| Текущая версия |
Ваш текст |
| Строка 1: |
Строка 1: |
| :'''''Основной источник статьи:''' Большая российская энциклопедия''<ref name="БРЭ">[https://bigenc.ru/physics/text/2340981 ''Ефремов Ю. Н.'' ГАЛАКТИКА // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2016); 17.09.2021.]</ref> | | :'''''Источник статьи:''' Большая российская энциклопедия''<ref name="БРЭ">[https://bigenc.ru/physics/text/2340981 ''Ефремов Ю. Н.'' ГАЛАКТИКА // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2016); 17.09.2021.]</ref> |
|
| |
|
| '''ГАЛА́КТИКА''', Млечный Путь (от ''греч.'' γαλαϰτιϰός – молочный, млечный) – огромная звёздная система, в которую входит звезда – [[Солнце]]. Наша Галактика – одна из триллионов таких систем ([[галактики|галактик]]) во [[Вселенная|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 [[звёздные скопления|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]]. | | '''ГАЛА́КТИКА''', Млечный Путь (от ''греч.''' γαλαϰτιϰός – молочный, млечный) – огромная звёздная система, в которую входит звезда – [[Солнце]]. Наша Галактика – одна из триллионов таких систем ([[галактики|галактик]]) во [[Вселенная|Вселенной]]. Общее число звёзд в Галлактике не менее 100 млрд.; большинство звёзд, включая Солнце, находятся в дискообразной системе, видимой на небе как светлая полоса Млечного Пути. В состав Галлактики входят также десятки тысяч [[звёздные скопления|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]]. |
|
| |
|
|
| |
|
| Строка 7: |
Строка 7: |
|
| |
|
| == Открытие Галактики == | | == Открытие Галактики == |
|
| |
| Первые телескопические наблюдения, проведённые Г. [[Галилей|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 – [[цефеиды|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 – [[галактики|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 [[галактическая корона|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 [[звёздное население|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.
| |
|
| |
| == Вращение Галактики ==
| |
|
| |
| [[Файл:БРЭ 7612.jpg|600px|мини|центр|Наблюдаемая по областям ионизованного водорода HII кривая вращения Галактики (верхняя сплошная кривая) и кривые вращения отдельных составляющих Галактики: балджа (пунктир), звёздного диска (зачернённые кружки), слоя атомарного водорода HI (крестики), слоя молекулярного водорода Н<sub>2</sub> (открытые кружки) и гало из ненаблюдаемого тёмного вещества (штриховая линия).]]
| |
|
| |
| В 1926 Б. [[Линдблад]] пришёл к выводу, что большинство звёзд в окрестностях Солнца и оно само, а также рассеянные звёздные скопления входят в плоскую систему, члены которой находятся в быстром, почти круговом вращении вокруг центра Галактики. Шаровые скопления, образующие сфероидальную систему, вращаются вокруг центра Галактики медленно; они двигаются в разных направлениях по вытянутым орбитам.
| |
|
| |
| В 1927 Я. Х. [[Оорт]] рассмотрел влияние вращения Галактики на собственные движения и лучевые скорости звёзд. В случае нетвердотельного (дифференциального) вращения, которое вытекает из [[законы Кеплера|законов Кеплера]], справедливых при увеличении концентрации массы к центру вращения, зависимость [[лучевые скорости|лучевых скоростей]] от направления (от галактической долготы) должна иметь вид двойной волны – кривой с двумя максимумами и двумя минимумами, которая представляется формулой: ''V<sub>r</sub>=Ar''sin2''l'', где ''r'' – расстояние от звезды до Солнца, ''l'' – галактическая долгота, отсчитываемая от направления на центр Галактики, коэффициент ''A'', называемый постоянной Оорта, характеризует степень отклонения вращения от твердотельного. По лучевым скоростям звёзд классов O и B и цефеид Оорт определил параметры двойной волны и доказал, что звёзды Галактики обращаются вокруг центра, который лежит в направлении на созвездие Стрельца.
