Походження рукавів галактики Чумацький шлях. Галактика Чумацький шлях Надмасивна чорна діра

    Це компонент структури лінзовидних та спіральних галактик. Галактика Скульптор (NGC 253) є прикладом галактики диску. Галактичний диск є площиною, в якій знаходяться спіралі, рукави та перемички. У галактичному… … Вікіпедія

    Галактика M106. Рукави легко помітні в загальній структурі. Галактичний рукав структурний елемент спіральної галактики. У рукавах міститься значна частина пилу та газу, а також безліч зоряних скупчень. Речовина в них обертається довкола... Вікіпедія

    Запит "Рукав Оріона" перенаправляється сюди; див. також інші значення. Структура Чумацького шляху. Розташування Сонця … Вікіпедія

    У Вікісловарі є стаття «рукав» Рукав: Рукав (деталь одягу) Річковий рукав відгалуження річки від основного русла … Вікіпедія

    Зображення, розміром 400 на 900 світлових років, складене з кількох фотографій телескопа «Чандра», з сотнями … Вікіпедія

    Структура Чумацького шляху. Розташування Сонячної системи позначено великою жовтою точкою … Вікіпедія

Перш ніж ми розглянемо утворення Спіральних рукавів галактики, побачимо, як наші теоретичні міркування узгоджуються з результатами астрономічних спостережень. Аналіз астрономічних спостережень Подивимося, як такі теоретичні міркування узгоджуються з результатами астрономічних спостережень. Видиме випромінювання центральних областей Галактики повністю приховано від нас потужними шарами поглинаючої матерії. Тому звернемося до сусідньої спіральної галактики M31 у Туманності Андромеди, яка дуже схожа на нашу. Кілька років тому "Хаббл" виявив у її центрі відразу два точкові ядра. Одне з них виглядало у видимих ​​(зелених) променях яскравішим, інше слабшим, проте коли побудували карту швидкостей обертання та дисперсії швидкостей зірок, з'ясувалося, що динамічний центр галактики - це слабше ядро, вважається, що саме там знаходиться надмасивна чорна діра. Коли "Хаббл" зняв центр Туманності Андромеди не в зелених, а в ультрафіолетових променях, виявилося, що ядро, яке було яскравим у видимій області спектру, в ультрафіолеті майже не проглядається, а на місці динамічного центру спостерігається компактна яскрава зіркова структура. Дослідження кінематики цієї структури показало, що вона складається з молодих зірок, що обертаються практично круговими орбітами. Таким чином, у центрі M 31 знайдено відразу два навколоядерні зіркові диски: один еліптичний, зі старих зірок, і інший круглий, з молодих зірок. Площини дисків збігаються, і зірки обертаються в одну сторону. На думку доктора фізико-математичних наук О.Сільченка, можна вважати, що ми бачимо наслідки двох спалахів зіркоутворення, один із яких стався давно, 5-6 млрд. років тому, а інший зовсім недавно кілька мільйонів років тому. Як видно, це цілком узгоджується з тим, що в центрі галактики може бути два центри, один з яких належить старій сферичній підсистемі, а інший, молодший, відноситься до дискової частини. Більше того, цей молодий центр вже на перших етапах свого розвитку формується у вигляді компактної дискової системи, і не лише в галактиці М31, а й у багатьох інших галактичних системах. Панорамна спектроскопія, яка дозволяє будувати поверхневі карти швидкостей обертання та карти дисперсії швидкостей, дала можливість переконатися, що в центрах багатьох галактик дійсно можна знайти окремі навколоядерні зіркові диски. Вони виділяються компактними розмірами (не більше сотні парсек) та відносно молодим середнім віком зоряного населення (не старше 1-5 млрд. років). Балджі, в які занурені такі навколоядерні диски, помітно старші і обертаються повільніше. Аналіз карти швидкостей Sa-галактики NGC 3623 (член групи з трьох спіральних галактик) показав у центрі галактики мінімум дисперсії швидкостей зірок та загострену форму ізоліній швидкостей обертання (див. : Afanasiev V.L., Sil"chenko O.K. Astronomy and Astrophysics, vol. 429, p. 825, 2005). Загострена форма ізоліній швидкостей обертання означає, що в площині симетрії галактики зірки обертаються набагато швидше, ніж у примикаючих областях . Гравітаційний потенціал. Тобто кінематична енергія зірок, що знаходяться в площині симетрії, сконцентрована в упорядкованому обертанні, а не в хаотичних рухах, як у зірок сфероїдальної складової. обертання зіркова підсистема, тобто