Склад нашої Галактики

Найменші колективні члени Галактики - це подвійні і кратні зірки. Так називаються групи з двох, трьох, чотирьох і більше зірок, в яких зірки утримуються близько один до одного завдяки взаємному тяжінню відповідно до закону всесвітнього тяжіння. У подвійних і кратних зірок таких величезних тел - зірок (сонць) два або кілька. Вони притягують один одного, утримують один одного і, можливо, інші тіла менших мас всередині порівняльного невеликого обсягу.

Відстань, що розділяє компоненти подвійних зірок, можуть бути зовсім різними. У тісних подвійних вони так близькі один одного, що відбуваються складні фізичні процеси взаємодії, пов'язані з явищами припливів.

У широких парах відстань між компонентами становить десятки тисяч астрономічних одиниць, періоди звернень настільки великі, що вимірюються тисячоліттями і орбітальний рух при спостереженнях не вдається виявити. Зв'язуючим компонентів в таких системах визначають по їх відносній близькості на небі і по спільності власного руху.

Серед 30 найближчих до нас зірок 13 входять до складу подвійних і потрійних систем. Вимірювання швидкості руху зірок по їх орбітах дозволило оцінити масу зірок, що входять в подвійні системи. Виявилося, що і в цьому відношенні зірки різні. Деякі з них за масою поступаються Сонцю, а інші перевершують його. При цьому для всіх зірок, в тому числі і для Сонця, виконується умова - чим більше світність зірки, тим більше і її маса. Удвічі більшій масі відповідають приблизно вдесятеро більша світність, так що відмінність в світності у зірок набагато більше, ніж відмінність в масах.

Подвійні і кратні зірки часто складаються з зірок різних типів, наприклад, зірка білий гігант може комбінуватися з червоним карликом, або жовта зірка середньої светімості- з червоним гігантом.

Більшими колективними членами Галактики, ніж подвійні і кратні зірки, є розсіяні зоряні скупчення. Ці скупчення містять від декількох десятків до декількох сотень зірок, найбільші - до двох тисяч зірок. Термін «розсіяне» скупчення викликаний тим, що порівняно невелика чисельність зірок в таких скупченнях не дозволяє впевнено окреслити форму скупчення.

У розсіяних скупчень характерний склад. У них рідко зустрічаються червоні і жовті гіганти і зовсім немає червоних і жовтих надгігантів. У той же час білі і блакитні гіганти - неодмінні члени розсіяних скупчень. Тут частіше, ніж в інших місцях Галактики, можна зустріти і дуже рідкісні зірки - білі і блакитні надгіганти, тобто зірки високої температури і надзвичайно високої світності, що випромінюють, кожна в сотні тисяч і навіть мільйони разів більше, ніж наше Сонце.

Розсіяні скупчення розташовуються дуже близько до площини симетрії Галактики. Більшість з них лежить майже точно в цій площині. Число занесених в каталоги розсіяних зоряних скупчень перевищує в даний час тисячі. Далекі розсіяні скупчення невиразні, вони недостатньо для цього багаті зірками. Але за допомогою телескопів можна відрізнити щодо близькі розсіяні скупчення. Тому число наявних розсіяних скупчень в Галактиці насправді на багато більше тисячі і оцінюється приблизно в 30 тисяч. Якщо середнє число зірок в одному розсіяному скупченні становить 300 або трохи більше, то загальне число зірок, що входять в усі розсіяні скупчення Галактики, дорівнює приблизно десяти мільйонам.

Ще більшими колективними членами Галактики є кульові зоряні скупчення. Це дуже багаті зоряні скупчення, що налічують сотні тисяч, іноді понад мільйон зірок.

У центральних областях кульового скупчення зірки розташовані дуже тісно один до одного. Через це їх зображення зливаються і певні зірки розрізнити не можна. Це не означає, що зірки стикаються один з одним. Насправді навіть в центральних областях кульових скупчень відстані між зірками величезні в порівнянні з розмірами самих зірок.

Склад кульових скупчень істотно відрізняється від складу розсіяних скупчень. У кульових скупченнях дуже багато зірок червоних і жовтих гігантів, багато червоних і жовтих надгігантів, але дуже мало біло-блакитних зірок гігантів і зовсім відсутні біло-блакитні надгіганти.

Галактики - це щільні системи. Що складаються з великої кількості зірок, тому вони різко виділяються серед інших об'єктів Галактики. До теперішнього часу відкрито 132 кульових скупчення, що входять до складу нашої Галактики. Передбачається, що буде відкрито ще деякий їх кількість.

Вся сукупність кульових скупчень утворює як би сферичну систему навколишнє Галактику і в той же час проникаючу в Галактику.

