фотоны, находящиеся в равновесии в кадре CMB, смещаются в синий цвет в направлении движения. и красное смещение в противоположном направлении.

Смотрите также

Примечания

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки