Происхождение рукавов галактики млечный путь. Галактика млечный путь Сверхмассивная черная дыра

    Это компонент структуры линзовидных и спиральных галактик. Галактика Скульптор (NGC 253) является примером галактики, имеющей диск. Галактический диск представляет собой плоскость, в которой находятся спирали, рукава и перемычки. В галактическом… … Википедия

    Галактика M106. Рукава легко различимы в общей структуре. Галактический рукав структурный элемент спиральной галактики. В рукавах содержится значительная часть пыли и газа, также множество звёздных скоплений. Вещество в них вращается вокруг… … Википедия

    Запрос «Рукав Ориона» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Структура Млечного пути. Расположение Солн … Википедия

    В Викисловаре есть статья «рукав» Рукав: Рукав (деталь одежды) Речной рукав ответвление реки от основного русла … Википедия

    Изображение, размером 400 на 900 световых лет, составленное из нескольких фотографий телескопа «Чандра», с сотнями … Википедия

    Структура Млечного пути. Расположение Солнечной системы обозначено большой жёлтой точкой … Википедия

Прежде чем мы рассмотрим образование Спиральных рукавов галактики, посмотрим, как наши теоретические рассуждения согласуются с результатами астрономических наблюдений. Анализ астрономических наблюдений Посмотрим, как подобные теоретические рассуждения согласуются с результатами астрономических наблюдений. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому обратимся к соседней спиральной галактике M31 в Туманности Андромеды, которая очень похожа на нашу. Несколько лет назад "Хаббл" обнаружил в ее центре сразу два точечных ядра. Одно из них выглядело в видимых (зеленых) лучах более ярким, другое более слабым, однако когда построили карту скоростей вращения и дисперсии скоростей звезд, выяснилось, что динамический центр галактики - это более слабое ядро, считается, что именно там находится сверхмассивная черная дыра. Когда "Хаббл" снял центр Туманности Андромеды не в зеленых, а в ультрафиолетовых лучах, оказалось, что то ядро, которое было ярким в видимой области спектра, в ультрафиолете почти не просматривается, а на месте динамического центра наблюдается компактная яркая звездная структура. Исследование кинематики этой структуры показало, что она состоит из молодых звезд, вращающихся по практически круговым орбитам. Таким образом, в центре M 31 найдено сразу два околоядерных звездных диска: один эллиптический, из старых звезд, и другой круглый, из молодых звезд. Плоскости дисков совпадают, и звезды в них вращаются в одну сторону. По мнению доктора физико-математических наук О.Сильченко, можно считать, что мы видим последствия двух вспышек звездообразования, одна из которых произошла давно, 5-6 млрд. лет назад, а другая совсем недавно, несколько миллионов лет назад. Как видно, это вполне согласуется с тем, что в центре галактики может быть два центра, один из которых принадлежит старой сферической подсистеме, а другой, более молодой, относится к дисковой части. Более того, этот молодой центр уже на первых этапах своего развития формируется в виде компактной дисковой системы, и не только в галактике М31, но и многих других галактических системах. Панорамная спектроскопия, которая позволяет строить поверхностные карты скоростей вращения и карты дисперсии скоростей, дала возможность убедиться в том, что в центрах многих галактик действительно можно найти отдельные околоядерные звездные диски. Они выделяются компактными размерами (не больше сотни парсек) и относительно молодым средним возрастом звездного населения, (не старше 1-5 млрд. лет). Балджи, в которые погружены такие околоядерные диски, заметно старше и вращаются медленнее. Анализ карты скоростей Sa-галактики NGC 3623 (член группы из трех спиральных галактик) показал в центре галактики минимум дисперсии скоростей звезд и заостренную форму изолиний скоростей вращения (см.: Afanasiev V.L., Sil"chenko O.K. Astronomy and Astrophysics, vol. 429, p. 825, 2005). Заостренная форма изолиний скоростей вращения означает, что в плоскости симметрии галактики звезды вращаются намного быстрее, чем в примыкающих областях сфероидального балджа при достаточно близких значениях гравитационного потенциала. То есть кинематическая энергия звезд, находящихся в плоскости симметрии, сконцентрирована в упорядоченном вращении, а не в хаотических движениях, как у звезд сфероидальной составляющей. Это свидетельствует о том, что в самом центре галактики есть плоская, динамически холодная, с большим моментом вращения звездная подсистема, т.е. диск внутри балджа. Эти наблюдения подтверждают, что в сферической части галактик, где балдж является ее телом причины, возникает более молодая подсистема, относящаяся к следующему уровню организации материи. Это дисковая часть галактик, телом причины которой будет быстро вращающийся околоядерный диск внутри балджа. Таким образом, для двух подсистем можно установить два тела причины, одно из которых по отношению к другому является телом следствия. Вернемся к результатам наблюдения нашей Галактики. Не смотря на то, что видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи, после создания приёмников инфракрасного и радиоизлучения ученым удалось провести подробное исследование этой области. Изучение центральной части Галактики показало, что помимо большого количества звёзд в центральной области также наблюдается околоядерный газовый диск, состоящий преимущественно из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. Околоядерный газовый диск является телом причины дисковой части Галактики и находится на ранней стадии эволюции потому, что состоит из молекулярного водорода. По отношению к своей системе - диску он представляет собой белую дыру, откуда энергия поступает на развитие пространства и материи дисковой части Галактики. Исследования с помощью системы радиотелескопов со сверхдлинной базой показали, что в самом центре (в созвездии Стрельца) находится таинственный объект, обозначаемый как Стрелец A*, излучающий мощный поток радиоволн. Согласно оценкам, масса этого космического объекта, расположенного от нас в 26 тысячах световых лет, в четыре миллиона раз превосходит массу Солнца. А по своим размерам он соответствует расстоянию между Землей и Солнцем (150 миллионов километров). Этот объект обычно рассматривается как возможный кандидат на роль черной дыры. Один из исследователей этого объекта Шень Чжицян (Zhi-Qiang Shen) из Шанхайской астрономической обсерватории китайской Академии наук убежден, что наиболее убедительным подтверждением его компактности и массивности ныне считается характер движения близких к нему звезд. Шень и его группа, проведя наблюдения в более высокочастотном радиодиапазоне (86 ГГц вместо 43 ГГц), получили наиболее точную оценку космического объекта, что привело к уменьшению интересующей их зоны в два раза (публикация от 3.11.2005 года в ж-ле Nature). Другое исследование центральной области Галактики касается скопления Квинтиплет (Quintiplet Cluster), недавно обнаруженного в самом центре нашей Галактики и состоящего из пяти массивных звезд непонятной природы. Австралийские астрономы под руководством доктора Питера Татхилла (Peter Tuthill) в ходе изучения объекта выявили предельно странную и не имеющую аналогов структуру. Дело в том, что скопление Квинтиплет находится в самом центре Галактики, где, согласно господствующей космологической доктрине, должна располагаться массивная черная дыра, и, следовательно, никаких звезд не может быть и в помине. Все пять звезд являются относительно старыми и приближаются к завершающим этапам своего существования. Но самым странным оказалось то, что две из них стремительно вращаются друг вокруг друга (вернее, вокруг общего центра тяжести), разбрасывая вокруг себя пыль, наподобие того, как вращающаяся головка поливальной машины разбрызгивает воду. Пыль при этом образует спиральные рукава. Радиус одной из спиралей составляет около 300 а.е.. Эти наблюдения показывают, что в центре Галактики действительно находится невообразимо огромный массивный объект, который, однако, черной дырой не является, поскольку возле него вполне могут существовать, не попадая в его влияние, другие звездные системы. С другой стороны в центре Галактики находится околоядерный диск. А также Квинтиплет загадочной природы. Все эти наблюдения имеют объяснение с точки зрения образования двух разных подсистем, в которых имеются два тела причины разной природы: одно тело зарождающееся, другое - угасающее. Две стремительно вращающихся звезды Квинтиплета можно рассматривать как вращение тела следствия вокруг тела причины на этапе, когда их массы приблизительно одинаковы. Хотя не совсем ясно, к какому квадруполю они относятся, т.к. для этого пока не хватает данных. Теперь рассмотрим более подробно дисковую часть Галактики.

