Галактика

Источник статьи: Большая российская энциклопедия

ГАЛА́КТИКА, Млечный Путь (от греч. γαλαϰτιϰός – молочный, млечный) – огромная звёздная система, в которую входит звезда – Солнце. Наша Галактика – одна из триллионов таких систем (галактик) во Вселенной. Общее число звёзд в Галактике не менее 100 млрд.; большинство звёзд, включая Солнце, находятся в дискообразной системе, видимой на небе как светлая полоса Млечного Пути. В состав Галактики входят также десятки тысяч звёздных скоплений и множество облаков межзвёздного вещества, содержащих в основном водород и гелий. Есть данные, что, кроме обычного вещества, в Галактике в огромном количестве имеется невидимое вещество неизвестной пока природы, проявляющее себя только гравитационным притяжением; оно распределено главным образом на далёкой периферии Галактики. Солнце находится на расстоянии около 8 кпк (26 тыс. световых лет) от центра Галактики и обращается вокруг него с периодом около 230 млн. лет. Строение, кинематику и динамику Галактики изучает звёздная астрономия.

а – спиральная галактика NGC 4594 (Сомбреро); б – Млечный Путь в инфракрасном (вверху) и оптическом (внизу) диапазонах (изображение охватывает всё небо, центр Галактики в середине).

Открытие Галактики

Первые телескопические наблюдения, проведённые Г. Галилеем (1610), показали, что Млечный Путь представляет собой множество слабых звёзд. Впервые попытку изучить строение системы Млечного Пути предпринял в конце 18 в. У. Гершель, который установил, что пространственная плотность звёзд убывает с расстоянием от плоскости Млечного Пути и от Солнца. Согласно Я. Каптейну (1922), звёздная система имеет форму двояковыпуклой линзы диаметром около 20 кпк, на расстоянии всего 650 пк от её центра находится Солнце. Кажущееся увеличение плотности звёзд к Солнцу объясняется неизвестным до 1930-х гг. поглощением света в пространстве.

В 1919 Х. Шепли пришёл к выводу, что находящийся в направлении созвездия Стрельца центр сфероидальной системы шаровых звёздных скоплений является одновременно и центром дискообразной звёздной системы. Определив с помощью звёзд с известной светимостью положение в пространстве около 70 шаровых скоплений, Шепли установил, что расстояние от Солнца до центра, лежащего в созвездии Стрельца, составляет 50 тыс. световых лет, а вся система Млечного Пути простирается на 300 тыс. световых лет.

Таким образом, в начале 1920-х гг. существовали две системы мироздания: по Шепли, Солнце находится на окраине звёздной системы, а в мире Каптейна, который был намного меньше, Солнце располагалось вблизи центра. Однако обе эти системы не отвечали на вопрос, что же находится за пределами Млечного Пути, хотя ещё в 18 в. высказывалось предположение, что многочисленные «слабые туманности» являются огромными звёздными системами, сравнимыми с нашей. В начале 20 века было уже практически установлено, что самая яркая туманность – М31 в созвездии Андромеды – состоит из звёзд. Однако до 1925 большинство астрономов полагало, что звёздная система Млечного Пути есть вся Вселенная.

Проблема была окончательно решена в 1925, когда Э. П. Хаббл опубликовал результаты изучения в М31 переменных звёзд – цефеид. Из зависимости «период – светимость» для этих звёзд было определено расстояние до «туманности» – около 1 млн. световых лет. Стало очевидным, что и М31, и система Млечного Пути, и бесчисленные «слабые туманности» являются огромными звёздными системами – галактиками. Открытие населённой галактиками Вселенной стало и открытием нашей Галактики как одной из множества подобных систем. Появилась возможность сравнивать нашу звёздную систему с др. галактиками и, наоборот, опираться при их изучении на знания о нашей Галактике.

Подсистемы Галактики

В Галактике можно выделить центральное вздутие (балдж, утолщение), протяжённую дискообразную подсистему и окружающую их галактическую корону (гало) – эллипсоидальную подсистему, объекты которой концентрируются к центру. Эти главные составляющие Галактики хорошо видны на фотографиях спиральных галактик, наблюдаемых почти «с ребра». Диск и балдж Галактики можно непосредственно увидеть на изображениях Млечного Пути в ИК-лучах.

Подсистемы Галактики образованы звёздами разного возраста и химического состава. Как и во всех спиральных галактиках, в ней имеются два основных типа звёздного населения. К населению I относятся Солнце, рассеянные звёздные скопления, звёзды спектральных классов О и В, звёзды-сверхгиганты, в том числе цефеиды, а также облака газа и пыли; все они концентрируются к плоскости Галактики. Атомарный водород прослеживается до расстояний около 17 кпк от центра, на краях Галактики его слой отклоняется до 1 кпк от экваториальной плоскости. Примерно до таких же расстояний простирается и плоская система молодых звёзд, толщина которой, как и газа, около 100 пк. Объекты населения II (шаровые скопления, планетарные туманности, звёзды типа RR Лиры, некоторые типы звёзд-гигантов и др.) концентрируются к центру Галактики, образуя обширное эллипсоидальное гало. Сфероидальная система населения II состоит только из старых звёзд (возраст всех шаровых скоплений Галактики примерно одинаков – 12–13 млрд. лет). Самые далёкие шаровые скопления находятся на расстояниях около 100 кпк.

В плоской подсистеме концентрируется газ, обогащённый тяжёлыми элементами (к ним в астрофизике относят все химические элементы тяжелее гелия), возникающими в недрах звёзд при ядерных реакциях. На конечных стадиях эволюции звёзд, в основном при взрывах сверхновых, тяжёлые элементы поступают в межзвёздную среду. Образование звёзд из этого обогащённого газа в диске Галактики продолжается и ныне. Химический состав звёзд населения I в среднем близок к солнечному, а у звёзд населения II тяжёлых элементов в 10–100 раз меньше.