| |
|
| |
| Зависимость скорости вращения ''V'' различных объектов Галактики от расстояния ''R'' до центра Галактики изображена на так называемой кривой вращения Галактики; по ней можно определить массу её отдельных составляющих. В самых внутренних областях вращение близко к твердотельному, затем скорость чуть убывает. На больших расстояниях от центра Галактики, за пределом её плотного диска, где в основном сосредоточены звёзды и газ, скорость вращения на протяжении многих десятков парсек остаётся примерно постоянной. Наблюдательные данные свидетельствуют, что подобная кривая вращения характерна и для большинства других галактик. Общепринятое объяснение этого факта состоит в том, что, кроме видимого гало из объектов населения II, галактики окружены намного более обширным гало из гравитирующей, но ненаблюдаемой материи (так называемое тёмное гало). В Галактике масса тёмного гало оценивается в 10<sup>11</sup>–10<sup>12</sup> масс Солнца, что на порядок больше, чем масса звёзд (около 5·10<sup>10</sup>), и на два порядка больше, чем масса газа (5–10·10<sup>9</sup>). Проблема природы этой «тёмной материи» – одна из важнейших нерешённых проблем астрофизики.
| |
|
| |
| == Спиральная структура Галактики ==
| |
|
| |
| [[Файл:БРЭ 7614N.jpg|650px|мини|центр|Схема спиральных рукавов и бара Галактики (по данным Ж. Валле), к которой добавлены положения цефеид (по данным Л. Н. Бердникова). Галактика вращается по часовой стрелке, рукава «закручиваются». Позиция Солнца отмечена крестиком.]]
| |
|
| |
| Наличие полосы Млечного Пути свидетельствует о том, что наша система относится к дискообразным; она не может относиться к неправильным галактикам, так как их массы невелики, а объекты населения II в них представлены слабо. Вывод о наличии в Галактике спиральных рукавов неизбежен, но их расположение, длина и даже их число остаются предметом дискуссий. По всей видимости, спиральный узор Галактики относится к типу grand design. Так называют спиральные рукава, тянущиеся на десятки килопарсек от центра галактики и симметричные относительно поворота вокруг него. Это волны повышенной плотности облаков газа и звёзд, распространяющиеся благодаря гравитационному взаимодействию вещества. Причиной возникновения этих волн считают наличие спутника или отклонения центральной области галактики от осевой симметрии – эта область имеет форму либо овала, либо перемычки (бара), соединяющей исходные точки рукавов. Наличие в Галактике короткого (оканчивающегося на расстоянии около 3–4 кпк от центра) бара следует из данных о кинематике газа вблизи центра, а также из особенностей интегрального свечения звёзд в инфракрасном диапазоне. (К типу grand design относится меньшая часть спиральных галактик; чаще наблюдаются лишь короткие обрывки рукавов.)
| |
|
| |
| Повышенная плотность газа приводит к высокому темпу звездообразования в спиральной волне. Звёздные ассоциации и скопления с возрастом менее 30 млн. лет концентрируются в трёх отрезках спиральных рукавов; им были даны названия рукавов Персея, Ориона – Лебедя и Стрельца – Киля. Последний выделяется и как область повышенной плотности цефеид, возраст которых, как и светимость, зависит от периода и составляет 30–100 млн. лет. Согласно теоретическим представлениям, в волновых спиральных рукавах должны присутствовать и такие довольно старые звёзды – их притягивает туда повышенный в рукаве гравитационный потенциал. Лишь у звёзд с возрастом, превышающим сотни миллионов лет, случайные скорости (растущие с возрастом) столь высоки, что они, пересекая рукав, практически не замедляют своего движения вокруг центра.
| |
|
| |
| Данные о молодых звёздах и скоплениях являются неполными уже для расстояний, превышающих 3–4 кпк. Для изучения спиральной структуры всей Галактики используются наблюдения нейтрального водорода HI (на длине волны 21 см). Сверхгигантские (массой до 10<sup>7</sup> масс Солнца) облака атомарного водорода HI и молекулярного водорода H<sub>2</sub> обрисовывают ветвь Киля, простирающуюся на 40 кпк с углом закручивания в 10–12°. В рукаве Киля наблюдаются регулярные промежутки между газово-звёздными комплексами, что характерно для галактик, обладающих правильным симметричным спиральным узором; о наличии его в Галактике говорит и само существование столь длинного рукава. Всё это подтверждает классификацию Галактики как системы типа grand design, что согласуется с наличием у неё бара (перемычки) и близких спутников (ближайшие из крупных спутников – Большое и Малое [[Магеллановы Облака]]).