Спиральные рукава галактик

К одному из основных явлений нашей Галактики относится образование спиральных ветвей (или рукавов). Это наиболее заметная структура в дисках галактик, подобных нашей, благодаря им галактики называются спиральными. Спиральные рукава Млечного Пути в значительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода, концентрирующегося вдоль Длинных спиралей. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску Галактики. Эта теория волн плотности достаточно хорошо описывает наблюдаемые факты и принадлежит Чиа Чао Лину (Chia Chiao Lin) и Франку Шу (Frank Shu) из Массачусетского технологического института. По утверждениям ученых, проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звёзд из газа становится более интенсивным. Хотя природа и причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры до сих пор не понятны. Энергетическая структура диска Галактика. Посмотрим, как можно объяснить образование спиральных рукавов с позиции самоорганизации материи. Дисковая часть Галактики, как показано выше, образуется благодаря тороидальной топологии пространства первого модуля. В результате квантования этого пространства сформировалось множество подпространств, каждое из которых так же имеет тороидальную топологию. Все они вложены внутрь первого тора по матрешечному типу. В центре каждого тора по окружности большого радиуса циркулирует поступающая энергия, которая идет на создание пространства и материи звезд и звездных систем. Такая система торов порождает материальный плоский диск, состоящий из множества звездных систем, вращающихся в одном направлении. Все вещество, образующееся в дисковой части Галактики, приобретает единую плоскость и направление вращения. В центре Галактики находятся два центральных тела, одно из которых является телом причины подсистемы гало (черная дыра), другое - телом причины подсистемы диска (белая дыра), которые также вращаются относительно друг друга. В дисковой части Галактики образуются хронооболочки внутренних подсистем, которые являются подпространствами следствий. В каждом из этих подпространств образуется собственное тело следствия, которое представляет собой звезду или звездную систему, вращающуюся вокруг тела причины, т.е. центра Галактики, в котором находится белая дыра. Орбиты самых ближайших к белой дыре звезд являются окружностями, потому что энергия, поступающая в хронооболочки этих звезд, циркулирует по окружностям (рис.14). Рис.14.

