Реферат на тему: наша галактика

Введение

Галактика Мле́чный Путь, называемая также просто Гала́ктика (с заглавной буквы), — гигантская звёздная система, в которой находится Солнечная система, все видимые невооружённым глазом отдельные звёзды, а также огромное количество звёзд, сливающихся вместе и наблюдаемых в виде млечного пути.

Млечный Путь — одна из многочисленных галактик Вселенной. Является спиральной галактикой с перемычкой типа SBbc по классификации Хаббла, и вместе с галактикой Андромеды (M31) и галактикой Треугольника (М33), а также несколькими меньшими галактиками-спутниками образует Местную группу, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.

Примечания

  1. Christian, Eric; Safi-Harb Samar How large is the Milky Way? — imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/980317b.html  (англ.).
  2. Thanu Padmanabhan After the first three minutes: the story of our universe — books.google.com/books?id=lZerfB7L_jgC&lpg=PA87&dq=milky way thickness&hl=ru&pg=PA87#v=onepage&q&f=false. — Cambridge University Press, 1998. — P. 87. — 215 p. — ISBN 0-521-62039-2
  3. How Many Stars are in the Milky Way? — www.universetoday.com/guide-to-space/milky-way/how-many-stars-are-in-the-milky-way/
  4. 12 Lenta.ru: «Млечный Путь потяжелел в два раза» — lenta.ru/news/2009/01/06/milkyway/, 06.01.2009
  5. Anna Frebel Discovery of HE 1523-0901, a Strongly r-Process-enhanced Metal-poor Star with Detected Uranium  (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2007. — Т. 660. — С. L117. DOI:10.1086/518122 — dx.doi.org/10.1086/518122 arΧiv:astro-ph/0703414 — arxiv.org/abs/astro-ph/0703414
  6. 12Nicolai Bissantz Gas dynamics in the Milky Way: second pattern speed and large-scale morphology  (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2003. — Т. 340. — С. 949. DOI:10.1046/j.1365-8711.2003.06358.x — dx.doi.org/10.1046/j.1365-8711.2003.06358.x arΧiv:astro-ph/0212516 — arxiv.org/abs/astro-ph/0212516
  7. Kogut, A.; Lineweaver, C.; Smoot, G. F.; Bennett, C. L.; Banday, A.; Boggess, N. W.; Cheng, E. S.; de Amici, G.; Fixsen, D. J.; Hinshaw, G.; Jackson, P. D.; Janssen, M.; Keegstra, P.; Loewenstein, K.; Lubin, P.; Mather, J. C.; Tenorio, L.; Weiss, R.; Wilkinson, D. T.; Wright, E. L. Dipole Anisotropy in the COBE Differential Microwave Radiometers First-Year Sky Maps — adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1993ApJ…419….1K  (англ.) // Astrophysical Journal. — 1993. — Т. 419. — С. 1. DOI:10.1086/173453 — dx.doi.org/10.1086/173453
  8. Большая советская энциклопедия на Яндекс словарях — slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00016/33100.htm?text=галактика&stpar3=1.2
  9. Яндекс словари — slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/article/1/16/1002091.htm
  10. 12 «Учёные обнаружили в центре Млечного Пути вторую чёрную дыру» — lenta.ru/news/2008/12/31/blackhole/
  11. В. Д. Шабетник Физическое образование в вузах. 1998 — 74.125.155.132/scholar?q=cache:p0BL3RErPNIJ:scholar.google.com/ центр галактики находится в созвездии стрельца&hl=en&as_sdt=0,5
  12. Блинников С. Открытие нашей всленной // Новый мир, — № 11, Ноябрь 2008, — C. 153—165
  13. arxiv:0812.3491 Узор спиральных рукавов Млечного Пути (The Milky Way spiral arm pattern) — www.astronet.ru/db/msg/1188975/index.html#arxiv/0812.3491
  14. 12 «Газовое гало Галактики» — nature.web.ru/db/msg.html?mid=1156267&s=
  15. vremya.ru, «Гибель галактических империй», 8 августа 2007 — www.vremya.ru/2007/140/12/184413.html

1. Этимология

Название «Галактика» (то же что и «Млечный Путь») происходит от греческого Γαλαξίας, производного от слова γάλα — молоко. Согласно древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына, рождённого от смертной женщины, Геракла бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.

В советской астрономической школе наша галактика называлась просто «наша Галактика» или «система Млечный Путь»; словосочетание «Млечный путь» использовалось для обозначения видимых звезд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь.

Типы галактик и их характеристики

Многообразие звездных систем побудило ученых задуматься об объединении их по внешнему виду, а также закономерностям проходящих внутри процессов. В 1925 г. Эдвин Хаббл предложил классификацию скоплений по их морфологии и дал им определение. Этот список без изменений используется и сегодня. Созданы и более детальные систематизации.

Эллиптические галактики (e)

Имеют форму эллипса. Включают в себя красные и холодные космические тела-гиганты. По данным астрономов, доля эллиптических звездных систем составляет 20% от всего объема. Существуют карликовые и гигантские скопления.

Ближайшая к Земле галактика эллиптического типа, открытая в 1938 г. американским астрономом Харлоу Шеплом, находится в созвездии Скульптор. Она относится к карликовым сфероидальным системам и имеет отличительную особенность — высокое содержание металлических объектов (около 4% от общей массы). Такой показатель наблюдается в образованиях, расположенных на краю видимой Вселенной.

Галактика эллиптической формы. Credit: referatwork.ru.

Спиральные галактики (s)

Представляют собой своеобразный звездный блин, который вращается вокруг своей оси и содержит до 500 млрд объектов. В центральной зоне наблюдается овальное вздутие — бандаж. Спиральные образования имеют два диска и благодаря множеству закрученных спиралевидных ветвей считаются наиболее красивым и завораживающим зрелищем в космосе.

В 1912 г. ученые выяснили, что Туманность Андромеды движется по направлению к Солнцу с впечатляющей скоростью — 300 км/ч. По прогнозам исследователей, через 3 млрд лет Туманность Андромеды столкнется с Млечным путем. Это означает, что в результате взаимодействия Солнечная система будет выброшена в космическое пространство, но разрушения планет не произойдет.

Спиральная галактика NGC 3521. Credit: kentbiggs.com.

Неправильные галактики (Irr)

Не вписываются в структуру, созданную Хабблом, так как не могут быть описаны как образования эллиптической или спиральной формы. У них нет ядра, а движение звезд хаотично. Предположительно, раньше неправильные системы имели четкие границы, но под воздействием разных гравитационных сил деформировались.

Выделяют три подтипа галактик:

  1. Irr I — системы, чья структура угадывается, но недостаточно, чтобы их можно было отнести к одному из типов, выделенных Хабблом.
  1. Irr II — системы, пережившие столкновение в прошлом или переживающие гравитационное взаимодействие сейчас.
  2. Карликовые неправильные — галактики, которые характеризуются минимальной светимостью.

Примерами последних систем являются Большое и Малое Магеллановы облака (БМО и ММО), которые находятся в той области неба, которая относится к Южному полушарию (в России не наблюдаются). В диаметре они меньше Млечного пути в 30 раз и легче в 300 раз, удалены от галактики, в которой находится Земля, на 163 тыс. световых лет.

Карликовые неправильные БМО и ММО. Credit: cyberway.golos.io.

Современные исследования стали возможны после запуска телескопа «Хаббл». В 2006 г. стало известно, что период вращения БМО составляет 250 млн лет.

У неправильных галактик нет ядра. Credit: w-dog.ru.

С полярными кольцами

Галактики такой формы встречаются редко. Они имеют необычную форму (внешнее кольцо вращается непосредственно над полюсами) и внешне напоминают большой овал с перпендикулярно расположенным внутри малым овалом.

Поэтому существует предположение, что галактики образовались при слиянии двух систем. Изучение таких систем затруднено небольшим числом исследуемых объектов и их большой удаленностью.

Расстояние от Солнечной системы — 12 млн лет. Образование было открыто в 1826 г. английским ученым Джеймсом Данлопом, а в 1847 г. Джон Гершель составил подробное описание Центавры А. С помощью космического телескопа «Хаббл» и орбитальной установки «Обсерватория Эйнштейна» были обнаружены крупные квазары и нейтронные звезды.

Центавр А — галактика с полярными кольцами. Credit: pbs.twimg.com.

Пекулярные галактики

Характеризуются искаженной структурой, причина которой — столкновение с другой галактикой или воздействие материи после выбросов космического вещества. Из-за индивидуальных особенностей их нельзя отнести к классификации Хаббла.

Искаженная структура у пекулярных галактик. Credit: naked-science.ru.

