Возраст нашей вселенной галактики

Возраст Млечного Пути определяют по звездам из шаровых скоплений.

Галактика Млечный Путь является одной из многих спиральных галактик во Вселенной. Возраст Нашей Галактики по недавнего времени было трудно оценить с хорошей точностью. К настоящему времени такая возможность появилась. Точный возраст Нашей Галактики астрономы попытались определить по двум отдаленным звездам. Группа, работающая с Очень Большим Телескопом (VLT) в Чили, сообщила недавно, что возраст Нашей Галактики составляет 13600 миллионов лет с вероятной ошибкой плюс-минус 800 миллионов лет. Определение возраста Нашей Галактики проводилось по двум звездам из шарового скопления, методом определения количества химического элемента бериллия в этих звездах. Содержание бериллия в звездах растет со временем, так что его наличие в спектрах звезд может быть использовано в качестве «космических часов» для определения возраста звезд. «Мы получили независимое значение этой величины», — сказал член группы Daniele Galli, сотрудник обсерватории INAF-Observatorio di Arcetri во Флоренции (Италия). Исследователи изучали две звезды A0228 и A2111 в шаровом звездном скоплении NGC 6397. Почему именно в шаровых скоплениях?

Если бы сохранились галактические звезды, которые в очень далеком прошлом первыми возникли из облака космической материи, давшего начало Млечному пути, то определение возраста Млечного Пути не составило бы труда. Однако все эти светила были очень массивными и яркими, в силу чего быстро, всего за несколько миллионов лет, сожгли свое ядерное топливо и превратились во взрывающиеся сверхновые звезды. Выброшенные в результате этих взрывов атомы вошли в состав звезд следующего поколения, часть которых сохранилась и до наших дней. Некоторые из этих звезд входят в состав компактных ассоциаций — шаровых звездных скоплений (см. фото слева).

Такие скопления состоят из десятков и даже сотен тысяч звезд и имеют ярко выраженную сферическую форму с быстрым ростом числа звезд от периферии к центру. «Шаровики» образуют исполинское облако вокруг ядра нашей Галактики (такие же облака имеются и в других галактиках). Эти кластеры очень стабильны и могут существовать миллиарды лет без существенного изменения формы и размеров. Каждое такое скопление сформировалось за относительно короткое (конечно, по космическим масштабам) время из одного и того же газового облака высокой плотности, состоящего преимущественно из водорода. Поэтому определение возраста самых старых звезд глобулярного кластера дает возможность достаточно надежно оценить продолжительность его существования. Подобные измерения показали, что шаровые скопления Галактики (именно так, с прописной буквы, часто обозначают Млечный путь) возникли не менее 13 миллиардов лет назад. Отсюда следует, что и сама Галактика никак не моложе, точнее — на сколько-то старше.

На заре мироздания существовали лишь три самых легких элемента таблицы Менделеева — водород, гелий и литий. Элементы с большим атомным весом либо рождались в ядерных топках звезд, либо возникали в процессе звездных катаклизмов. Именно таким путем, при взрывах первых сверхновых, появились на свет ядра стабильного изотопа бериллия, бериллия-9. Поскольку эти звезды сгорали и взрывались не одновременно, плотность бериллиевых ядер в космическом пространстве постепенно нарастала. Более того, эти ядра продолжали рождаться и после завершения взрывов — в результате столкновений между быстро движущимися частицами космического газа. Теоретические расчеты показывают, что в это время производство бериллия шло примерно с одинаковой скоростью во всем пространстве Галактики. Когда стали рождаться звезды второй генерации, сырьем для них служили газовые облака, в состав которых уже входил и бериллий. Чем больше прошло времени между началом самоликвидации первого поколения звезд и рождением светил следующей генерации, тем выше должна быть концентрация этого элемента в их атмосферах. Это означает, что измерение уровня бериллия-9 в верхних слоях древнейших звезд глобулярных кластеров дает возможность подсчитать временную дистанцию между исчезновением нестабильных звезд первого поколения и началом появления на свет их более устойчивых потомков. Однако осуществить такую исследовательскую программу на практике куда как не просто.

Первая сложность состоит в том, что при температурах в несколько миллионов градусов бериллий-9 начинает сгорать в ядерных реакциях. Казалось бы, об этом можно не беспокоиться, поскольку звездные атмосферы гораздо холоднее. Дело, однако, в том, что на поверхность массивных звезд-гигантов выносится вещество из внутренних слоев, температура которого вполне достаточна для поджога бериллия. Поэтому надо измерять содержание этого элемента лишь в атмосферах не слишком массивных и, следовательно, не особенно горячих звезд, которые с самого рождения пребывали в спокойном состоянии (эти звезды расположены вблизи точки поворота главной звездной последовательности). Поскольку шаровые скопления тяготеют к ядру Галактики, а наше Солнце находится на галактической периферии, для исследования этих звезд требуются очень мощные телескопы. Наличие бериллия можно определять лишь по двум слабым спектральным линиям, которые очень трудно отделить от спектральных подписей других элементов. К тому же обе эти линии лежат в том участке ультрафиолетового спектра, который сильно поглощается земной атмосферой. Так что мало иметь доступ к большому телескопу, его еще надо оборудовать чрезвычайно чувствительным спектрометром. В общем, не приходится удивляться, что до недавнего времени такие измерения были не под силу ученым. Теперь эти трудности преодолены.

В качестве объекта изучения было выбрано шаровое скопление NGC 6397, удаленное от нас на 7200 световых лет (в нашей Галактике лишь одно скопление этого типа расположено еще ближе к Солнцу, все прочие — гораздо дальше). NGC 6397 содержит 400 тысяч звезд, однако были выбраны спектры лишь двух, А0228 и А2111. Сложность стоящей перед ними задачи видна уже из того, что, как показал анализ спектрограмм, в атмосферах этих звезд один атом бериллия приходится на два с четвертью триллиона атомов водорода. Собранные данные показывают, что между началом исчезновения звезд первого поколения и рождением кластера NGC 6397 прошло от двухсот до трехсот миллионов лет. Возраст самого скопления был уже известен — он составляет 13,4 миллиарда лет (плюс/минус 800 миллионов). Это означает, что Млечный путь существует уже 13,6 миллиарда лет (плюс-минус те же 800 миллионов). Такая оценка хорошо согласуется с предполагаемым возрастом Вселенной, который, как принято считать в настоящее время, равен 13,7 миллиарда лет.

Источник

Галактика Млечный Путь: структура, особенности, характеристики, строение

Галактика Млечный Путь представляет для астрономов наибольший интерес, поскольку в ней расположена Солнечная система, где находится Земля. Все звезды, которые способен разглядеть человеческий глаз без использования дополнительной техники, находятся в данном скоплении. Астрономы ежедневно изучают Млечный Путь и совершают открытия, которые помогают составить общее понимание об устройстве космоса.

Какую форму имеет Млечный Путь?

Эдвин Хаббл при наблюдении космоса и изучении галактик установил, что они могут иметь форму двух видов: спиральную и эллиптическую. Первые визуально выглядят как вращающийся диск, состоящий из изогнутых рукавов, плотно прилегающих друг к другу. К такому виду относится и Млечный Путь.

До изобретения радиотелескопов у человечества отсутствовала возможность точно определить размер и форму галактики. Поскольку в космическом пространстве присутствует пыль, она препятствует прохождению света от звезд. Это порождает погрешности при изучении. Однако эти телескопы позволяют наблюдать за радиоволнами, которые проходят сквозь быль.

Изобретение помогло определить точное расстояние большинства звезд Млечного Пути и установить их скорость движения. После соединения данных о каждом объекте стало понятно, что все они вращаются по спирали и находятся в отдельных рукавах.

Млечный Путь: главные особенности

Одна из основных особенностей галактики кроется в ее названии. Существует древнегреческая легенда, что титан Кронос поедал младенцев, которые рожала от него Рея. Мать сильно горевала по этому поводу, и когда пятеро детей были съедены, она решила спасти Зевса, последнего сына. Рея завернула в одеяло камень и отнесла Кроносу. Он ощупал сверток и попросил покормить младенца, чтобы тот набрал вес. Девушка брызнула на камень молоком, и то отскочило от него, разместившись на небе в виде Млечного Пути. Когда Зевс вырос, он сверг титана и стал главным среди богов.

Другая особенность галактики – способность поглощать другие. Вокруг млечного пути постепенно движется несколько звездных скоплений, находящихся в разных созвездиях. Они попадают под влияние Млечного Пути и затягиваются в его рукава.

Однако галактика не всегда будет затягивать меньших собратьев. Сейчас она уже взаимодействует с Андромедой, которая значительно больше по габаритам. Ученые полагают, что через 3-4 млрд лет обе галактики столкнутся, и Млечный Путь будет поглощен.

Основные характеристики и параметры Млечного Пути

Поскольку Солнечная система находится внутри Млечного Пути, эта галактика стала первой, которую начали изучать ученые при появлении соответствующих технологий. Сейчас она хорошо изучена, и большинство параметров установлены с максимальной точностью.

