Planétu Zem, slnečný systém, miliardy ďalších hviezd a nebeských telies - to je naša galaxia Mliečna dráha - obrovská intergalaktická formácia, kde všetko spĺňa zákony gravitácie. Údaje o skutočných rozmeroch galaxie sú len približné. A najzaujímavejšie je, že existujú stovky, možno aj tisíce takýchto formácií, väčších alebo menších.
Mliečna dráha a čo ju obklopuje
Všetky nebeské telá vrátane planét, mesiacov, asteroidov, komét a hviezd v Mliečnej dráhe sú neustále v pohybe. Narodení v kozmickom víre Veľkého tresku, všetky tieto predmety sú v ceste k ich rozvoju. Niektorí majú starší vek, iní - zrejme mladší.
Cítite vizuálne galaktické hranice nemožné. Len pred 100 rokmi vedecký svet ani nepochytil, že naša galaxia Mliečna dráha nie je jediným vo vesmíre. Iba vďaka úsiliu Američanov Edwinovi Hubbleovi sa ukázalo, že vesmír je doslova naplnený gravitačnými formáciami. Medzi nimi sú veľmi malé galaxie, sú stredne veľké ako naše a existujú skutoční obri. Jasným príkladom je galaxia Andromeda najbližšia k Mliečnej dráhe, ktorá je 2 až 2,5-násobná. Pokiaľ ide o trpasličné galaxie, ich osud je neviazaný. Mali úlohu byť spoločníkmi väčších formácií, ktoré by ich neskôr prehĺtali.
Naša medzigalaktická metropola v spoločnosti galaxií Andromeda a trojuholníka vytvára miestnu skupinu, ktorá je už súčasťou väčšej formácie - miestnej pančuchy Supercluster.
Kľúčové vlastnosti a parametre
Mliečna dráha je typická špirálová galaxia SBbc so skokanom. Priemer Mliečnej dráhy je 100 tisíc svetelných rokov. V rámci týchto hraníc existuje 200 až 400 miliárd hviezd rôznych typov, z ktorých každý je v určitej fáze vývoja. Hrúbka galaktického disku sa mení v priebehu 1 000 svetelných rokov.
Hmota galaxie Mliečnej dráhy zahŕňa nielen množstvo hviezd. Väčšina galaktického disku je hmotou tmavej hmoty a medzihviezdneho plynu. To všetko spolu predstavuje enormnú hmotnosť 4,8 · 10¹¹ M☉. Inými slovami, Mliečna dráha je 150 miliárdkrát ťažšia ako naše Slnko.
Gravitačná tvorba sa otáča okolo stredu, zatiaľ čo jednotlivé časti galaxie sa otáčajú rôznymi rýchlosťami. Ak je v strede rýchlosť otáčania galaktického disku pomerne mierna, potom na okraji dosiahne tento parameter 200-250 km / s. Na jednom z týchto miest, bližšie k stredu galaktického disku, sa nachádza Slnko. Vzdialenosť od nej do stredu galaxie je 25-28 tisíc svetelných rokov. Úplná rotácia okolo stredovej osi gravitačnej tvorby Slnka a slnečnej sústavy dosahuje 225 až 250 miliónov rokov. Preto v celej histórii svojej existencie slnečná sústava obkľúčila okolo centra 30 krát.
Miesto galaxie vo vesmíre
Treba poznamenať jednu pozoruhodnú vlastnosť. Pozícia Slnka a podľa toho aj planéta Zem je veľmi výhodná. V galaktickom disku dochádza k stálemu zhutňovaniu. Tento mechanizmus je spôsobený rozdielom medzi rýchlosťou otáčania špirálových konárov a pohybom hviezd, ktoré sa pohybujú v rámci galaktického disku podľa ich zákonov. Pri zhutňovaní dochádza k vibračným procesom sprevádzanému intenzívnym ultrafialovým žiarením. Slnko a zem sa pohodlne nachádzajú v korotacnom kruhu, kde nie je taká energická aktivita: medzi dvoma špirálovými vetvami na okraji rukávov Mliečnej dráhy - Strelec a Perseus. To vysvetľuje pokoj, v ktorom sme boli tak dlho. Už viac ako 4,5 miliardy rokov nám kozmické kataklyzmy neovplyvnili.
Štruktúra galaxie Mliečnej dráhy
Galaktický disk nie je v kompozícii homogénny. Rovnako ako iné špirálové gravitačné systémy má Mliečna dráha tri odlišné oblasti:
- jadro tvorené hustým hviezdnym zoskupením s počtom miliárd hviezd rôzneho veku;
- samotný galaktický disk, vytvorený zo zhlukov hviezd, hviezdneho plynu a prachu;
- korónová sférická halo - oblasť, v ktorej sa nachádzajú guľaté zhluky, trpasličné galaxie, oddelené skupiny hviezd, kozmický prach a plyn.
V blízkosti roviny galaktického disku sú mladé hviezdy zhromaždené v zhlukoch. Hustota hviezdnych zhlukov v strede disku je vyššia. V blízkosti centra je hustota 10 000 hviezd na kubický parsec. V regióne, kde sa nachádza slnečná sústava, hustota hviezd je už 1-2 hviezdy v 16 kubických parsec. Pravdepodobne vek týchto nebeských telies nie je viac ako niekoľko miliárd rokov.