Если хронооболочки первого модуля находятся за границей вращения тела белой дыры вокруг черной дыры, то энергия будет циркулировать не по окружности, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится тело причины (черная дыра), в другом - тело следствия (белая дыра). Соответственно топология пространства изменится, тор примет более сложную форму, и вместо окружности, которую описывает большой радиус тора, у нас будет эллипс.

Глядя на наш диск сверху, мы увидим, что циркуляция энергии в различных торах описывает разные эллипсы. В общем виде эллипсы вращения представлены на рисунке, из которого видно, что чем дальше находится орбита вращения энергии, тем больше форма орбиты будет приближаться к окружности. Еще раз подчеркну, что на рисунках изображены траектории циркуляции энергии, которые относятся к структуре пространств, а не материальных тел. Поэтому в этой системе черная и белая дыра представляют собой сток и источник энергии, находящиеся неподвижно.

Поскольку дисковая подсистема Галактики погружена в сферическую подсистему, то между ними посредством времени происходит дополнительное взаимодействие. Влияние одной подсистемы на другую и приводит к тому, что на циркуляцию энергии в дисковой подсистеме накладывается момент вращения, присутствующий в сферической части. Хотя это и не очень интенсивный вращающий момент, но все-таки он вносит свою лепту в общую картину, в результате чего торы разворачиваются на небольшой угол относительно друг друга. Соответственно эллипсы вращения энергии тоже будут смещаться на такой же угол поворота относительно друг друга, образуя спиральную структуру.

Скорость движения любой звезды вокруг центра Галактики не будет совпадать со скоростью движения спирального узора. Циркуляция потоков энергии в пространстве будет сохраняться неизменным в течение всего времени жизни Галактики. Потому что энергия, поступающая в систему посредством времени, переносит вращательный момент, изменяя суммарную энергию, но импульса не переносит. Поэтому вращательный момент, который приносит время в систему, зависит исключительно от свойств точки причины и остается постоянным в течение всего периода существования диска.

Тела следствий, а в данном случае это звезды, при своем формировании получают момент импульса, задающий их вращение вокруг центра Галактики. Поэтому на движение звезд, образующихся в тороидальных хронооболочках, будет оказывать влияние множества факторов. Среди этих факторов определяющими будут количество образованной материи, степень эволюционного развития самой звезды, гравитационное влияние других звезд, а также ряд других причин.

Вращение энергии по эллипсам есть исключительное свойство самого пространства. При развороте эллипсов на некоторый угол так, как показано на рисунке, наибольшую плотность энергии будут иметь точки соприкосновения эллипсов. Поэтому количество выделяемой энергии в этих местах будет суммироваться. В этом случае в пространстве снова возникает энергетическая структура. Точно так же, как в хронооболочках нулевого модуля у нас получилась энергетическая модель додекаэдра, так в хронооболочках первого модуля получается спиральная картина. В соответствии с тем, что выделение энергии вдоль спиральных рукавов происходит с большей амплитудой, то именно в этих местах интенсивнее всего будет происходить процесс звездообразования.

Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что образование вращающегося диска и образование спиральных рукавов - это структуры совершенно разной природы. Вращающийся диск - это система материальных тел, образующихся в ходе преобразования времени. А спиральные рукава - это энергетическая структура пространства, показывающая, в какой его области выделение энергии происходит интенсивнее всего. Поэтому главным свойством волнового спирального узора является его однородное вращение, как единой системы пространств, образуемых торами. Следовательно, и картина спирального узора вращается вся как единое целое с постоянной угловой скоростью. Хотя диск галактики вращается дифференциально, потому что он формировался в разных условиях и каждая его часть находится на своем этапе эволюции. Но сам диск по отношению к спиральным рукавам вторичен, первична именно энергетическая структура спиралей, которая задает темп всему звездообразовательному процессу диска. Именно по этой причине спиральный узор обозначается столь четко и ясно и сохраняет на всем протяжении диска галактики полную регулярность, никак не искажаемую дифференциальным вращением диска.

Плотность звезд в спиральных рукавах.

Образование звезд происходит по всему диску примерно одинаково, поэтому плотность звезд будет зависеть от того, насколько плотно располагаются между собой хронооболочки. Не смотря на то, что в рукавах звездообразование происходит более интенсивно, плотность звезд здесь не должна сильно отличаться от других областей диска, хотя повышенная амплитуда энергии и заставляет инициироваться хронооболочки, находящиеся в менее выгодных условиях. Астрономические наблюдения показывают, что плотность звезд в спиральных рукавах не так уж велика, они расположены там лишь немного гуще, чем в среднем по диску, - всего процентов на 10, не больше.

Такой слабый контраст никогда не был бы замечен на фотографиях далеких галактик, если бы в спиральном рукаве звезды были бы такими же, что и во всем диске. Все дело в том, что вместе со звездами в спиральных рукавах происходит интенсивное образование межзвездного газа, который затем конденсируется в звезды. Эти звезды на начальной стадии своей эволюции очень ярки и сильно выделяются среди других звезд диска. Наблюдения нейтрального водорода в диске нашей Галактики (по его излучению в радиодиапазоне на длине волны 21 см) показывают, что газ действительно образует спиральные рукава.

Чтобы рукава четко очерчивались молодыми звездами, требуется достаточно высокая скорость превращения газа в звезды и, кроме того, не слишком большая длительность эволюции звезды на ее начальной яркой стадии. И то, и другое выполняется для реальных физических условий в галактиках, благодаря повышенной интенсивности потока времени, выделяющегося в рукавах. Продолжительность начальной фазы эволюции ярких массивных звезд меньше времени, за которое рукав заметно сместится при своем общем вращении. Эти звезды светят около десяти миллионов лет, что составляет всего пять процентов от периода вращения Галактики. Но по мере того как звезды, очерчивающие спиральный рукав, сгорают, вслед за ними формируются новые светила и связанные с ними туманности, сохраняя неизменным спиральный рисунок. Звезды, оконтуривающие рукава, не переживают даже одного оборота Галактики; устойчив только спиральный узор.

Повышенная интенсивность выделения энергии вдоль рукавов Галактики сказывается на том, что здесь в основном сосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков межзвёздного газа, в которых продолжают образовываться звёзды. В спиральных ветвях находится большое количество переменных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхновых. В отличие от гало, где какие-либо проявления звёздной активности чрезвычайно редки, в спиральных ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды и обратно. Потому что нулевой модуль, представляющий собой гало, находится на завершающем этапе своей эволюции. Тогда как первый модуль, представляющий собой диск, находится на самом пике своего эволюционного развития.

Выводы

Сформулируем основные выводы, полученные при анализе пространства Галактики.

1. С точки зрения системной самоорганизации материи две подсистемы, которые составляют Галактику, относятся к разным модулям интегральной структуры мироздания (ИСМ). Первая - сферическая часть - это нулевой пространственный модуль. Вторая дисковая часть Галактики относится к первому модулю ИСМ. В соответствии с причинно-следственными связями первый модуль или дисковая часть Галактики является следствием, тогда как нулевой модуль или гало считается причиной.

2. Любое пространство создается из хронооболочки, которая в момент поступления энергии представляет собой веерный диполь. На одном конце такого диполя находится вещество, а на другом - сфера расширяющегося пространства. Один полюс диполя обладает свойствами гравитирующих масс и представляет собой материальную точку, а другой полюс обладает антигравитирующими свойствами расширяющегося пространства и представляет собой сферу, окружающую материальную точку. Таким образом, любой веерный диполь имеет физическое тело и трехмерное физическое пространство. Поэтому каждое причинно-следственное звено будет состоять из четырех элементов: тела причины и пространства причины, тела следствия и пространства следствия.

3. Основные особенности гало определяются свойствами хронооболочки нулевого модуля. Перечислим их.

1). Границей гало является мембрана, обладающая антигравитирующими свойствами, которая ограничивает расширяющуюся сферу вакуума веерного диполя. Она представлена слоем водородной плазмы, окружающим снаружи гало, в виде короны. Образуется корона за счет тормозящего влияния мембраны на ионы водорода. Топология пространства гало является сферической.

2). В своем эволюционном преобразования гало прошло через стадию инфляции, во время которой хронооболочка гало раздробилась на 256 мелких хронооболочек, каждое из которых теперь является одним из шаровых скоплений Галактики. Во время инфляции пространство Галактики экспоненциально увеличило свои размеры. Сформированная система была названа ячеисто-сотовой структурой гало.

3). Хронооболочки шаровых скоплений звезд продолжали дробиться и дальше. Предельным уровнем квантования галактик становятся звезды и звездные системы. Предельным уровнем квантования называется новая структурная организация материи.

4). Относительное местоположение хронооболочек звезд, находящихся в ячеисто-сотовой структуре гало, является крайне неравноценным. Некоторые из них располагаются ближе к центру Галактики, другие - ближе к периферии. В результате такого неравноправия звездообразование в каждой хронооболочке имеет свои особенности, которые сказываются в отношении плотности вещества или на характере их движения.

5). Карликовые системы, обнаруженные в пределах нашей Галактики, относятся к хронооболочкам квадруполей второго или третьего уровня, которые также представляют собой замкнутые самоорганизующиеся подсистемы, принадлежащие Галактике.