Характеристики млечного пути выглядят следующим образом:

• относится к типу спиральных галактик;
• вместе с близлежащими скоплениями входит в Местную группу;
• диаметр Млечного Пути равен примерно 100 тысяч световых лет;
• галактика насчитывает от 200 до 400 млрд звезд;
• Солнце расположено в отдалении от центра на 27 тысяч световых лет;
• Солнечная система вращается вокруг галактического центра со скоростью 230 км/с;
• общая масса объектов Млечного Пути составляет полтора триллиона солнечных масс.

Нужно понимать, что из-за большого размера характеристики могут иметь погрешность.

Структура и состав Млечного пути

В центре галактики находится яркое ядро, состоящее из миллиардов звезд. Его размер трудно измерить, но ученые полагают, что протяженность составляет несколько тысяч парсек (1 пар = 30,86 трлн км). Также существует мнение, что в центре Млечного Пути располагается черная дыра.

Через середину галактики проходит перемычка длинною в 27 тысяч световых лет. Причем она располагается под углом в 44 градуса относительно Солнца. Млечный Путь состоит преимущественно из звезд, пыли, газа и созвездий. Причем молодые объекты удалены от центра.

Вокруг Млечного Пути находится темное гало, где присутствуют карликовые галактики и звездные скопления. Они подвергаются влиянию столь большого объекта и вращаются относительно него.

Рукава движутся вокруг центра, представляя собой спиральный диск. Из-за этого галактика является довольно плоской, если наблюдать ее сбоку. Выделяют пять основных рукавов:

Солнечная система располагается в рукаве Ориона, ближе к внутренней стороне.

Размер

Принято считать, что диаметр Млечного Пути составляет 100 000 световых лет, а в ширину – 1000 световых лет. Однако несколько лет назад ученые из Канарского института провели детальное исследование и установили, что протяженность галактики может составлять 200 000 световых лет.

В 2020 году астрофизики завершили новое исследование, по результатам которого новый диаметр Млечного Пути может составлять 1 900 000 световых лет. Однако данная информация еще не подтверждена.

Число звезд – Сколько звезд в Млечном пути?

В состав Млечного Пути входит примерно 400 миллиардов звезд, большая часть из которых находится в прилегающих рукавах. Помимо них в галактике содержатся от 25 до 110 миллиардов бурых карликов. Их яркости и размеров недостаточно, чтобы отнести к полноценным звездам.

Масса

Вокруг Млечного Пути, в гало, содержится темная материя, которая и составляет большую часть массы. Из-за этого ученым трудно вычислить точное значение. В 2009-ом году считалось, что масса галактики составляет 6 * 10’42 кг.

Но спустя 10 лет были проведены более точные исследования. В 2019-ом было доказано, что на протяженности в 130 000 световых лет этот параметр в 2 раза больше.

Чтобы более детально изучить диск Млечного Пути, ученые до сих пор разрабатывают универсальные технологии. Благодаря этому удается наблюдать объекты на больших расстояниях и получать новые сведения.

Диск имеет протяженность в 100 000 световых лет и постоянно вращается, причем в определенных областях делает это по-разному. В центре объекты находятся в статичном состоянии, но при отдалении некоторые звезды начинают двигаться со скоростью 200-230 км/с, а то и быстрее.

Плоский диск состоит преимущественно из молодых звезд, возраст которых не больше нескольких миллиардов лет. Возраст самих же рукавов составляет 10 миллиардов лет. На отдалении от Млечного Пути располагаются более взрослые объекты.

В центре Млечного Пути расположено большое шарообразное уплотнение длинною в 27 тысяч световых лет, называемое балджем. Предположительно, в нем располагаются большая черная дыра Стрелец А и еще одна средних размеров. Они окружены звездами, которые и заставляют ядро светиться.

Через центр галактики пролегает перемычка, состоящая в основном из красных звезд, являющихся очень старыми. В 2016-ом году японские астрономы обнаружили на расстоянии в 200 световых лет от нее гигантскую черную дыру, масса которой равна ста тысячам Солнц. А спустя два года были открыты 12 систем, находящихся рядом с ядром, внутри которых также могут располагаться черные дыры.

Рукава

Поскольку Млечный Путь – спиральная галактика, у нее имеются рукава, лежащие в дисковой плоскости. Вокруг них находится гало, также называемое “короной”. Поскольку Солнечная система находится в рукаве Ориона, внутри диска, ученые не могут взглянуть на его структуру со стороны.

