Do istej miery vieme viac o vzdialených hviezdnych systémoch ako o našej vlastnej Galaxii - Mliečnej ceste. Jeho štruktúra je ťažšie študovateľná ako štruktúra iných galaxií, pretože ju musíte študovať zvnútra a veľa toho nie je také ľahké vidieť. Medzihviezdne prachové mraky pohlcujú svetlo z nespočetného množstva vzdialených hviezd.
Iba s rozvojom rádioastronómie a príchodom infračervených ďalekohľadov dokázali vedci pochopiť, ako funguje naša Galaxia. Mnoho podrobností však zostáva dodnes nejasných. Aj počet hviezd v Mliečnej ceste sa zhruba odhaduje. Najnovší elektronickí sprievodcovia uvádzajú čísla od 100 do 300 miliárd hviezd.
Nie je to tak dávno, čo sa verilo, že naša Galaxia má 4 veľké ramená. Ale v roku 2008 astronómovia z Wisconsinskej univerzity zverejnili výsledky spracovania asi 800 000 infračervených snímok urobených Spitzerovým vesmírnym ďalekohľadom. Ich analýza ukázala, že Mliečna cesta má iba dve ramená. Pokiaľ ide o ostatné rukávy, sú to iba úzke bočné vetvy. Mliečna cesta je teda špirálová galaxia s dvoma ramenami. Je potrebné poznamenať, že väčšina špirálových galaxií, ktoré poznáme, má tiež iba dve ramená.
„Vďaka ďalekohľadu Spitzer máme možnosť prehodnotiť štruktúru Mliečnej dráhy,“uviedol na konferencii Americkej astronomickej spoločnosti astronóm Robert Benjamin z University of Wisconsin. "Zdokonaľujeme naše chápanie Galaxie rovnako ako pred storočiami, keď objavitelia cestovali po celej planéte, vylepšili a prehodnotili predchádzajúce predstavy o tom, ako vyzerá Zem."
Od začiatku 90. rokov 20. storočia pozorovania uskutočňované v infračervenom rozsahu čoraz viac menia naše vedomosti o štruktúre Mliečnej dráhy, pretože infračervené ďalekohľady umožňujú pozerať sa cez oblaky plynu a prachu a zistiť, čo je pre konvenčné ďalekohľady neprístupné.
2004 - Vek našej Galaxie sa odhadoval na 13,6 miliárd rokov. Vznikla krátko po Veľkom tresku. Na začiatku to bola difúzna plynová bublina obsahujúca hlavne vodík a hélium. Postupom času sa zmenila na obrovskú špirálovitú galaxiu, v ktorej teraz žijeme.
všeobecné charakteristiky
Propagačné video:
Ako však prebiehal vývoj našej Galaxie? Ako sa to vyvíjalo - pomaly alebo naopak veľmi rýchlo? Ako bola nasýtená ťažkými prvkami? Ako sa zmenil tvar Mliečnej dráhy a jej chemické zloženie v priebehu miliárd rokov? Vedci ešte musia poskytnúť podrobné odpovede na tieto otázky.
Naša Galaxia je dlhá asi 100 000 svetelných rokov a priemerná hrúbka galaktického disku je asi 3 000 svetelných rokov (hrúbka jej konvexnej časti - výdute - dosahuje 16 000 svetelných rokov). Avšak v roku 2008 austrálsky astronóm Brian Gensler po analýze výsledkov pozorovaní pulzarov naznačil, že galaktický disk je pravdepodobne dvakrát taký hrubý, ako sa bežne verí.
Je naša Galaxia podľa kozmických štandardov veľká alebo malá? Pre porovnanie, hmlovina Andromeda, ktorá je nám najbližšou veľkou galaxiou, má asi 150 000 svetelných rokov.
Na konci roku 2008 vedci metódami rádioastronómie zistili, že Mliečna dráha rotuje rýchlejšie, ako sa doteraz myslelo. Podľa tohto ukazovateľa je jeho hmotnosť približne jeden a polkrát vyššia, ako sa bežne verilo. Podľa rôznych odhadov sa pohybuje od 1,0 do 1,9 bilióna solárnych hmôt. Opäť pre porovnanie: hmotnosť hmloviny Andromeda sa odhaduje na najmenej 1,2 bilióna solárnych hmôt.