6). Нынешнее состояние гало относится к завершающему этапу эволюции. Расширение его пространства закончилось в связи с конечностью выделяемой энергии. Силам гравитации ничто не противостоит. Поэтому последняя стадия эволюции гало обусловлена процессами распада. Гравитация становится основной силой в системе, заставляя материальные тела двигаться к центру Галактики в усиливающемся поле тяготения. В центре Галактики образуется притягивающий аттрактор.

4. Основные особенности диска определяются свойствами хронооболочки первого модуля, который является следствием нулевого модуля. Перечислим их.

1). Поскольку дисковая часть Галактики является следствием, поэтому гравитационный веерный диполь будет представлять собой аксиальный вектор М=1 вращающийся вокруг аксиального вектора М=0.

2). Пространство, образуемое одним из полюсов веерного диполя, создается в виде расширяющейся сферы, вращающейся вокруг оси М=0. Поэтому топология пространства первого модуля описывается тором, вложенным в сферическое пространство нулевого модуля. Тор образуется двумя аксиальными векторами М=0 и М=1, где М=0 представляет собой большой радиус тора, а М=1 - малый радиус тора.

3). Стадия инфляции хронооболочки первого модуля породила множество новых подсистем - более мелких внутренних хронооболочек. Все они располагаются по матрешечному типу внутри хронооболочки первого модуля. Все они также имеют тороидальную топологию. В пространстве дисковой части Галактики появляется структурированность.

4). Вещество, образуемое другим полюсом веерного диполя, концентрируется в центре сферы, который описывает малый радиус тора М=1. Поскольку этот центр в свою очередь описывает круг по радиусу большого тора, то все вещество формируется вдоль этой окружности в плоскости, перпендикулярной оси М=0.

5). Материя, образуемая в новых подсистемах, также создается в центрах сфер малого радиуса тора. Поэтому все вещество формируется вдоль окружностей, находящихся в плоскости, перпендикулярной оси М=0. Так образуется дисковая часть Галактики.

5. В центральной области Галактики находятся два тела причины. Одно из них является телом причины гало (балдж), другое - телом причины диска (околоядерный газовый диск). Тело причины диска в свою очередь является телом следствия по отношению к гало. Поэтому одно тело вращается вокруг другого.

6. Балдж как и гало находится на завершающем этапе эволюции, поэтому становится аттрактором, к которому тяготеет все вещество, разбросанное ранее по всему объему гало. Скапливаясь в его центре, оно формирует мощные гравитационные поля, которые постепенно сжимают материю в черную дыру.

7. Околоядерный газовый диск является телом причины дисковой части Галактики и находится на ранней стадии эволюции. По отношению к своей системе - диску он представляет собой белую дыру, откуда энергия поступает на развитие пространства и материи дисковой части Галактики.

8. Спиральные рукава - это энергетическая структура пространства, показывающая, в какой его области выделение энергии происходит интенсивнее всего. Образуется эта структура благодаря циркуляции энергии внутри тора. В большей части торов энергия циркулирует не по окружности, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится тело причины (черная дыра), в другом - тело следствия (белая дыра). Соответственно топология пространства меняется, тор примет более сложную форму, и вместо окружности, которую описывает большой радиус тора, у нас находится эллипс.

9. Поскольку дисковая подсистема Галактики погружена в сферическую подсистему, то между ними посредством времени происходит дополнительное взаимодействие. Влияние одной подсистемы на другую и приводит к тому, что на циркуляцию энергии в дисковой подсистеме накладывается момент вращения, присутствующий в сферической части, в результате чего торы разворачиваются на небольшой угол относительно друг друга. При развороте эллипсов на некоторый угол наибольшую плотность энергия будет иметь в точках соприкосновения эллипсов. В этих местах интенсивнее всего будет происходить процесс звездообразования. Поэтому главным свойством волнового спирального узора является его однородное вращение, как единой системы пространств, образуемых торами.

Литература

1. Боер К., Саваж Б. Галактики и их короны. Ж-л Scentific American. Перевод с англ. - Алекс Моисеев, Сайт "Дальневосточная Астрономия".

2. Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. М.: Айрис-Пресс, 2004.

3. Капица С. П., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика и прогнозы будущего. М.: УРСС, 2003

4. Мандельброт Б. Фракталы, случай и финансы. М., 2004.

5. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука, 1983. 190 с

6. Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.: Прогресс, 1999. 6-е изд. М.: КомКнига, 2005.

7. Пригожин К., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: УРСС, 2001. 5-е изд. М.: КомКнига, 2005.

8. Саган К. Космос. СПб.: Амфора, 2004.

9. Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн. - М.: ЛЕНАНД, 2006.

10. Хокинг С. Краткая история времени. СПб.: Амфора, 2000.

11. Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. СПб.: Амфора, 2001.