Однако продвинутые исследования с использованием свойств водорода помогают составить теоретическую картину того, как выглядят рукава. Предполагается, что они плотно расположены друг к другу, более того, среди них могут быть двойные, имеющие общую область. А не так давно астрономы выдвинули теорию, что Млечный Путь может иметь четырехрукавную структуру.

Гало окутывает диск Млечного Пути и имеет сферическую форму. Его протяженность в разные стороны по оценкам составляет от 5 до 10 тысяч световых лет. В нем находятся звезды и скопления большого возраста.

Предположительно гало образовалось 12 миллиардов лет назад. На это указывают старые скопления, включающие в себя до миллиона звезд. Все имеющиеся объекты внутри сферы вращаются по вытянутым орбитам, находясь под влиянием диска. Они могут двигаться в разных направлениях, но их скорость всегда невысока. И если в последнем содержится немало газа и пыли, из которых образуются объекты, то в гало они практически полностью отсутствуют. Из-за этого его структура является полностью сформированной, и в ней не появляются новые звезды.

Светимость

Как и большинство объектов во Вселенной, Млечный Путь имеет определенную яркость, которая равна примерно 21 m. Такое же значение получится, если совместить свет от 10 миллиардов Солнц. Аналогичное свечение испускает лампочка, мощность которой составляет 8,3 * 10’36 Вт.

Место Млечного пути во Вселенной

В 2015-ом году ученые из гавайского Астрономического института решили определить точное расположение Млечного Пути во вселенной. Помимо того, что галактика относится к Местной группе, она входит в Ланиакею. Это область протяженностью в 500 миллионов световых лет, где находятся сотни тысяч звездных скоплений.

Но Ланиакея далеко не крупнейший объект во Вселенной. Она является лишь частью сверхскопления Кита, который, в свою очередь, входит в группу Рыб – пространственных областей, где сосредоточено огромное количество галактик.

Ученые до сих пор не могут точно отследить движение объектов внутри Ланиакеи. На данный момент считается, что Млечный Путь постепенно уходит вглубь скопления.

Галактика Млечный Путь и что ее окружает

С тех пор, как произошел Большой Взрыв, и образовалась Вселенная, все объекты в пространстве находятся в непрерывном движении. Некоторые являются настолько древними, что уже успели пройти большую часть своего пути, а другие еще только начинают формироваться.

Всего лишь пару веков назад астрономы полагали, что Млечный Путь – это и есть Вселенная, и за его границами нет ничего. Но изобретение более современных телескопов позволило узнать, что существуют и другие галактики.

Млечный Путь окружают объекты, входящие в состав Местной группы. Самым крупным из них считается Андромеда, размеры которой в два раза больше. Также в отдалении находится спиральная галактика Треугольника. Вокруг данных объектов располагаются их спутники. Они представлены в виде карликовых скоплений, которые движутся вокруг.

В состав Местной группы также входят неправильные и эллиптические галактики, лежащие в определенных созвездиях.

Класс и общее строение

По классу Млечный Путь относится к спиральным галактикам с пролегающей через центр перемычкой. Данный тип считается самым распространенным во Вселенной. Спиральные составляют примерно 56% от общего количества галактик, и 65% из них имеют перемычку.

В центре Млечного Пути располагается активное ядро, выпускающее в пространство большое количество энергии. Вокруг него сосредоточен диск, состоящий из газа, пыли и объектов, вращающихся на большой скорости. Возле центра располагается балдж, через который проходит перемычка. Он состоит из большого количества гигантских звезд.

Через балдж проходит перемычка, к которой прикреплены рукава. В ней сосредоточено большое количество газа, из-за чего здесь до сих пор появляются новые звезды. Объекты внутри рукавов вращаются с разными скоростями, причем ту область, где располагается Солнечная система, можно назвать самой спокойной. Здесь отсутствуют большие скопления галактической пыли, которые отрицательно влияют на звезды и планеты.

Вокруг видимого диска Млечного Пути располагается гало – гигантская сферическая область, в которой встречаются разовые скопления. Они также движутся относительно центра галактики, но гораздо медленнее и хаотичнее, нежели объекты внутри диска. Не так давно астрономы установили, что скопления внутри гало – это бывшие карликовые галактики, которые поглотил Млечный Путь.

Теоретические модели нашей галактики

Еще в древности ученые полагали, что звезды на ночном небе являются частью единого целого, и все они движутся под взаимным влиянием. Однако технологий того времени не хватало, чтобы построить точную модель галактики. Лишь в 1700-ом году Уильям Гершель смог доказать, что Млечный Путь имеет форму диска.