диск усередині балджа. Ці спостереження підтверджують, що у сферичній частині галактик, де балдж є її тілом причини, виникає молодша підсистема, що відноситься до наступного рівня організації матерії. Це дискова частина галактик, тілом причини якої буде навколоядерний диск, що швидко обертається всередині балджа. Таким чином, для двох підсистем можна встановити два тіла причини, одне з яких по відношенню до іншого є тілом слідства. Повернімося до результатів спостереження нашої Галактики. Незважаючи на те, що видиме випромінювання центральних областей Галактики повністю приховано від нас потужними шарами поглинаючої матерії, після створення приймачів інфрачервоного та радіовипромінювання вченим вдалося провести докладне дослідження цієї галузі. Вивчення центральної частини Галактики показало, що, крім великої кількості зірок у центральній області, також спостерігається навколоядерний газовий диск, що складається переважно з молекулярного водню. Його радіус перевищує 1000 світлових років. Ближче до центру відзначаються області іонізованого водню і численні джерела інфрачервоного випромінювання, що свідчать про зіркоутворення, що відбувається там. Колядерний газовий диск є тілом причини дискової частини Галактики і знаходиться на ранній стадії еволюції тому, що складається з молекулярного водню. По відношенню до своєї системи - диску він є білою діркою, звідки енергія надходить на розвиток простору і матерії дискової частини Галактики. Дослідження за допомогою системи радіотелескопів із наддовгою базою показали, що в самому центрі (у сузір'ї Стрільця) знаходиться таємничий об'єкт, що позначається як Стрілець A*, що випромінює потужний потік радіохвиль. Згідно з оцінками, маса цього космічного об'єкта, розташованого від нас у 26 тисячах світлових років, у чотири мільйони разів перевищує масу Сонця. А за своїми розмірами він відповідає відстані між Землею та Сонцем (150 мільйонів кілометрів). Цей об'єкт зазвичай розглядається як можливий кандидат на роль чорної дірки. Один із дослідників цього об'єкту Шень Чжицян (Zhi-Qiang Shen) із Шанхайської астрономічної обсерваторії китайської Академії наук переконаний, що найбільш переконливим підтвердженням його компактності та масивності нині вважається характер руху близьких до нього зірок. Шень і його група, провівши спостереження в більш високочастотному радіодіапазоні (86 ГГц замість 43 ГГц), отримали найбільш точну оцінку космічного об'єкта, що призвело до зменшення зони, що цікавить їх, в два рази (публікація від 3.11.2005 року в ж-ле Nature). Інше дослідження центральної області Галактики стосується скупчення Квінтіплет (Quintiplet Cluster), нещодавно виявленого в самому центрі нашої Галактики, яке складається з п'яти масивних зірок незрозумілої природи. Австралійські астрономи під керівництвом доктора Пітера Татхілла (Peter Tuthill) в ході вивчення об'єкта виявили гранично дивну структуру, що не має аналогів. Справа в тому, що скупчення Квінтіплет знаходиться в самому центрі Галактики, де, згідно з панівною космологічною доктриною, повинна розташовуватися масивна чорна діра, і, отже, ніяких зірок не може бути й близько. Усі п'ять зірок є відносно старими та наближаються до завершальних етапів свого існування. Але найдивнішим виявилося те, що дві з них стрімко обертаються один навколо одного (вірніше, навколо загального центру тяжіння), розкидаючи навколо себе пил, на кшталт того, як головка поливальної машини, що обертається, розбризкує воду. Пил при цьому утворює спіральні рукави. Ці спостереження показують, що в центрі Галактики дійсно знаходиться неймовірно величезний масивний об'єкт, який, однак, чорною діркою не є, оскільки біля нього цілком можуть існувати, не потрапляючи в його вплив, інші зіркові системи. З іншого боку, в центрі Галактики знаходиться навколоядерний диск. А також Квінтіплет загадкової природи. Всі ці спостереження мають пояснення з погляду утворення двох різних підсистем, у яких є два тіла причини різної природи: одне тіло, що зароджується, інше - що згасає. Дві зірки Квінтіплета, що стрімко обертаються, можна розглядати як обертання тіла слідства навколо тіла причини на етапі, коли їх маси приблизно однакові. Хоча зовсім ясно, якого квадруполю вони ставляться, т.к. для цього поки бракує даних. Тепер розглянемо докладніше дискову частину Галактики.

Спіральні рукави галактик

До одного з основних явищ нашої Галактики відноситься утворення спіральних гілок (або рукавів). Це найбільш помітна структура в дисках галактик, подібних до нашої, завдяки їм галактики називаються спіральними. Спіральні рукави Чумацького Шляху значною мірою приховані від нас поглинаючою матерією. Детальне їхнє дослідження почалося після появи радіотелескопів. Вони дозволили вивчати структуру Галактики за спостереженнями радіовипромінювання атомів міжзоряного водню, що концентрується вздовж довгих спіралей. За сучасними уявленнями, спіральні рукави пов'язані з хвилями стиснення, що розповсюджуються диском Галактики. Ця теорія хвиль щільності досить добре описує факти, що спостерігаються, і належить Чіа Чао Ліну (Chia Chiao Lin) і Франку Шу (Frank Shu) з Массачусетського технологічного інституту. За твердженнями вчених, проходячи через області стиснення, речовина диска ущільнюється, а утворення зірок із газу стає інтенсивнішим. Хоча природа та причини виникнення в дисках спіральних галактик такої своєрідної хвильової структури досі не зрозумілі. Енергетична структура диска Галактика.Подивимося, як пояснити утворення спіральних рукавів з позиції самоорганізації матерії. Дискова частина Галактики, як показано вище, утворюється завдяки тороїдальній топології простору першого модуля. В результаті квантування цього простору сформувалося безліч підпросторів, кожне з яких має тороїдальну топологію. Всі вони вкладені всередину першого тора за матрьочним типом. У центрі кожного тора по колу великого радіусу циркулює енергія, що надходить, яка йде на створення простору і матерії зірок і зіркових систем. Така система торів породжує матеріальний плоский диск, що складається з багатьох зіркових систем, що обертаються в одному напрямку. Вся речовина, що утворюється в дисковій частині Галактики, набуває єдиної площини та напряму обертання. У центрі Галактики знаходяться два центральні тіла, одне з яких є тілом причини підсистеми гало (чорна діра), інше - тілом причини підсистеми диска (біла діра), які також обертаються відносно один одного. У дисковій частині Галактики утворюються хронооболонки внутрішніх підсистем, які є підпросторами наслідків. У кожному з цих подпространств утворюється власне тіло слідства, що є зірку чи зіркову систему, обертається навколо тіла причини, тобто. центр Галактики, в якому знаходиться біла дірка. Орбіти найближчих до білої дірки зірок є колами, тому що енергія, що надходить у хронооболонки цих зірок, циркулює по колам (рис.14). Рис.14.

Якщо хронооболонки першого модуля знаходяться за кордоном обертання тіла білої діри навколо чорної діри, то енергія циркулюватиме не по колу, а за еліпсом, в одному з фокусів якого знаходиться тіло причини (чорна діра), в іншому – тіло слідства (біла діра). Відповідно топологія простору зміниться, тор набуде більш складної форми, і замість кола, яке описує великий радіус тора, у нас буде еліпс.

Дивлячись на наш диск зверху, ми побачимо, що циркуляція енергії у різних торах описує різні еліпси. У загальному вигляді еліпси обертання представлені малюнку, з якого видно, що що далі знаходиться орбіта обертання енергії, то більше форма орбіти наближатися до окружности. Ще раз наголошу, що на малюнках зображені траєкторії циркуляції енергії, які відносяться до структури просторів, а не матеріальних тіл. Тому в цій системі чорна і біла діра є стіком і джерелом енергії, що знаходяться нерухомо.

Оскільки дискова підсистема Галактики занурена у сферичну підсистему, між ними за допомогою часу відбувається додаткова взаємодія. Вплив однієї підсистеми на іншу і призводить до того, що на циркуляцію енергії в дисковій підсистемі накладається момент обертання, присутній у сферичній частині. Хоча це і не дуже інтенсивний крутний момент, але все-таки він робить свій внесок у загальну картину, в результаті чого тори розгортаються на невеликий кут відносно один одного. Відповідно еліпси обертання енергії теж зміщуватимуться на такий самий кут повороту відносно один одного, утворюючи спіральну структуру.

Швидкість руху будь-якої зірки навколо центру Галактики не співпадатиме зі швидкістю руху спірального візерунка. Циркуляція потоків енергії у просторі зберігатиметься незмінним протягом усього часу життя Галактики. Тому що енергія, що надходить у систему за допомогою часу, переносить крутний момент, змінюючи сумарну енергію, але імпульсу не переносить. Тому крутний момент, який приносить час у систему, залежить виключно від властивостей точки причини і залишається постійним протягом усього періоду існування диска.