Предвзятый и скрупулезный анализ влияния кривой вращения галактики Млечный Путь на форму её рукавов, приводит к неожиданным выводам. Если бы галактика двигалась с такой кривой вращения, то всего два оборота назад - около 600 млн. лет - её рукава были «закручены» в обратную сторону. И, напротив, в течение следующих нескольких оборотов она должна полностью лишиться рукавов, которые туго свернутся, равномерно заполняя весь её диск. Учитывая, что возраст галактики предполагается порядка десятка миллиардов лет, её прошлое выглядит ещё более загадочно - возникновение рукавов невозможно объяснить по чисто кинематическим противоречиям.

Выходит, что гипотез а о темной материи не только не устраняет противоречий самой наблюдаемой кривой вращения нашей галактики, но, напротив, создаёт новые.

Возможно, наблюдаемая, вычисленная кривая вращения галактики нестабильна и не отражает длительной эволюции Млечного Пути. Измеренные скорости звёзд соответствуют текущему моменту времени и, видимо, мало что говорят о своих прошлых или будущих значениях. Возможно, говорить о динамике их движения можно лишь с определённой степенью надежности. А иначе, законы механики дают этот закономерный логический результат.

Логично допустить, что возможна иная долговременная форма кривой вращения, которая за многие миллиарды лет позволила принять рукавам Млечного Пути ту форму, какую стало возможным ныне вычислить по астрономическим наблюдениям. Но в этом случае возникает закономерный вопрос: а какой была галактика «в начале пути»? И «когда оно началось, это начало»?

Выдвинем предположение, что галактика образовалась ну, скажем, 3 млрд. лет назад. Этот срок взят из утилитарных соображений: чтобы было проще просматривать эволюцию на анимации. А возникнуть рукава могли, например, в результате коллапса двух черных дыр, которые выбросили в разных направлениях свои джеты. Вращаясь, эти джеты, скажем так, «подметали» окружающее пространство, собирая в себя газ и звёзды. Постепенно рукава закрутились в нынешнюю форму. Почему черных дыр две? Потому что рукавов четыре, а джеты образуются парами.

Предоставлено: Thiago Ize & Chris Johnson, Scientific Computing and Imaging Institute.

То, как дисковые галактики образуют свои спиральные рукава, астрофизики разгадывали почти так же долго, как наблюдали за ними. Со временем они пришли к двум выводам... либо их структура вызвана различиями в гравитации, ваяющей газ, пыль и в знакомые формы, либо случайное существование, которое приходит и уходит со временем.

Теперь исследователи начинают переносить свои выводы на находки, основанные на новом моделировании суперкомпьютером - моделировании, которое включает движение до 100 миллионов "звездных частиц", которые подражают гравитационным и астрофизическим силам, формирующим их в естественную спиральную структуру. Исследовательская команда из University of Wisconsin-Madison и Гарвард-Смитсоновского Центра Астрофизики были рады этим выводам и сообщают, что модели могут содержать существенные подсказки о том, как образовались спиральные рукава.

"Мы показываем в первый раз, что звездные спиральные рукава не являются переходными особенностями, как утверждали в течение нескольких десятилетий", сообщает астрофизик Elena D’Onghia из UW-Madison, которая возглавляла новое исследование вместе с коллегами из Гарварда Mark Vogelsberger и Lars Hernquist.

"Спиральные рукава являются само сохраняющимися, постоянными и удивительно долго живущими", добавляет Vogelsberger.

Когда появляется спиральная структура, она, вероятно, наиболее широко распространенная из форм Вселенной. Наша собственная считается , и около 70% галактик около нас тоже имеют спиральную структуру. Когда мы размышляем в более широком смысле, сколько же вещей обретают это обычное образование? Смахивание пыли метлой заставляет частицы двигаться по спирали в спиральную форму... слив воды вызывает водоворот... погодные образования имеют форму спирали. Это универсальный случай, и это происходит по некоторой причине. Очевидно, что причина - это гравитация, и что-то тревожит ее. В случае с галактикой, это гигантское молекулярное облако - . Введенные в моделирование облака, как сообщает D’Onghia, профессор астрономии UW-Madison, действуют как "нарушители порядка" и достаточны не только для запуска образования спиральных рукавов, но и для поддержания их бесконечно долго.

"Мы узнаем, что они образуют спиральные рукава", объясняет D’Onghia. "Прошлая теория, поддерживающая рукава, ушла бы с удалением пертурбаций, но мы видим, что однажды образованные рукава самосохраняются, даже когда пертурбации удалены. Это доказывает, что как только рукава создаются через эти облака, они могут существовать сами по себе через влияние гравитации, даже когда пертурбаций больше нет".

Так, что же о галактиках компаньонах? Может ли спиральная структура быть вызвана близостью к ним? Новое исследование также допускает это в расчетах и моделях для "одиноких" галактик. Тем не менее, это еще не все исследование. Согласно Vogelsberger и Hernquist, новое моделирование, созданное компьютером, фокусируется на очищении наблюдательных данных. Они бросают более близкий взгляд на молекулярные облака высокой плотности и "вызванные гравитацией дыры в космосе", которые действуют как "механизмы, которые управляют образованием характерных рукавов спиральных галактик".

До тех пор, мы знаем, что спиральная структура не просто случайность, она, вероятно, самая обычная форма

Звездное небо издревле притягивало взгляды людей. Лучшие умы всех народов пытались осмыслить наше место во Вселенной, вообразить и обосновать ее устройство. Научный прогресс позволил перейти в деле изучения бескрайних просторов космоса от романтических и религиозных построений к логически выверенным теориям, базирующимся на многочисленном фактическом материале. Теперь любой школьник имеет представление о том, как выглядит наша Галактика согласно последним исследованиям, кто, почему и когда дал ей столь поэтичное название и каково ее предполагаемое будущее.

Происхождение названия

Выражение «галактика Млечный Путь», по сути, тавтология. Galactikos в примерном переводе с древнегреческого означает «молочный». Так жители Пелопоннеса звали скопление звезд в ночном небе, приписывая его происхождение вспыльчивой Гере: богиня не пожелала кормить Геракла, внебрачного сына Зевса, и в гневе разбрызгала грудное молоко. Капли и образовали звездную дорожку, видную в ясные ночи. Спустя столетия ученые открыли, что наблюдаемые светила — лишь ничтожная часть существующих небесных тел. Пространству Вселенной, в котором находится и наша планета, они дали название Галактика или система Млечный Путь. После подтверждения предположения о существовании и других схожих формирований в космосе первый термин стал для них универсальным.

Взгляд изнутри

Научные познания о структуре части Вселенной, включающей Солнечную систему, мало что взяли у древних греков. Понимание того, как выглядит наша Галактика, прошло эволюцию от сферического мироздания Аристотеля до современных теорий, в которых есть место черным дырам и темной материи.

Тот факт, что Земля — элемент системы Млечный Путь, накладывает определенные ограничения на тех, кто пытается выяснить, какую форму имеет наша Галактика. Для однозначного ответа на этот вопрос необходим взгляд со стороны, причем на большом расстоянии от объекта наблюдения. Сейчас наука лишена такой возможности. Своеобразным заменителем стороннего наблюдателя становится сбор данных о структуре Галактики и соотнесение их с параметрами других космических систем, доступных для изучения.

Собранные сведения позволяют с уверенностью говорить, что наша Галактика имеет форму диска с утолщением (балджем) в середине и расходящимися от центра спиральными рукавами. Последние содержат наиболее яркие звезды системы. Диаметр диска составляет более 100 тысяч световых лет.

Структура

Центр Галактики скрыт межзвездной пылью, затрудняющей изучение системы. Справиться с проблемой помогают методы радиоастрономии. Волны определенной длины легко преодолевают любые препятствия и позволяют получить столь желанное изображение. Наша Галактика, по полученным данным, имеет неоднородную структуру.

Условно можно выделить два связанных друг с другом элемента: гало и собственно диск. Первая подсистема обладает следующими характеристиками:

  • по форме это сфера;
  • центром ее считается балдж;
  • наибольшая концентрация звезд в гало характерна для его срединной части, с приближением к краям плотность сильно уменьшается;
  • вращение этой зоны галактики довольно медленное;
  • в гало в основном встречаются старые звезды с относительно небольшой массой;
  • значительное пространство подсистемы заполнено темной материей.

Галактический диск по плотности звезд сильно превышает гало. В рукавах встречаются молодые и даже только формирующиеся

Центр и ядро

«Сердце» Млечного Пути находится в Без его изучения тяжело понять до конца, какова наша Галактика. Название «ядро» в научных трудах либо относится только к центральной области диаметром всего несколько парсек, либо включает в себя балдж и газовое кольцо, считающееся местом зарождения звезд. Далее будет использоваться первый вариант термина.

В центр Млечного Пути с трудом проникает видимый свет: он сталкивается с большим количеством космической пыли, скрывающей то, как выглядит наша Галактика. Фото и изображения, сделанные в инфракрасном диапазоне, значительно расширяют познания астрономов о ядре.

Данные об особенностях излучения в центральной части Галактики натолкнули ученых на мысль, что в сердцевине ядра находится черная дыра. Ее масса более чем в 2,5 млн раз больше массы Солнца. Вокруг этого объекта, по мнению исследователей, вращается еще одна, но менее внушительная по своим параметрам, черная дыра. Современные знания об особенностях структуры космоса позволяют предположить, что подобные объекты находятся в центральной части большинства галактик.

Свет и тьма

Совместное влияние черных дыр на движение звезд вносит свои коррективы в то, как выглядит наша Галактика: оно приводит к специфическим изменениям орбит, нехарактерным для космических тел, например, вблизи Солнечной системы. Изучение этих траекторий и соотношения скоростей движения с удаленностью от центра Галактики легло в основу активно развивающейся сейчас теории о темной материи. Природа ее пока покрыта тайной. Присутствие темной материи, предположительно составляющей подавляющую часть всего вещества во Вселенной, регистрируется лишь по воздействию гравитации как раз на орбиты.

