Подсистемы Галактики и ее спиральная структура

Подсистемы Галактики и ее спиральная структура

Галактика летучей рыбы

Типы населения Галактики. Представление о населении Галактики ввел 1944 г. немецкие астроном В. Бааде (1893-1960). Первоначально оно касалось Туманности Андромеды (галактика М31). При ее фотографировании через синий и красный светофильтры он обнаружил, что плоский линзообразных диск этой огромной галактики погружен в более разреженную звездную облако сферической формы - гало. Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Галактику, Бааде предположил, что подобную структуру имеет и Млечный Путь.
Объекты спиральных рукавов галактического диска были названы населением I типа. А зори гало, которые концентрируются симметрично относительно центра системы, - населением II типа.

 

К населению I типа относятся, в частности, звезды рассеянных скоплений, до населения II типа - звезды шаровых скоплений. В наше время звезды спиральных рукавов (население I типа) отождествляют с плоской составляющей, а звезды гало (население II типа) - со сферической составляющей нашей Галактики (рис. 26.1). Как показали современные исследования, два типа звездного населения различаются не только пространственным распределением, но и химическим составом - звезды шаровых скоплений (население II типа) содержат примерно в 100-300 раз меньше металлов, чем звезды спиральных ветвей (население I типа).
Видимо, шаровидные скопления сохранили химический состав той бедной на тяжелые химические элементы догалактического облака (или системы облаков), из которого они формировались вместе с Галактикой. В дальнейшем развитии дога-профилактических облако, занимавшая сферический объем, сжималась, образуя диск, вращающийся. Газ, который сразу не сконденсувався в зрении, при
вращении Галактики постепенно оседал к ее плоскости. Одновременно в нем шло формирование звезд, которые также располагались в плоскости Галактики. Массивные звезды галактического диска быстро проходили все этапы своего эволюционного пути, вспыхивали как сверхновые и пополняли межзвездная газово-пылевое среду тяжелыми химическими элементами. Из него формировались новые звезды. Следовательно, каждое последующее поколение звезд в спиральных рукавах становилось богаче на тяжелые химические элементы, чем предыдущее.
Вместе эволюционировали и звезды шаровых скоплений. Массивные звезды уже давно прекратили свое существование, но молодежи при отсутствии материала не образовались. Поэтому там остались только старые маломассивные звезды, возраст которых оценивается в 10-12 млрд лет, а также, наверное, белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.
Таким образом, разделение на население различных типов (подсистемы Галактики) имеет глубокий эволюционный смысл и отражает различное происхождение плоской и сферической составляющих.
2. Гало, диск и ядро ??Галактики. Гало или корона Галактики состоит в основном из газа, газовых облаков и очень старых неярких звезд, как одиночных, так и в виде шаровых скоплений. Концентрируясь к центру Галактики, они образуют так называемый БАЛД же (с англ. - «Утолщение») в пределах нескольких тысяч световых лет от него. Двигаясь по вытянутым эллиптическим орбитам, звезды гало очень медленно вращаются вокруг центра Галактики.
Радиус гало, по последним данным с Космического телескопа им. Хаббла, составляет 300 000 св. г. Именно этим радиусом и очерчиваются границы Галактики.
По сравнению с гало диск вращается намного быстрее. Скорость его вращения, которая определяется скоростью движения зрение, не одинакова на различных расстояниях от центра. Изучая особенности вращения диска, можно определить его массу. Оказалось, что диск имеет диаметр 100 000 св. p., толщину центральной зоны 10 000 св. p., массу 150 млрд Mq при общем количестве зрение 400 млрд.
Вблизи плоскости диска находится очень много молодых звезд и звездных скоплений, не старых по 1 млрд лет. Газ в диске также сосредоточен возле его плоскости. В среднем химический состав населения в диске такой же, как и у Солнца.