Medzihviezdny plyn sa tiež sústreďuje okolo roviny disku, pričom sa podriaďuje odstredivým silám. Napriek konštantnej rýchlosti otáčania špirálových ramien je medzihviezdny plyn nerovnomerne rozložený a vytvára veľké a malé oblakové zóny, hmloviny. Hlavným galaktickým stavebným materiálom je však temná hmota. Jeho hmotnosť prevažuje nad celkovou hmotnosťou všetkých nebeských telies, ktoré tvoria galaxiu Mliečna dráha.
Ak je štruktúra galaxie v diagrame jasná a priehľadná, potom je v skutočnosti takmer nemožné zvážiť centrálne oblasti galaktického disku. Plynové a prašné oblaky a zhluky hviezdneho plynu schovávajú z nášho pohľadu svetlo zo stredu Mliečnej dráhy, v ktorom žije skutočné priestorové monštrum - supermasívna čierna diera. Hmotnosť tohto supergiantu je približne 4,3 milióna M. Vedľa supergiantu je menšia čierna diera. Táto hmlistá spoločnosť dopĺňa stovky čiernych dier trpaslíkov. Čierne diery Mliečnej dráhy nie sú len hltači hviezdnej hmoty, ale vykonávajú aj funkciu materskej nemocnice a hromadia obrovské zrazky protónov, neutrónov a elektrónov do vesmíru. Práve z nich sa vytvára atómový vodík - hlavné palivo hviezdneho kmeňa.
Spojka je tyč umiestnená v oblasti galaktického jadra. Jeho dĺžka je 27 tisíc svetelných rokov. Tu vládnu staré hviezdy, červí obri, ktorých čierna hmota sa živí hviezdou. Hlavná časť molekulárneho vodíka, ktorá je hlavným stavebným materiálom procesu tvorby hviezd, je koncentrovaná v tejto oblasti.
Geometricky, štruktúra galaxie vyzerá celkom jednoducho. Každé špirálové rameno, a tam sú štyri z nich na Mliečnej dráhe, pochádza z plynového krúžku. Objímky sa rozbiehajú pod uhlom 20 °. Na vonkajších hraniciach galaktického disku je hlavným prvkom atómový vodík, ktorý sa šíri zo stredu galaxie k okraju. Hrúbka vodíkovej vrstvy na okraji Mliečnej dráhy je oveľa širšia ako v strede, zatiaľ čo jej hustota je extrémne nízka. Vypúšťanie vodíkovej vrstvy je podporované pôsobením trpasličích galaxií, ktoré boli nepretržite neoddeliteľné od našej galaxie desiatky miliárd rokov.
Teoretické modely našej galaxie
Aj starí astronómovia sa snažili dokázať, že viditeľná kapela na oblohe bola súčasťou obrovského hviezdneho disku, ktorý sa otáčal okolo svojho stredu. Toto tvrdenie bolo uľahčené vykonávanými matematickými výpočtami. Dalo sa nám predstaviť našu galaxiu len o tisíce rokov neskôr, keď pomohli prírodným látkam pomôcť pri príprave vesmíru. Prelom v štúdiu o charaktere Mliečnej dráhy bol prácou anglického Williama Herschela. V roku 1700 dokázal empiricky dokázať, že naša galaxia má tvar disku.
Už v dnešnej dobe sa výskum uskutočnil iným krokom. Vedci sa spoliehali na porovnanie pohybu hviezd, medzi ktorými existovala odlišná vzdialenosť. Použitím paralaxovej metódy dokázal Jacob Kaptein zhruba určiť priemer galaxie, ktorá podľa jeho výpočtov dosahuje 60-70 tisíc svetelných rokov. Preto bolo určené miesto Slnka. Ukázalo sa, že sa nachádza pomerne ďaleko od zúriaceho sa centra galaxie a na slušnej vzdialenosti od okraja Mliečnej dráhy.
Základnou teóriou existencie galaxií je teória americkej astrofyziky Edwin Hubble. Mal myšlienku klasifikovať všetky gravitačné útvary, rozdeľovať ich na eliptické galaxie a špirálovité formácie. Posledné spirálne galaxie predstavujú najrozsiahlejšiu skupinu, ktorá zahŕňa formácie rôznych veľkostí. Najväčšou z nedávno objavených špirálových galaxií je NGC 6872, ktorého priemer presahuje 552 tisíc svetelných rokov.
Očakávaná budúcnosť a prognózy
Galaxia Mliečnej dráhy vyzerá ako kompaktná a usporiadaná gravitačná formácia. Na rozdiel od svojich susedov je v našom intergalaktickom dome skôr pokojný. Čierne diery systematicky ovplyvňujú galaktický disk a znižujú ho vo veľkosti. Tento proces už trval desiatky miliárd rokov a nie je známe, ako dlho to bude pokračovať. Jediná hrozba, ktorá visí nad našou galaxií, pochádza od najbližšieho suseda. Galaxia Andromedy sa blíži k nám rýchlo. Vedci naznačujú, že kolízia dvoch gravitačných systémov sa môže vyskytnúť za 4,5 miliardy rokov.
Takéto stretnutie-zlúčenie bude znamenať koniec sveta, v ktorom sme žili. Menšia Mliečna dráha bude absorbovaná väčším formovaním. Namiesto dvoch veľkých špirálových útvarov vo vesmíre sa objaví nová eliptická galaxia. Až do tejto doby sa naša galaxia bude môcť zaoberať svojimi satelitmi. Dve trpasličné galaxie - Veľké a malé Magellanické mraky - spotrebúvajú Mliečnu dráhu za 4 miliardy rokov.