Тіла наслідків, а в даному випадку це зірки, при своєму формуванні набувають моменту імпульсу, що задає їх обертання навколо центру Галактики. Тому на рух зірок, що утворюються в тороїдальних хронооболонках, впливатиме безліч факторів. Серед цих факторів визначальною буде кількість освіченої матерії, ступінь еволюційного розвитку самої зірки, гравітаційний вплив інших зірок, а також низка інших причин.

Обертання енергії еліпсами є винятковою властивістю самого простору. При розвороті еліпсів на деякий кут так, як показано на малюнку, найбільшу густину енергії матимуть точки зіткнення еліпсів. Тому кількість енергії, що виділяється в цих місцях буде сумуватися. І тут у просторі знову виникає енергетична структура. Так само, як у хронооболонках нульового модуля у нас вийшла енергетична модель додекаедра, так у хронооболонках першого модуля виходить спіральна картина. Відповідно до того, що виділення енергії вздовж спіральних рукавів відбувається з більшою амплітудою, то саме в цих місцях найінтенсивніше відбуватиметься процес зіркоутворення.

Хотілося б ще раз підкреслити, що утворення диска, що обертається, і утворення спіральних рукавів - це структури абсолютно різної природи. Диск, що обертається, - це система матеріальних тіл, що утворюються в ході перетворення часу. А спіральні рукави - це енергетична структура простору, що показує, в якій його області виділення енергії відбувається найінтенсивніше. Тому головною властивістю хвильового спірального візерунка є його однорідне обертання як єдиної системи просторів, що утворюються торами. Отже, і картина спірального візерунка обертається як єдине ціле з постійною кутовою швидкістю. Хоча диск галактики обертається диференціально, тому що він формувався у різних умовах і кожна його частина перебуває на своєму етапі еволюції. Але сам диск по відношенню до спіральних рукавів вторинний, первинна саме енергетична структура спіралей, яка задає темп усьому зірковому процесу диска. Саме з цієї причини спіральний візерунок позначається настільки чітко і ясно і зберігає протягом диска галактики повну регулярність, ніяк не спотворювану диференціальним обертанням диска.

Щільність зірок у спіральних рукавах.

Освіта зірок відбувається по всьому диску приблизно однаково, тому щільність зірок залежатиме від того, наскільки щільно розташовуються між собою хронооболонки. Незважаючи на те, що в рукавах зореутворення відбувається більш інтенсивно, щільність зірок тут не повинна сильно відрізнятися від інших областей диска, хоча підвищена амплітуда енергії і змушує ініціюватися хронооболонки, що знаходяться в менш вигідних умовах. Астрономічні спостереження показують, що щільність зірок у спіральних рукавах не така вже й велика, вони розташовані там лише трохи густіше, ніж у середньому по диску, - всього відсотків на 10, не більше.

Такий слабкий контраст ніколи не був би помічений на фотографіях далеких галактик, якби в спіральному рукаві зірки були такими ж, що й у всьому диску. Вся справа в тому, що разом із зірками у спіральних рукавах відбувається інтенсивне утворення міжзоряного газу, який потім конденсується у зірки. Ці зірки на початковій стадії своєї еволюції дуже яскраві та сильно виділяються серед інших зірок диска. Спостереження нейтрального водню в диску нашої Галактики (за його випромінюванням у радіодіапазоні на довжині хвилі 21 см) показують, що газ справді утворює спіральні рукави.

Щоб рукави чітко окреслювалися молодими зірками, потрібна досить висока швидкість перетворення газу на зірки і, крім того, невелика тривалість еволюції зірки на її початковій яскравій стадії. І те, й інше виконується для реальних фізичних умов у галактиках завдяки підвищеній інтенсивності потоку часу, що виділяється в рукавах. Тривалість початкової фази еволюції яскравих масивних зірок менша за час, за який рукав помітно зміститься при своєму загальному обертанні. Ці зірки світять близько десяти мільйонів років, що становить п'ять відсотків від періоду обертання Галактики. Але в міру того, як зірки, що окреслюють спіральний рукав, згоряють, слідом за ними формуються нові світила і пов'язані з ними туманності, зберігаючи незмінним спіральний малюнок. Зірки, що оконтурюють рукави, не переживають навіть одного обороту Галактики; стійкий лише спіральний візерунок.