Ядро Галактики полностью скрыто от нас толстым слоем поглощающей материи. Но в известной мере «приблизиться» к нему удалось благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне. Ведь расчет показывает, что на расстоянии от центра Галактики до Солнца инфракрасное излучение ослабляется всего в 10 раз, тогда как в видимом диапазоне в 1012 раз, то есть на 30m.
Итак, теперь можно утверждать, что диаметр ядра Галактики достигает 4 000 св. г. Для него типична очень большая концентрация звезд - много тысяч на кубический световой год. Кроме этого, в центральных частях ядра наблюдается около ядерный газовый диск радиусом в 1 000 св. г. Ближе к центру замечено зоны ионизованного водорода и многочисленные источники рентгеновского и инфракрасного излучения, что свидетельствует об интенсивном звездообразования.
По одной из гипотез, в центре Галактики есть одинарная или двойная черная дыра с массой около 106М ©, окруженная плотным газово-пылевым диском. В центре Галактики является также яркий радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывают с активностью ядра. Впрочем, исследования ядра Галактики только началось.
3. Спиральная структура Галактики. Предположение, согласно которому наша Галактика является системой спиральных рукавов, было высказано в середине XIX в. И только через сто лет при исследовании распределения в пространстве рассеянных звездных скоплений оказалось, что они укладываются в три узкие полосы, которые можно считать частями спиральных рукавов.
Наша Галактика имеет очень хорошо выраженную спиральную структуру (рис. 26.2). Одно время складывалось мнение, будто в Галактике четыре спирали, однако сейчас надежно доказано, что их две.
В отличие от гало, где проявления звездной активности чрезвычайно редки, в спиральных рукавах продолжается бурная жизнь: вещество непрерывно переходит из межзвездного пространства в звезды во время их образования и обратно на заключительных стадиях эволюции.
Магнитное поле Галактики также сосредоточено главным образом в спиралях. По современным представлениям, спиральные рукава в Галактике образуются благодаря наличию в центре системы определенного искажения ее формы, например, из-за наличия перемычки в ядре, которое вращается как твердое тело.
4. Место Солнца в Галактике. В окрестностях Солнца можно проследить участки двух спиральных рукавов, удаленных примерно на 3 000 св.р. По названиям созвездий, где они наблюдаются, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти точно посередине между ними. Правда, недалеко от Солнца, в созвездии иона, проходит еще один, не так явно выражен рукав, который считается разветвлением одного из основных спиральных рукавов.
Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет, по разным оценкам, 22-33 тыс. св. г.. Относительно ближайших звезд Солнце движется со скоростью 16 км / с в направлении созвездия Геркулеса. Вместе со всеми близкими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики в направлении на созвездие Лебедя со скоростью около 250 км / с. Расстояние к звездам различное и варьируется в зависимости от дальности нахождения звезды от точки отсчета.
Период обращения Солнца вокруг центра Галактики составляет примерно 200 млн. лет и называется галактическим годом.
Спиральные рукава как целое и отдельные звезды движутся вокруг центра Галактики с разными скоростями. Каждая звезда то попадает в спиральный рукав, то выходит из него. И только Солнце находится в таком ее месте, где его скорость вокруг центра Галактики практически совпадает со скоростью спирального рукава.
Такая ситуация вообще неординарная для Галактики. Именно на этой отдалении от центра за всю историю своего существования Солнце ни разу не попал в спиральные рукава. Для Земли это крайне благоприятно, ибо если бы мы попали в спиральный рукав, бурные процессы, порождающие смертоносное излучение, уничтожили бы все живое на Земле. Итак, наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики протяжении миллиардов лет, не испытывая катастрофического влияния космических ка-таклизмив. И, возможно, именно поэтому на Земле могла сохраниться жизнь.
Долгое время положение Солнца среди звезд считалось найзвы-чайнисиньким. Сегодня мы знаем, что это не так: в некотором смысле оно привилегированное. И это надо учитывать, обдумывая возможность жизни в других частях нашей Галактики.