Во второй половине XIX века астроном Якобус Корнели Каптейн составил теоретическую модель галактики. Ее протяженность составила 70 тысяч световых лет. Также ученый установил, что Солнечная система не возле ядра, а в стороне от него.

В первой половине XX века Эдвин Хаббл определил, что галактики двигаются в пространстве. Также он разделил их на спиральные и эллиптические. Данных сведений хватило, чтобы в будущем определить тип Млечного Пути и составить его модель, которая является максимально достоверной.

Место Солнца в галактике

Как уже говорилось выше, Солнечная система располагается не в ядре Млечного Пути. Солнце появилось между рукавами Стрельца и Персея. Их спиральные ветви отдалены на 4 тысячи световых лет.

Солнечная система размещается ближе к краю галактического диска, нежели к центру. Ее отдаление от последнего составляет примерно 28 тысяч световых лет. Солнце постепенно двигается вокруг ядра Млечного Пути, и на полный оборот уходит более 220 млн лет. Это говорит о том, что Земля с момента появления обогнула галактику примерно 30 раз.

Солнце находится в той области Млечного Пути, где спиральные ветви и светила двигаются с одинаковой скоростью. Из-за этого звезда и планеты не подвергаются непрерывному воздействию газа, пыли и других веществ. Ученые считают, что Солнечной системе очень повезло появиться именно в этой области, ведь иначе существование живых существ на Земле было бы невозможным.

Расположение звезд

Любые звезды, которые способен рассмотреть человеческий глаз на небе, находятся в области рукава Ориона. Как правило, при хорошем освещении можно разглядеть примерно 9 тысяч звезд.

Большое количество светил располагается в центре галактики, именно поэтому он испускает такой яркий свет. Далее по диску распределяются более молодые объекты, входящие в состав разных созвездий и относящихся к одному из рукавов.

В гало также имеются звезды, но их количество очень мало по сравнению с теми, что “обитают” в центре. Если скопления в рукавах могут насчитывать по несколько миллиардов, то в темной области счет идет на миллионы. Причем основная часть звезд в гало уже прожила большую половину своей жизни, и они считаются очень старыми.

История и будущее Млечного Пути

Ученые не могут назвать точный возраст Млечного Пути, но галактика считается довольно древней. Доказательством тому является звезда HD 140283. Она находится в ее области и лишь на 100 млн лет младше, чем Вселенная.

Было установлено, что все вещества, которые находятся в пространстве Млечного Пути и входят в состав его светил, уже раньше принадлежали другим звездам. Однако последние просуществовали недолго и взорвались. Выброшенные в атмосферу газы постепенно притягивались, пока не образовали галактику.

Когда Млечный Путь сформировался, он занялся поглощением своих спутников – карликовых галактик. Даже сейчас его южный полюс постепенно вытягивает газы из обоих Магеллановых облаков.

По данным ученых, галактика уже прожила половину отведенного ей времени. В ее областях практически не осталось газа для формирования новых звезд. Однако последние еще достаточно молоды, поэтому смогут существовать долгое время. Ожидается, что гаснуть светила начнут примерно через 5 млрд лет. И тогда Млечный Путь начнет сближаться с Андромедой. Обе галактики осуществят взаимное поглощение, однако из-за больших размеров у последней больше шансов выйти победителем из этого противостояния.

Но астрономы не гарантируют, что события будут развиваться по этому сценарию. Учитывая, что до них еще несколько миллиардов лет, за этот период времени все может кардинально измениться.

Мифология

В мифологиях разных стран имеются свои легенды о появлении Млечного Пути. В некоторых арабских государствах есть история о боге Ваагне, который украл солому у Баршама и скрылся от него на небе. Убегая, он постепенно терял ветки и тростинки, которые и образовали галактику.

В Венгрии верят в то, что звезды Млечного Пути – это искры из под копыт коня Атиллы, который спустился с неба, чтобы помочь секеям. В Индии есть поверье, что галактика образовалась в результате того, что розовая корова пролила молоко на небо. В Китае и Японии есть мифы, что Млечный Путь – это река, разлившаяся по небу. В маорийской мифологии его считали лодкой, на которой Боги плывут по небу.

Индейцы были убеждены, что галактика состоит из пепла. Его специально рассыпала девушка, которая хотела показать воинам дорогу домой. В Финляндии верили, что Млечный Путь образовался в результате птичьих полетов по небу. Также и другие страны нередко связывают появление галактики с пернатыми и их возможностью летать.

Интересное видео о Млечном Пути

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник