Planeta Ziemia, Układ Słoneczny, miliardy innych gwiazd i ciał niebieskich - to wszystko jest naszą galaktyką Mlecznej Drogi - ogromną międzygalaktyczną formacją, w której wszystko jest zgodne z prawami grawitacji. Dane na temat rzeczywistych wymiarów galaktyki są jedynie przybliżone. A najciekawsze jest to, że są setki, może nawet tysiące takich formacji, większych lub mniejszych.
Galaktyka Mlecznej Drogi i to, co ją otacza
Wszystkie ciała niebieskie, w tym planety Mlecznej Drogi, księżyce, asteroidy, komety i gwiazdy, są ciągle w ruchu. Urodzeni w kosmicznym huraganie Wielkiego Wybuchu, wszystkie te obiekty są przeszkodą w ich rozwoju. Niektóre mają bardziej pradawny wiek, inne - oczywiście młodsze.
Nie można wykreślić wizualnie granic galaktycznych. Zaledwie 100 lat temu świat naukowy nie podejrzewał nawet, że nasza galaktyka Drogi Mlecznej nie jest jedyną we wszechświecie. Tylko dzięki staraniom Amerykanów Edwina Hubble'a stało się jasne, że Wszechświat jest dosłownie zatłoczony formacjami grawitacyjnymi. Są wśród nich bardzo małe galaktyki, są średniej wielkości, takie jak nasze, i istnieją prawdziwe olbrzymy. Żywym przykładem jest galaktyka Andromeda najbliżej Drogi Mlecznej, która jest 2-2,5 razy większa. Jeśli chodzi o galaktyki karłowate, ich los jest nie do pozazdroszczenia. Mieli rolę towarzyszy większych formacji, które później je połknęli.
Nasza międzygalaktyczna metropolia w towarzystwie galaktyk Andromedy i Trójkąta tworzy Grupę Lokalną, która odpowiednio jest już częścią większej formacji - Lokalnej Supergromady w Pannie.
Najważniejsze cechy i parametry
Droga Mleczna to typowa galaktyka spiralna klasy SBbc ze zworką. Średnica Drogi Mlecznej to 100 tysięcy lat świetlnych. W obrębie tych granic istnieje od 200 do 400 miliardów gwiazd różnych typów, z których każdy znajduje się na pewnym etapie swojego rozwoju. Grubość dysku galaktycznego zmienia się w ciągu 1000 lat świetlnych.
Masa galaktyki Drogi Mlecznej obejmuje nie tylko masę gwiazd. Większość dysku galaktycznego to masa ciemnej materii i gazu międzygwiezdnego. Wszystko to razem stanowi ogromną wagę 4,8 · 10¹¹ M☉. Innymi słowy, Droga Mleczna jest 150 miliardów razy cięższa od Słońca.
Formacja grawitacyjna obraca się wokół środka, podczas gdy poszczególne części galaktyki obracają się z różnymi prędkościami. Jeśli w centrum prędkość obrotowa dysku galaktycznego jest dość umiarkowana, to na obwodzie parametr ten osiąga 200-250 km / s. Na jednym z tych miejsc, bliżej środka tarczy galaktyki, znajduje się Słońce. Odległość od centrum galaktyki wynosi 25-28 tysięcy lat świetlnych. Całkowity obrót wokół centralnej osi formacji grawitacyjnej Słońca i Układu Słonecznego trwa 225-250 milionów lat. W związku z tym w całej historii istnienia Układ Słoneczny krążył tylko wokół centrum 30 razy.
Miejsce galaktyki we wszechświecie
Należy zauważyć jedną niezwykłą cechę. Położenie Słońca i odpowiednio planeta Ziemia są bardzo wygodne. W dysku galaktycznym nieustannie zachodzi proces zagęszczania. Mechanizm ten jest spowodowany rozbieżnością między prędkością obrotową gałęzi spiralnych a ruchem gwiazd poruszających się wewnątrz dysku galaktycznego zgodnie z ich prawami. Prężne procesy zachodzą podczas zagęszczania, czemu towarzyszy intensywne promieniowanie ultrafioletowe. Słońce i ziemia są wygodnie umiejscowione w okręgu kręgu, gdzie nie ma takiej energicznej aktywności: między dwoma spiralnymi gałęziami na granicy rękawów Drogi Mlecznej - Strzelca i Perseusza. To tłumaczy spokój, w którym byliśmy tak długo. Przez ponad 4,5 miliarda lat kosmiczne kataklizmy nie wpłynęły na nas.
Struktura galaktyki Drogi Mlecznej
Dysk galaktyczny nie jest jednolity w składzie. Podobnie jak inne spiralne systemy grawitacyjne, Droga Mleczna ma trzy odrębne obszary:
- rdzeń utworzony przez gęsty gromadę gwiazd liczącą miliard gwiazd w różnym wieku;
- sam dysk galaktyczny, uformowany z gromad gwiazd, gwiezdnego gazu i pyłu;
- corona, sferyczne halo - obszar, w którym znajdują się gromady kuliste, galaktyki karłowate, oddzielne grupy gwiazd, kosmiczny pył i gaz.
W pobliżu płaszczyzny dysku galaktycznego znajdują się młode gwiazdy zebrane w gromady. Gęstość gromad gwiazd na środku dysku jest wyższa. W pobliżu centrum gęstość wynosi 10 000 gwiazd na sześcienny parsek. W regionie, w którym znajduje się Układ Słoneczny, gęstość gwiazdy wynosi już 1-2 gwiazdki w 16 parach sześciennych. Z reguły wiek tych ciał niebieskich wynosi nie więcej niż kilka miliardów lat.
Międzygwiezdny gaz również koncentruje się wokół płaszczyzny dysku, przestrzegając sił odśrodkowych. Pomimo stałej prędkości rotacji gałęzi spiralnych, gaz międzygwiezdny jest nierównomiernie rozłożony, tworząc duże i małe obszary zachmurzenia, mgławice. Jednak głównym galaktycznym materiałem budowlanym jest ciemna materia. Jego masa przeważa nad całkowitą masą wszystkich ciał niebieskich tworzących galaktykę Drogi Mlecznej.
Jeśli struktura galaktyki jest przejrzysta i przejrzysta na diagramie, to w rzeczywistości prawie niemożliwe jest rozważenie centralnych obszarów dysku galaktycznego. Chmury gazu i pyłu oraz skupiska gwiezdnego gazu ukrywają przed naszym spojrzeniem światło ze środka Drogi Mlecznej, w którym żyje prawdziwy potwór kosmiczny - supermasywna czarna dziura. Masa tego nadrzębu wynosi około 4,3 miliona M. Obok nadolbrzyma jest mniejsza czarna dziura. Uzupełnia to ponure przedsiębiorstwo setkami czarnych dziur karłowatych. Czarne dziury Drogi Mlecznej są nie tylko pożeraczami materii gwiezdnej, ale także pełnią funkcję szpitala położniczego, wyrzucając w kosmos ogromne skrzepy protonów, neutronów i elektronów. To od nich tworzy się wodór atomowy - główne paliwo gwiezdnego plemienia.
Skoczek jest prętem umiejscowionym w rejonie jądra galaktycznego. Jego długość wynosi 27 tysięcy lat świetlnych. Tu królują stare gwiazdy, czerwone olbrzymy, których czarna materia odżywia się materią gwiezdną. Główna część wodoru cząsteczkowego, który jest głównym materiałem budowlanym procesu powstawania gwiazd, jest skoncentrowana w tym obszarze.
Geometrycznie struktura galaktyki wygląda dość prosto. Każde spiralne ramię, a są ich cztery w Drodze Mlecznej, pochodzi z pierścienia gazowego. Rękawy rozchodzą się pod kątem 20⁰. Na zewnętrznych granicach dysku galaktycznego głównym elementem jest wodór atomowy, który rozprzestrzenia się ze środka galaktyki na peryferie. Grubość warstwy wodorowej na obrzeżach Drogi Mlecznej jest znacznie szersza niż w centrum, a jej gęstość jest bardzo niska. Wyładowanie warstwy wodorowej jest promowane przez wpływ galaktyk karłowatych, które są nieprzerwanie nierozerwalnie związane z naszą galaktyką przez dziesiątki miliardów lat.
Teoretyczne modele naszej galaktyki
Nawet starożytni astronomowie próbowali udowodnić, że widoczny zespół na niebie był częścią ogromnego dysku gwiezdnego, obracającego się wokół jego środka. Oświadczenie to ułatwiały przeprowadzone obliczenia matematyczne. Dopiero tysiące lat później udało się uzyskać wyobrażenie o naszej galaktyce, gdy instrumentalne metody eksploracji kosmosu przybyły, aby pomóc nauce. Przełomem w badaniu natury Drogi Mlecznej było dzieło Anglika Williama Herschela. W 1700 roku udało mu się empirycznie udowodnić, że nasza galaktyka ma kształt dysku.
Już w naszych czasach badania przybierają inny obrót. Naukowcy polegali na porównaniu ruchu gwiazd, pomiędzy którymi znajdowała się inna odległość. Używając metody paralaksy, Jacob Kaptein był w stanie z grubsza określić średnicę galaktyki, która według jego obliczeń wynosi 60-70 tysięcy lat świetlnych. W związku z tym ustalono miejsce Słońca. Okazało się, że znajduje się stosunkowo daleko od szalejącego centrum galaktyki i w przyzwoitej odległości od peryferii Drogi Mlecznej.
Podstawową teorią istnienia galaktyk jest teoria amerykańskiej astrofizyki Edwina Hubble'a. Miał pomysł, aby sklasyfikować wszystkie formacje grawitacyjne, dzieląc je na eliptyczne galaktyki i formacje typu spiralnego. Ostatnie galaktyki spiralne reprezentują najszerszą grupę, która obejmuje formacje o różnych rozmiarach. Największą z niedawno odkrytych galaktyk spiralnych jest NGC 6872, której średnica przekracza 552 tysiące lat świetlnych.
Oczekiwana przyszłość i prognozy
Galaktyka Mlecznej Drogi wygląda jak zwarta i uporządkowana formacja grawitacyjna. W przeciwieństwie do sąsiadów, w naszym międzygalaktycznym domu jest raczej spokojny. Czarne dziury systematycznie wpływają na dysk galaktyczny, zmniejszając jego rozmiar. Proces ten trwa już od dziesiątek miliardów lat i nie wiadomo, jak długo to potrwa. Jedyne zagrożenie, które zawisło nad naszą galaktyką, pochodzi od najbliższego sąsiada. Galaktyka Andromedy szybko zbliża się do nas. Naukowcy sugerują, że zderzenie dwóch systemów grawitacyjnych może nastąpić za 4,5 miliarda lat.
Takie spotkanie-spotkanie oznaczać będzie koniec świata, w którym kiedyś żyliśmy. Mniejsza Droga Mleczna zostanie pochłonięta przez większą formację. Zamiast dwóch wielkich formacji spiralnych we Wszechświecie pojawi się nowa eliptyczna galaktyka. Do tego czasu nasza galaktyka będzie w stanie poradzić sobie z jej satelitami. Dwie galaktyki karłowate - duże i małe chmury magellana - pochłoną Drogę Mleczną za 4 miliardy lat.