Если рассеять всю космическую пыль, что скрывает от нас ядро, взору откроется поразительна картина. Несмотря на концентрацию темной материи, эта часть Вселенной полна света, излучаемого огромным количеством звезд. На одну единицу пространства их здесь в сотни раз больше, чем вблизи Солнца. Примерно десять миллиардов из них образуют галактический бар, также называемый перемычкой, не совсем обычной формы.

Космический орешек

Изучение центра системы в длинноволновом диапазоне позволило получить подробное инфракрасное изображение. Наша Галактика, как оказалось, в ядре имеет структуру, напоминающую арахис в скорлупе. Этот «орешек» и есть перемычка, включающая в себя более 20 млн красных гигантов (ярких, но менее горячих звезд).

От концов бара расходятся спиральные рукава Млечного Пути.

Работа, связанная с обнаружением «арахиса» в центре звездной системы, не только пролила свет на то, какая наша Галактика по структуре, но и помогла понять, как она развивалась. Изначально в пространстве космоса существовал обычный диск, в котором со временем образовалась перемычка. Под влиянием внутренних процессов бар изменил свою форму и стал походить на орех.

Наш дом на космической карте

Активное происходит как в перемычке, так и в спиральных рукавах, которыми обладает наша Галактика. Название им дали по созвездиям, где были обнаружены участки ответвлений: рукава Персея, Лебедя, Центавра, Стрельца и Ориона. Вблизи последнего (на расстоянии не менее 28 тысяч световых лет от ядра) и находится Солнечная система. Эта область обладает определенными характеристиками, по мнению специалистов, сделавшими возможным возникновение жизни на Земле.

Галактика и наша Солнечная система вместе с ней вращаются. Закономерности движения отдельных составляющих при этом не совпадают. звезд временами то входит в состав спиральных ответвлений, то отделяется от них. Лишь светила, лежащие на границе коротационной окружности, не совершают подобные «путешествия». К ним относится и Солнце, защищенное от мощных процессов, постоянно протекающих в рукавах. Даже незначительное смещение свело бы на нет все остальные преимущества для развития организмов на нашей планете.

Небо в алмазах

Солнце - лишь одно из многих подобных тел, которыми полна наша Галактика. Звезды, одиночные или сгруппированные, общим числом превышают по последним данным 400 млрд. Ближайшая к нам Проксима Центавра входит в систему из трех звезд вместе с чуть более удаленными Альфой Центавра A и Альфой Центавра B. Самая яркая точка ночного неба, Сириус A, находится в Ее светимость по разным данным превышает солнечную в 17-23 раза. Сириус также не одинок, его сопровождает спутник, носящий аналогичное название, но с маркировкой B.

Дети часто начинают знакомиться с тем, как выглядит наша Галактика, с поиска на небе Полярной звезды или Альфы Малой Медведицы. Популярностью своей она обязана положению над Северным полюсом Земли. По светимости Полярная значительно превышает Сириус (почти в две тысячи раз ярче Солнца), но она не может оспаривать права Альфы Большого Пса на звание самой яркой из-за удаленности от Земли (по оценкам от 300 до 465 световых лет).

Типы светил

Звезды отличаются не только светимостью и удаленностью от наблюдателя. Каждой приписывается определенная величина (за единицу берется соответствующий параметр Солнца), степень нагрева поверхности, цвет.

Наиболее внушительными размерами обладают сверхгиганты. Самой большой концентрацией вещества в единице объема отличаются нейтронные звезды. Цветовая характеристика неразрывно связана с температурой:

  • красные самые холодные;
  • нагрев поверхности до 6 000º, как у Солнца, порождает желтый оттенок;
  • белые и голубые светила обладают температурой более 10 000º.

Может меняться и достигать максимума незадолго до ее коллапса. Взрывы сверхновых вносят огромный вклад в понимание, как выглядит наша Галактика. Фото этого процесса, полученные телескопами, поражают.
Собранные на их основе данные помогли восстановить процесс, приведший к вспышке, и спрогнозировать судьбу ряда космических тел.

Будущее Млечного Пути

Наша Галактика и другие галактики постоянно находятся в движении и взаимодействуют. Астрономы установили, что Млечный Путь неоднократно поглощал соседей. Подобные процессы ожидаются и в будущем. Со временем в него войдут Магелланово Облако и еще ряд карликовых систем. Самое же внушительное событие ожидается через 3-5 млрд лет. Это будет столкновение с единственным соседом, который виден с Земли невооруженным глазом. В результате Млечный Путь станет эллиптической галактикой.

Бескрайние просторы космоса поражают воображение. Обывателю трудно осознать масштабность не только Млечного Пути или всей Вселенной, но даже Земли. Однако благодаря достижениям науки мы можем представить себе хотя бы приблизительно, частью какого грандиозного мира являемся.