Характеристика Галактики Млечный путь

Наша Галактика Млечный путь относится к спиральным галактикам с перемычкой. Существует древнегреческая легенда, почему она получила именно такое название. Она рассказывает, что титан Кронос ел новорожденных детей, которых рожала ему Рея. Для матери это было большое горе. После смерти пятого ребенок, мать приняла решение уберечь своего последнего сына – Зевса. Вместо младенца, девушка принесла Кроносу завернутый в одеяльце камень. После того, как титан ощупал сверток, он попросил мать покормить ребенка, так как его вес был слишком мал. Рея брызнула на камень молоко, но оно от него отскочило, и расположилось на небе в виде млечного пути. Когда Зевс вырос, он сверг Кроноса и стал главным среди всех богов.

На сегодняшний день Млечный путь способен поглощать другие галактики. Вокруг галактического пространства расположились многочисленные звездные скопления, которые рано или поздно попадают под его влияние и с помощью гравитационных сил затягиваются в рукава. Специалисты заметили, что сейчас Млечный путь поглощает маленькую галактику, расположившуюся в созвездии Стрельца.

Однако такая особенность у Галактики скоро исчезнет. Сегодня уже наблюдается взаимодействие между Млечным путем и Галактикой Андромеды, которая в 1,5 раза больше него. По мнению великих умов через какое-то время произойдет столкновение двух галактических пространств и Андромеда поглотит Млечный путь.

Характеристика Галактики Млечный путь:

  • диаметр примерно 100 тысяч световых лет;
  • в составе от 200 до 400 миллиардов звезд;
  • звезда Солнце от центра Галактики Млечный путь отдалена на 27 тысяч световых лет;
  • скорость вращения Солнечной системы вокруг центра 230 км/с. Чтобы совершить полный оборот вокруг центра требуется 235 млн. лет;
  • в совокупности все объекты Млечного пути весят 1,5 триллиона солнечных масс.

Знакомясь с основными характеристиками Галактики, нужно учитывать, что из-за больших размеров, в некоторых расчетах могут быть погрешности.

Размеры и структура

Центральную часть Млечного пути занимает ядро, в составе которого насчитываются миллиарды звезд. Размеры ядра Галактики измерить очень сложно, ученые предполагают, что его протяженность несколько тысяч парсек (1 парсека – 30,86 трлн. км). В центре находится черная дыра. Считается, что через середину Млечного пути проходит перемычка. Ее протяженность оценивают в 27 световых лет. По отношению к нашему Солнцу она находится под углом 44. В составе Галактики преобладают звезды, пыль, газ, созвездия. Более молодые образования отдалены от его центральной части.

Вокруг Млечного пути сосредоточено гало. В нем располагаются звездные скопления и карликовые галактики. Эти образования удерживаются гравитационными силами галактического пространства и вращаются вокруг него. В структуру нашей Галактики входит пять основных рукавов – Лебедь, Центавр, Стрелец, Орион, Персей.

Не менее интересным будет узнать, каковы же размеры нашей Галактики. Проведенные расчеты и исследования говорят, что ее диаметр составляет 100 тыс. световых лет, а ширина 1 тыс. световых лет. Несколько лет назад великие умы Канарского института выдвинули предположение, что размер Галактики Млечный путь может составлять 200 тыс. световых лет. А в 2020 году астрофизики в результате своего нового исследования предположили, что длина диаметра может достигать 1 млн. 900 тыс. световых лет. Однако данные расчеты подтверждены не были и пока остаются только теорией.

Спиральные рукава

Рукав представляет собой элемент галактического пространства, в котором сосредоточена большая часть пыли, газа, молодые звезды и даже звездные скопления. Они являются постоянной зоной галактической системы. Рукава имеются только у спиральных галактик, поэтому их часто называют спиральными. Плюс ко всему их структура закрученная, чем-то похожа на спираль.

Как уже было отмечено, в структуре Галактики Млечный путь насчитывается 5 спиральных рукавов. Все свои названия они получили в честь созвездия, в пределах которого расположены, – Лебедь, Орион, Центавр, Стрелец и Персей. Самый большой интерес вызывает рукав Орион, так как именно в нем находится планета Земля и вся Солнечная система. Именно этот рукав изучен лучше всего, но далеко еще не полностью.

Орион является самым маленьким спиральным рукавом в Галактике. В длину он достигает 11 тыс. световых лет, в толщину – 3,5 тыс. Располагается он примерно между Стрельцом и Персеем.

Мертвая галактика

Не во всех калактиках есть жизнь.

Может прозвучать странно, но внутри нашей галактики находится труп другой галактики. В 2018 году астрономы проводили исследование движения звезд внутри Млечного Пути и в ходе этой масштабной научной работы было обнаружено, что примерно 33 000 звезд не принадлежат нашей галактике.

По движениям звезд ученые могут определить их природу, благодаря этому и было установлено, что обнаруженные звезды не принадлежат Млечному Пути, поскольку их поведение было не похоже на остальные звезды находящихся в соседних системах. Более детальный анализ 600 из этих светил позволил исследователям выяснить возраст и размер галактики, которой они принадлежали, пока не попали в Млечный Путь. Ученые назвали ее Гайя-Энцелад.

Астрономы утверждают, что наша галактика в прошлом уже не раз поглощала своих карликовых соседей. Та же судьба ожидала и галактику Гайя-Энцелад. Примерно 10 миллиардов лет назад ее размер составлял 1/5 размера Млечного Пути, но это не помешало последнему заглотнуть ее целиком.

Звезды уничтоженной галактики теперь составляют большую часть ореола Млечного Пути, а также формируют его толстый диск, придавая ему надутую форму. Другими словами, если бы этой коллизии не произошло, наша галактика выглядела бы совсем по-другому.

Структура галактики

Млечный путь состоит из центра, или ядра, перемычки рядом с ним, самого диска, рукавов-спиралей и короны. Самой таинственной частью галактики считается ядро.

Центр (ядро)

В центре сконцентрированы старые звёзды галактики, образующие плотный балдж, – на кубопарсек здесь располагается сразу несколько тысяч небесных тел. Насчёт самой центральной области есть несколько предположений. По начальным данным, в центре Млечного пути расположена особо массивная чёрная дыра, условно названная Стрельцом А, так как центр расположен в направлении Созвездия Стрельца.

Позже астрофизики высказывали различные теории о том, что является ядром галактики. В 2016 учёные из Японии обнаружили в центре объект неизвестного происхождения, который располагается на расстоянии 200 световых лет от ядра. Астрофизики предположили, что это вторая, более мелкая чёрная дыра. В 2018 исследователями было высказано предположение, что в области ядра может располагаться до 20 тысяч чёрных дыр, по массе схожих со звёздами.

Области (части)

Структуру Млечного пути можно представить следующими частями:

Перемычка – эта область находится вокруг ядра и включает в себя около 22-х миллионов старых красных звёзд. Её размер составляет, по оценкам учёных, 27 тысяч световых лет. Окружает перемычку кольцо газа с высоким содержанием молекулярного водорода. По одной из теорий, именно это является причиной того, что здесь так активно рождаются созвездия.

Диск – плоское образование из созвездий, туманностей газа, пыли. По скорости вращения превосходит корону. Конкретная скорость зависит от удалённости по отношению к ядру и оценивается в 0-250 км/ч. Чем ближе к центру – тем медленнее происходит движение галактики.

Рукава – по последним данным в пределах Млечного пути находится 5 рукавов, выглядящих как изогнутые полосы со скоплением молодых небесных тел. В пределах рукавов наблюдается повышенная концентрация газа, области активного образования звёзд, рассеянные их скопления. Названия рукавов Лебедя, Персея, Ориона, Стрельца и Центавра соответствуют местоположению относительно определённых созвездий.

Корона – представляет собой гало, или свечение, в виде сферы, которое расположено по краям галактики. Гало выходит за границы Млечного пути на 5-10 световых лет, а вращение небесных тел в его пределах – хаотично и беспорядочно вне зависимости от расположения. Существует теория, что наша галактика поглотила другие мелкие и результатом этого стала корона из их остатков. В состав гало входят шарообразные скопления, нагретый газ, созвездия и старые звёзды с небольшой массой.

2. Структура Галактики

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3×1012 масс Солнца, или 6×1042 кг. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.

2.1. Ядро

Галактический центр Млечного Пути в инфракрасном диапазоне.

В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (англ. bulge — утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра (Стрелец А*) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям.

Центр ядра галактики находится в созвездии Стрельца (α = 265°, δ = −29°). Расстояние от Солнца до центра Галактики 8,5 килопарсек (2,62×1017 км, или 27 700 световых лет).

2.2. Рукава

Рукава Галактики

Галактика относится к классу спиральных галактик, что означает, что у Галактики есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Диск погружён в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая корона. Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тысяч парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона. Такое расположение не даёт возможности наблюдать форму рукавов визуально. Новые данные по наблюдениям молекулярного газа (СО) говорят о том, что у нашей Галактики есть два рукава, начинающиеся у бара во внутренней части Галактики. Кроме того, во внутренней части есть ещё пара рукавов. Затем эти рукава переходят в четырёхрукавную структуру, наблюдающуюся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики.

2.3. Гало

Галактическое гало имеет сферическую форму диаметром около 5-10 тысяч световых лет и температуру около 5×105 K.

Квадранты

В звёздной картографии под квадрантом подразумевается обширное пространство космоса в рамках галактики. Границы квадрантов определяются осями, проходящими через центр галактики и пересекающимися перпендикулярно друг относительно друга. Таким образом, галактика Млечный путь состоит из четырёх приблизительно равных квадрантов, которые называются Альфа, Бета, Гамма и Дельта-квадрантами. Звёздный Флот Федерации и его ближайшие соседи Клингонская и Ромуланская империи располагаются в Альфа и Бета-квадрантах. Коллектив боргов находится в Дельта-квадранте. Доминион — в Гамма-квадранте.

Альфа-квадрант

Альфа-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. В квадрант входят Рукав Ориона, Рукав Персея и Рукав Стрельца.

Межзвёздная политика в Альфа-квадранте в XXIV веке в основном определялась Звёздном Флоте Федерации совместно с другими силами региона, включавшими Клингонскую и Ромуланскую империи, Кардассианский союз, Тзенкети, Таларианскую республику и Альянс ференгов, которые взаимодействовали между собой в основном мирно. Члены Толианского сообщества , Конфедерации бринов и Зинди держались достаточно обособленно от остальных обитателей Альфа-квадранта.

Стоит отметить, что к этому времени достаточно изучено только 25 процентов Альфа-квадранта, но и они содержат примеры потрясающей красоты и научного чуда, как, например, Звёздное скопление Арголис, Туманность Арахнид и Пустоши.

Одним из самых интересных астрономических объектов является Баджорская червоточина, соединяющая Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в отдалённой части Гамма-квадранта, неподалёку от пространства Доминиона. Использование этой червоточины обитателями Альфа-квадранта для исследований и торговли вызвало усиление враждебности со стороны Доминиона, что вылилось в Доминионскую войну.

Бета-квадрант

Бета-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Один из квадрантов нашей Галактики, расположенный в направлении созвездия Киля перпендикулярно α Квадранту. В Бета-Квадранте располагаются владения Клингонской звёздной империи, а также Ромуланской звёздной империи, некоторая часть Квадранта принадлежит и Федерации. Федерации плохо известна картография Бета-Квадранта — в основном по причине перекрывания дальнейшего доступа к остальной части Квадранта Клингонской и Ромуланской империями: известно, что в 2566 году клингоны присоединились к Федерации — вероятно, тогда началось более активное освоение Квадранта, потому как барьеров больше не стало. В 2293 году крейсер типа «Эксельсиор» под командованием капитана Салу закончил трёхлетний исследовательский рейс в Бета-Квадранте, который включал каталогизирование газообразных аномалий Квадранта. 70 лет спустя «Олимп» под командованием Лайзы Кузак семь лет исследовал Бета-Квадрант. С большой долей вероятности можно предположить, что большинство миссий NX-01 имели место в Бета-Квадранте и лишь часть — в α Квадранте.

Гамма-квадрант

Гамма-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определённы меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая к Земле граница Гамма-квадранта расположена примерно в 30 000 световых годах от неё. Стабильная Баджорская червоточина соединяет Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в Гамма-квадранте.

Дельта-квадрант

Дельта-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы, и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая точка до Земли расположена примерно в 30 000 световых годах от Земли. В квадрант входит часть Рукава Центавра, а также шаровые звёздные скопления M14 (NGC 6402) и M80 (NGC 6093).

Впервые люди были заселены в Дельта-квадрант расой под названием бриори примерно в 1937 году для использования в качестве рабов. Но рабы восстали, а их потомки основали новую цивилизацию на планете L-класса. Впервые люди самостоятельно посетили этот сектор космоса в звёздную дату 32629.4, когда звездолёту «Рэйвен» удалось проследовать за кораблём боргов через трансварповый канал. Первая миссия Звёздного флота в Дельта-квадранте совпала с инспекцией Барзанской червоточины в 2366 году.