У слідстві того, що кульові скупчення розташовуються симетрично по відношенню до центру Галактики, а Сонце знаходиться далеко від нього, майже всі кульові скупчення повинні спостерігатися в одній половині неба, в тій, в якій знаходиться галактичний центр.

Якщо в кожному з відомих кульових скупчень в середньому є трохи менше мільйона зірок, то загальне число зірок в кульових скупченнях складе близько 100 мільйонів. Це тільки одна тисячна частка всіх зірок Галактики.

Є ще один тип членів Галактики - так звані зоряні асоціації. Вони були відкриті академіком В.А.Амбарцумяном, який виявив, що найбільш гарячі зірки-гіганти, розташовані на небі ніби окремими гніздами. Зазвичай в такому гнізді два-три десятка зірок - гарячих гігантів спектральних класів. Асоціація займає великий обсяг, розміром в декілька десятків або сотень парсек, в який зазвичай порядком, як і в інші місця Галактики, входять у великій кількості зірки-карлики і зірки середньої світності.

Зірки гарячі гіганти рухаються зі швидкістю 5-10 км / с, і їм потрібно всього кілька сотень тисяч років або, щонайбільше, кілька мільйонів років, щоб піти з асоціації. Тому факт існування гарячих гігантів в зоряних асоціаціях вказує на те, що ці зірки недавно сформувалися в асоціаціях і не встигли ще з них піти.

Саме відкриття зоряних асоціацій призвело до утвердження, що поряд зі старими зірками, є й молоді і дуже молоді зірки, що зореутворення в Галактиці було тривалим процесом і триває в наші дні.

По розташуванню в Галактиці всі зірки і всі інші об'єкти можна розділити на три групи.

Об'єкти першої групи зосереджені в галактичної площини, тобто утворюють плоскі підсистеми. До цих об'єктів належать зірки гарячі надгіганти і гіганти, пилова матерія, газові хмари і розсіяні зоряні скупчення. Характерно, що до складу розсіяних скупчень в основному входять саме ті об'єкти, які самі по собі теж утворюють плоскі підсистеми.

Другу групу утворюють об'єкти, розташовані однаково часто у площині симетрії Галактики і на значній відстані від неї. Вони утворюють сферичні підсистеми. У числі таких об'єктів жовті і червоні субкарлики, жовті і червоні гіганти, кульові скупчення.

Третю групу складають проміжні підсистеми. У них об'єкти зосереджені у площині Галактики, але не так сильно, як у плоских підсистем. Проміжні підсистеми складають червоні та жовті зірки-гіганти, жовті та червоні зірки-карлики, а також особливі змінні зірки, звані зірками типу Миру Кіта, дуже сильно і неправильним способом змінюють свій блиск.

Виявилося, що об'єкти різних підсистем відрізняються один від одного не тільки розташуванням в Галактиці, а й своїми швидкостями. Об'єкти сферичних підсистем мають найбільшу швидкість руху в напрямку. Перпендикулярному до площини Галактики, а у об'єктів плоских підсистем ця швидкість найменша.

Вдалося також встановити, що об'єкти різних підсистем відрізняються і хімічним складом: зірки плоских підсистем багатшими металами, ніж зірки сферичних підсистем.

Відкриття існування об'єктів різних підсистем в Галактиці має велике значення. Воно показує, що зірки різних типів формувалися в різних місцях Галактики і при різних умовах.

З ядра повинні виходити спіральні гілки. Ці гілки, огинаючи ядро ​​поступово розширюючись і розгалужуючись втрачають яскравість, і на деякій відстані їх слід пропадає.

Спіральні гілки інших Галактик складаються з зірок - гарячих гігантів і надгігантів, а також з пилу і газу - водню.

Щоб виявити спіральнігілки нашої Галактики, потрібно простежити розташування в ній зірок - гарячих гігантів, а так само пилу і газу. Це завдання виявилося дуже складним через те, що спіральну структуру нашої Галактики ми спостерігаємо зсередини і різні частини спіральних гілок проектуються один на одного.

Надії подає випромінювання нейтрального водню по довжині хвилі 21 см. У двох невеликих спектрах, спрямованих на центр і антіцентр Галактики. Однак дослідження поки провести не вдається і тому картина не повна. Хоча вже починає намічатися розташування спіральних гілок тому, що водень зазвичай є сусідами з зірками - гарячими гігантами, що визначають форму спіральних гілок.

Місця ущільнення водню повинні повторювати малюнок спіральної структури Галактики.

Велика перевага використання випромінювання нейтрального водню полягає в тому, що воно довгохвильове, знаходиться в радіодіапазоні і для нього міжзоряне матерія практично абсолютно прозора. 21-сантиметрова випромінювання без будь-яких спотворень доходить до нас з найбільш далеких областей Галактики.

У безмісячні осінні вечори далеко від яскраво освітлених будинків і вулиць, милуючись зоряним небом, можна побачити білу смугу, що простягнулася через все небо. Це Чумацький Шлях.

Відповідно до одного з древніх міфів, Чумацький Шлях - це дорога з Олімпу на Землю. Згідно з іншим - це пролите Герой молоко.

Чумацький Шлях оперізує небесну сферу по великому колу. Жителям північної півкулі Землі, в осінні вечори вдається побачити ту частину Чумацького Шляху, яка проходить через Кассіопею, Цефей, лебідь, Орел і Стрільця, а під ранок з'являються інші сузір'я. У південній півкулі Землі Чумацький Шлях тягнеться від Стрільця до сузір'їв Скорпіон, Циркуль, Центавр, Південний Хрест, Кіль, Стріла.

Чумацький Шлях, що проходить через зіркову розсип південної півкулі, дивно красивий і яскравий. У сузір'ях Стрільця, Скорпіона, Щита багато яскраво світяться зоряних хмар. Саме в цьому напрямку знаходиться центр нашої Галактики. У цій же частині Чумацького Шляху особливо чітко виділяються темні хмари космічного пилі- темні туманності. Якби не було цих темних, непрозорих туманностей, то Чумацький Шлях у напрямку до центру Галактики був би яскравіше в тисячу разів.

Дивлячись на Чумацький шлях, нелегко уявити, що він складається з безлічі нерозпізнаних неозброєним оком зірок. Але люди здогадалися про це давно. Одну з таких припущень приписують вченому і філософу Стародавньої Греції - Демокриту. Він жив майже на дві тисячі років раніше, ніж Галілей, який вперше довів на основі спостережень за допомогою телескопа зоряну природу Чумацького Шляху. У своєму знаменитому «Зоряному віснику» в 1609 році Галілей писав: «Я звернувся до спостереження суті або речовини Чумацького Шляху, і за допомогою телескопа виявилося можливим зробити її настільки доступною нашому зору, що всі суперечки замовкли самі собою завдяки наочності і очевидності, які і мене звільняють від багатослівно диспуту. Справді Чумацький Шлях являє собою не що інше, як незліченну безліч зірок, як би розташованих в купах, в яку б область не направляти телескоп, зараз же стає видимим величезне число зірок, з яких вельми багато досить яскраві і цілком помітні, кількість же зірок більш слабких не допускає взагалі ніякого підрахунку ».

Яке ж відношення зірки Чумацького Шляху мають до єдиної зірку Сонячної системи, до нашого Сонця? Відповідь сьогодні загальновідомий. Сонце - одна із зірок нашої Галактики, Галактики - Чумацький Шлях. Яке ж місце займає Сонце в Чумацькому Шляху? Вже з того факту, що Чумацький Шлях оперізує наше небо по великому колу, вчені зробили висновок, що Сонце знаходиться поблизу головної площині Чумацького Шляху.

Щоб получити більш точне уявлення про стан Сонця в Чумацькому Шляху, а потім і уявити собі, яка в просторі форма нашої Галактики, астрономи (В.Гершель, В.Я.Струве і ін.) Використовували метод зіркових підрахунків, суть яких в тому, що в різних ділянках неба підраховують число зірок в послідовному інтервалі зоряних величин. Якщо допустити, що світності зірок однакові, то за що спостерігається блиску можна судити про відстані до зірок, далі, припускаючи, що зірки в просторі розташовані рівномірно, розглядають число зірок, що опинилися в сферичних обсягах, з центром в Сонце.

На основі цих підрахунків вже в 18 столітті був зроблений висновок про «сплюснутости» нашої Галактики.

До складу Галактики входять не менше 150 млрд. Зірок, подібних до нашого Сонця. Поблизу центральної області Галактики зоряна щільність в мільйони разів більше, ніж поблизу Сонця. Беручи участь в обертанні Галактики, наше Сонце мчить зі швидкістю понад 220 км / с, здійснюючи один оборот за 200-250 мільйонів років. Галактика має складну будову і складний склад. Сучасні дослідження Галактики вимагають технічних засобів 20 століття, але почалося дослідження Галактики з допитливого углядування в тягнеться над нашими головами Чумацький Шлях.

Крім нашої Галактики, у Всесвіті існує безліч інших Галактик. Зовнішній вигляд їх надзвичайно різноманітний і деякі з них дуже мальовничі. Для кожної Галактики, як би не був складний її зовнішній малюнок, можна розшукати іншу Галактику, дуже на неї схожу. Однак більш уважний розгляд завжди виявить помітні відмінності в будь-якій парі Галактик, а більшість Галактик дуже сильно відрізняються один від одного своїм зовнішнім виглядом.