| |
|
| |
| Согласно сводным данным канадского астронома Ж. Валле (2005), Галактика обладает четырьмя спиральными рукавами с углом закручивания около 12°. Однако идеально правильная спиральная структура, подобная изображённой на рисунке, наблюдается редко, обычно одна пара рукавов или один рукав гораздо мощнее и длиннее, чем остальные, поэтому рисунок отражает лишь основные черты спиральной структуры Галактики.
| |
|
| |
| [[Файл:Messier-109-NGC-3992.jpg|650px|мини|центр|Спиральная галактика М109 (вид с полюса вращения), на которую похожа наша Галактика. Белые овалы – изображения ярких звёзд переднего фона.]]
| |
|
| |
| Судя по параметрам спиральной структуры, наличию бара и по кривой вращения, наша Галактика похожа на галактику NGC 3992 (M109). Она классифицирована как SBb(rs)I, что означает наличие бара, балджа небольшого размера, сложной системы спиральных рукавов, а также высокой светимости.
| |
|
| |
| == Ядро Галактики ==
| |
|
| |
| Направление на центр вращения Галактики определяется с высокой точностью, но в оптическом диапазоне в этом направлении ничего особенного не наблюдается, поскольку в видимых лучах поглощение света между Солнцем и центром Галактики очень велико. Однако с центром Галактики совпадает западный компонент радиоисточника Стрелец A (Sgr A West), являющийся также компактным источником нетеплового радиоизлучения и инфракрасного излучения. В пределах 100 пк от [[галактический центр|галактического центра]] (эту область часто выделяют как ядро Галактики) обнаружено множество признаков продолжающегося образования массивных звёзд: остатки сверхновых, источники инфракрасного излучения, которые могут быть звёздами высокой светимости, окружёнными пылевыми оболочками, гигантские молекулярные облака, а также несколько очень молодых и богатых звёздных скоплений, видимых только в инфракрасных лучах.
| |
|
| |
| В самом центре Галактики находится сверхмассивная [[чёрная дыра]]. Измерения собственных движений восьми звёзд высокой светимости, расположенных вблизи Sgr A West, показали, что их траектории являются частями эллипсов, в фокусе которых находится центральный объект, что и позволяет определить его массу по третьему закону Кеплера – она составляет около 3 млн. масс Солнца. Для одной из этих звёзд удалось измерить период её обращения, он составляет всего лишь 15 лет.
| |
|
| |
| Измерение собственных движений и лучевых скоростей звёзд, обращающихся вокруг центральной чёрной дыры, позволит определить расстояние от Солнца до центра Галактики намного точнее, чем классические методы. Предварительные данные дают значение около 7,5 кпк, что с точностью до половины килопарсека совпадает с определённой ранее величиной.
| |
|
| |
| == Литература статьи Большой российской энциклопедии ==
| |
|
| |
| * ''Зонн В., Рудницкий К.'' Звездная астрономия. М., 1959.
| |
| * ''Уитни Ч.'' Открытие нашей Галактики. М., 1975.
| |
| * ''Марочник Л. С., Сучков А. А.'' Галактика. М., 1984.
| |
| * ''Куликовский П. Г.'' Звездная астрономия. 2-е изд. М., 1985.
| |
| * ''Ефремов Ю. Н.'' Очаги звездообразования в галактиках: звездные комплексы и спиральные рукава. М., 1989.
| |
| * ''Ефремов Ю. Н.'' Звездные острова: Галактика звезд и Вселенная галактик. Фрязино, 2005.
| |
| * ''Vallee J.'' The spiral arms and interarm separation of the Milky way // Astronomical Journal. 2005. Vol. 130. № 2.
| |
|
| |
| == Примечания ==
| |
| {{примечания}}
| |
| [[Категория:Ревизия 2021.09.18]]
| |
| [[Категория:НАЭ]]
| |
| [[Категория:Э]]
| |