Štruktúra galaxií
Mliečna cesta teda nie je svojou veľkosťou horšia ako hmlovina Andromeda. "S našou galaxiou by sme sa už nemali správať ako s malou sestrou hmloviny Andromeda," uviedol astronóm Mark Reid z Smithsonianovho centra pre astrofyziku na Harvardovej univerzite. Zároveň je hmota našej Galaxie väčšia, ako sa očakávalo, a teda aj jej gravitačná sila je vyššia, čo znamená, že sa zvyšuje pravdepodobnosť jej kolízie s inými galaxiami v našom okolí.
Čierna diera
Naša Galaxia je obklopená globulárnou halo, ktorá dosahuje asi 165 000 svetelných rokov. Astronómovia niekedy hovoria o svätožiare ako o „galaktickej atmosfére“. Obsahuje približne 150 guľových hviezdokôp a tiež malý počet starodávnych hviezd. Zvyšok halo priestoru je naplnený zriedeným plynom a tiež temnou hmotou. Ich hmotnosť sa odhaduje na asi bilión solárnych hmôt.
Špirálové ramená Mliečnej dráhy obsahujú obrovské množstvo vodíka. Tu sa naďalej rodia hviezdy. Mladé hviezdy časom opúšťajú ramená galaxií a „migrujú“na galaktický disk. Najhmotnejšie a najjasnejšie hviezdy však nežijú dostatočne dlho, a preto nemajú čas sa vzdialiť od svojho miesta narodenia. Nie je náhoda, že ramená našej Galaxie žiaria tak jasne. Väčšinu Mliečnej dráhy tvoria malé, nie veľmi hmotné hviezdy.
Centrálna časť Mliečnej dráhy sa nachádza v súhvezdí Strelec. Táto oblasť je obklopená tmavými oblakmi plynu a prachu, za ktorými nie je nič vidieť. Až od 50. rokov 20. storočia boli vedci schopní pomocou prostriedkov rádioastronómie postupne vidieť, čo tam leží. V tejto časti Galaxie bol objavený silný rádiový zdroj s názvom Strelec A. Pozorovania ukázali, že tu je sústredená hmota, ktorá niekoľkonásobne presahuje hmotnosť Slnka. Najprijateľnejšie vysvetlenie tejto skutočnosti je možné len: v strede našej Galaxie je čierna diera.
Teraz si z nejakého dôvodu dala pre seba prestávku a neprejavuje veľkú aktivitu. Prílev hmoty je tu veľmi obmedzený. Možno časom bude mať čierna diera chuť. Potom znova začne absorbovať závoj plynu a prachu, ktorý ho obklopuje, a Mliečna cesta sa pripojí k zoznamu aktívnych galaxií. Je možné, že predtým sa v strede Galaxie začnú energicky objavovať hviezdy. Takéto procesy sa pravdepodobne budú pravidelne opakovať.
2010 - Americkí astronómovia používajúci vesmírny ďalekohľad Fermi, navrhnutý na pozorovanie zdrojov gama žiarenia, objavili v našej Galaxii dve záhadné štruktúry - dve obrovské bubliny emitujúce gama žiarenie. Každý z nich má v priemere priemer 25 000 svetelných rokov. Rozptyľujú sa od stredu Galaxie v severnom a južnom smere. Možno hovoríme o prúdoch častíc, ktoré kedysi emitovala čierna diera uprostred Galaxie. Iní vedci sa domnievajú, že hovoríme o plynových mračnách, ktoré explodovali, keď sa zrodili hviezdy.
V okolí Mliečnej dráhy je niekoľko trpasličích galaxií. Najznámejšie z nich sú Veľké a Malé Magellanovo oblaky, ktoré sú s Mliečnou dráhou spojené akýmsi vodíkovým mostom, obrovským oblakom plynu, ktorý sa tiahne za týmito galaxiami. Dostal názov „Magellanov prúd“. Rozprestiera sa asi 300 000 svetelných rokov. Naša Galaxia neustále pohlcuje najbližšie trpasličie galaxie, najmä galaxiu Strelec, ktorá sa nachádza 50 000 svetelných rokov od galaktického stredu.
Zostáva dodať, že Mliečna cesta a hmlovina Andromeda sa pohybujú smerom k sebe. Je pravdepodobné, že za 3 miliardy rokov sa obe galaxie spoja a vznikne väčšia eliptická galaxia, ktorá už dostala názov „Milky Honey“.
Pôvod Mliečnej dráhy
Dlhý čas sa verilo, že Mliečna cesta sa formovala postupne. 1962 - Olin Eggen, Donald Linden-Bell a Allan Sandage navrhli hypotézu, ktorá sa stala známou ako model ELS (pomenovaná podľa počiatočných písmen ich priezvisk). Podľa nej sa namiesto Mliečnej dráhy kedysi pomaly točil homogénny oblak plynu. Pripomínalo guľu a malo naprieč približne 300 000 svetelných rokov a pozostávalo predovšetkým z vodíka a hélia. Pod vplyvom gravitácie sa protogalaxy zmenšila a stala sa plochou; zároveň sa jeho rotácia citeľne zrýchlila.
Hmlovina v Andromede
Tento model takmer dve desaťročia vyhovoval vedcom. Nové pozorovania ale ukázali, že Mliečna cesta nemohla vzniknúť tak, ako to kázali teoretici.
Podľa tohto modelu sa najskôr vytvorí svätožiara a potom galaktický disk. Disk ale obsahuje aj veľmi starodávne hviezdy, ako napríklad červeného obra Arcturus, ktorého vek je viac ako 10 miliárd rokov, alebo početných bielych trpaslíkov rovnakého veku.
Guľové hviezdokopy sa našli na galaktickom disku aj vo svätožiare, ktoré sú mladšie, ako naznačuje model ELS. Je zrejmé, že ich pohltí naša neskoršia Galaxia.
Mnoho hviezd v halo rotuje iným smerom ako Mliečna dráha. Možno aj oni boli kedysi mimo Galaxie, ale potom boli vtiahnutí do tohto „hviezdneho víru“- ako náhodný plavec vo vírivke.
1978 Leonard Searle a Robert Zinn navrhli svoj vlastný model formovania Mliečnej dráhy. Bola označená ako „model SZ“. Teraz sa história Galaxie stala oveľa komplikovanejšou. Nie je to tak dávno, čo bola v povedomí astronómov jej mladosť opísaná rovnako jednoducho ako podľa názoru fyzikov priamočiary pohyb vpred. Mechanika toho, čo sa dialo, bola jasne viditeľná: bol tu homogénny mrak; pozostával iba z rovnomerne rozloženého plynu. Nič svojou prítomnosťou nekomplikovalo výpočty teoretikov.
Teraz sa namiesto jedného obrovského mraku vo víziách vedcov objavilo naraz niekoľko malých, fantasticky rozptýlených oblakov. Medzi nimi boli aj hviezdy; boli však umiestnené iba v aureole. Všetko vo vnútri svätožiary kypilo: mraky sa zrazili; plynové hmoty sa zmiešali a zhutnili. Z tejto zmesi sa časom vytvoril galaktický disk. Začali sa v ňom objavovať nové hviezdy. Ale tento model bol neskôr kritizovaný.
Bolo nemožné pochopiť, čo spája svätožiaru a galaktický disk. Tento zahusťovací disk a riedka hviezdna obálka okolo neho nemali veľa spoločného. Už potom, čo Searle a Zinn vyrobili svoj model, sa ukázalo, že svätožiara rotuje príliš pomaly, aby vytvorila galaktický disk. Súdiac podľa distribúcie chemických prvkov, tieto vznikli z protogalaktického plynu. Nakoniec sa ukázalo, že uhlová hybnosť disku bola 10-krát vyššia ako hybnosť halo.
Tajomstvo spočíva v tom, že oba modely obsahujú zrnko pravdy. Problémom je, že sú príliš jednoduché a jednostranné. Oba sa teraz javia ako fragmenty toho istého receptu, ktorým bola vytvorená Mliečna cesta. Eggen a jeho kolegovia prečítali niekoľko riadkov z tohto receptu, Searle a Zinn niekoľko ďalších. Preto, keď sa pokúsime znovu predstaviť históriu našej Galaxie, občas si všimneme známe riadky, ktoré už boli raz prečítané.
Mliečna dráha. Počítačový model
Všetko sa to teda začalo krátko po Veľkom tresku. „Dnes sa všeobecne uznáva, že kolísanie hustoty tmavej hmoty viedlo k vzniku prvých štruktúr - takzvaných temných halo. Vďaka gravitačnej sile sa tieto štruktúry nerozpadli, “poznamenáva nemecký astronóm Andreas Burkert, autor nového modelu zrodu Galaxie.
Temné svätožiary sa stali zárodkami - jadrami - budúcich galaxií. Plyn sa okolo nich hromadil pod vplyvom gravitácie. Ako to popisuje model ELS, došlo k homogénnemu kolapsu. Už 500 - 1 000 miliónov rokov po Veľkom tresku sa plynové zhluky, ktoré obklopovali temné haló, stali „inkubátormi“hviezd. Objavili sa tu malé protogalaxie. V hustých oblakoch plynu vznikali prvé guľové hviezdokopy, pretože hviezdy sa tu rodili stokrát častejšie ako kdekoľvek inde. Protogalaxie sa zrazili a spojili sa navzájom - takto vznikali veľké galaxie vrátane našej Mliečnej dráhy. Dnes je obklopené temnou hmotou a aureolou jednotlivých hviezd a ich guľových hviezdokôp, týchto ruín vesmíru, ktorých vek presahuje 12 miliárd rokov.
V protogalaxiách bolo veľa veľmi hmotných hviezd. Za menej ako pár desiatok miliónov rokov väčšina z nich vybuchla. Tieto explózie obohatili plynové mraky o ťažké chemické prvky. Preto sa na galaktickom disku nezrodili také hviezdy ako v svätožiare - obsahovali stokrát viac kovov. Okrem toho tieto explózie generovali silné galaktické víry, ktoré zohrievali plyn a vyhnali ho z protogalaxií. Došlo k oddeleniu plynných hmôt a tmavej hmoty. Toto bola najdôležitejšia etapa pri formovaní galaxií, ktorá sa predtým u žiadneho modelu nebrala do úvahy.
V rovnakom čase do seba čoraz viac narážali temné svätožiary. Protogalaxie sa navyše natiahli alebo rozpadli. Tieto katastrofy pripomínajú reťaze hviezd, ktoré sa zachovali v svätožiare Mliečnej cesty od dôb „mladosti“. Štúdiom ich polohy je možné vyhodnotiť udalosti, ktoré sa v danom období udiali. Z týchto hviezd sa postupne vytvorila obrovská guľa - svätožiara, ktorú vidíme. Keď sa ochladilo, prenikli do nej plynové mraky. Ich moment hybnosti bol zachovaný, pretože sa nezrútili do jedného bodu, ale vytvorili rotujúci disk. To všetko sa stalo pred viac ako 12 miliardami rokov. Plyn bol teraz stlačený podľa popisu v modeli ELS.
V tejto dobe sa tiež formuje „vydutie“Mliečnej cesty - jeho stredná časť pripomína elipsoid. Bulge je zložený z veľmi starých hviezd. Pravdepodobne to vzniklo spojením najväčších protogalaxií, ktoré držali plynové oblaky najdlhšie. Boli medzi nimi neutrónové hviezdy a malé čierne diery - pozostatky explodujúcich supernov. Zlučovali sa navzájom a súčasne absorbovali prúdy plynov. Možno takto vznikla obrovská čierna diera, ktorá teraz sídli v strede našej Galaxie.
História Mliečnej dráhy je oveľa chaotickejšia, ako sa doteraz myslelo. Naša domáca Galaxia, pôsobivá aj na kozmické štandardy, vznikla po sérii nárazov a zlúčení - po sérii kozmických katastrof. Stopy po tých starých udalostiach možno nájsť dodnes.
Takže napríklad nie všetky hviezdy Mliečnej dráhy sa točia okolo galaktického stredu. Pravdepodobne naša galaxia za miliardy rokov svojej existencie „pohltila“mnohých spolucestujúcich. Každá desiata hviezda v galaktickej svätožiare je stará menej ako 10 miliárd rokov. Do tej doby sa už Mliečna cesta sformovala. Možno sú to zvyšky kedysi zajatých trpasličích galaxií. Skupina britských vedcov z Astronomického ústavu v Cambridge pod vedením Gerarda Gilmoura spočítala, že Mliečna dráha dokázala absorbovať 40 až 60 trpasličích galaxií typu Karin.
Mliečna cesta navyše priťahuje obrovské masy plynu. V roku 1958 si teda holandskí astronómovia všimli veľa malých škvŕn v aureole. Ukázalo sa, že to boli plynové mraky, ktoré pozostávali hlavne z atómov vodíka a hnali sa smerom ku galaktickému disku.
Naša Galaxia nebude v budúcnosti zmierňovať svoje chute. Možno pohltí trpasličie galaxie, ktoré sú nám najbližšie - Fornax, Karina a pravdepodobne aj Sextans, a potom splynie s hmlovinou Andromeda. Okolo Mliečnej dráhy - tento nenásytný „hviezdny kanibal“- bude ešte viac pustý.
A. Volkov