Підвищена інтенсивність виділення енергії вздовж рукавів Галактики позначається на тому, що тут в основному зосереджені наймолодші зірки, багато розсіяних зоряних скупчень та асоціацій, а також ланцюжки щільних хмар міжзоряного газу, в яких продовжують утворюватися зірки. У спіральних гілках знаходиться велика кількість змінних зірок, що спалахують, в них найчастіше спостерігаються вибухи деяких типів наднових. На відміну від гало, де якісь прояви зоряної активності надзвичайно рідкісні, у спіральних гілках триває бурхливе життя, пов'язане з безперервним переходом речовини з міжзоряного простору до зірок і назад. Тому що нульовий модуль, що є гало, знаходиться на завершальному етапі своєї еволюції. Тоді як перший модуль, що є диском, знаходиться на самому піку свого еволюційного розвитку.

Висновки

Сформулюємо основні висновки, отримані під час аналізу простору Галактики.

1. З точки зору системної самоорганізації матерії дві підсистеми, які складають Галактику, належать до різних модулів інтегральної структури світобудови (ІСМ). Перша – сферична частина – це нульовий просторовий модуль. Друга дискова частина Галактики відноситься до першого модуля ІСМ. Відповідно до причинно-наслідкових зв'язків перший модуль або дискова частина Галактики є наслідком, тоді як нульовий модуль або гало вважається причиною.

2. Будь-який простір створюється з хронооболонки, яка в момент надходження енергії є віяловим диполем. На одному кінці такого диполя знаходиться речовина, а на іншому - сфера простору, що розширюється. Один полюс диполя має властивості гравітуючих мас і являє собою матеріальну точку, а інший полюс має антигравітуючими властивостями простору, що розширюється, і являє собою сферу, що оточує матеріальну точку. Таким чином, будь-який віяловий диполь має фізичне тіло та тривимірний фізичний простір. Тому кожна причинно-наслідкова ланка складатиметься з чотирьох елементів: тіла причини та простору причини, тіла слідства та простору слідства.

3. Основні особливості гало визначаються властивостями хронооболонки нульового модуля. Перелічимо їх.

1). Кордоном гало є мембрана, що володіє антигравітуючими властивостями, яка обмежує сферу вакууму віялового диполя, що розширюється. Вона представлена ​​шаром водневої плазми, що оточує зовні гало, як корони. Утворюється корона за рахунок гальмівного впливу мембрани на водні іони. Топологія простору гало є сферичною.

2). У своєму еволюційному перетворенні гало пройшло через стадію інфляції, під час якої хронооболонка гало подрібнилася на 256 дрібних хронооболонок, кожне з яких тепер є одним із кульових скупчень Галактики. Під час інфляції простір Галактики експоненційно збільшив свої розміри. Сформована система була названа сотово-стільникової структурою гало.

3). Хронооболонки кульових скупчень зірок продовжували дробитись і далі. Граничним рівнем квантування галактик стають зірки та зіркові системи. Граничним рівнем квантування називається нова структурна організація матерії.

4). Відносне місце розташування хронооболонок зірок, що у комірчасто-стільникової структурі гало, є вкрай нерівноцінним. Деякі з них знаходяться ближче до центру Галактики, інші - ближче до периферії. В результаті такого нерівноправності зореутворення в кожній хронооболонці має свої особливості, які позначаються щодо щільності речовини або характеру їх руху.

5). Карликові системи, виявлені в межах нашої Галактики, відносяться до хронооболонок квадруполів другого або третього рівня, які також являють собою замкнуті підсистеми, що самоорганізуються, що належать Галактиці.

6). Нинішній стан гало відноситься до завершального етапу еволюції. Розширення його простору закінчилося у зв'язку з кінцівкою енергії, що виділяється. Силам гравітації нічого не протистоїть. Тому остання стадія еволюції гало обумовлена ​​процесами розпаду. Гравітація стає основною силою в системі, змушуючи матеріальні тіла рухатися до центру Галактики в полі тяжіння, що посилюється. У центрі Галактики утворюється атрактор, що притягує.

4. Основні особливості диска визначаються властивостями хронооболонки першого модуля, що є наслідком нульового модуля. Перелічимо їх.

1). Оскільки дискова частина Галактики є наслідком, тому гравітаційний віяловий диполь буде аксіальним вектором М=1 обертається навколо аксіального вектора М=0.

2). Простір, що утворюється одним з полюсів віялового диполя, створюється у вигляді сфери, що розширюється, що обертається навколо осі М=0. Тому топологія простору першого модуля описується тором, вкладеним у сферичний простір нульового модуля. Тор утворюється двома аксіальними векторами М=0 і М=1, де М=0 є великий радіус тора, а М=1 - малий радіус тора.

3). Стадія інфляції хронооболонки першого модуля породила безліч нових підсистем - дрібніших внутрішніх хронооболонок. Всі вони розташовуються за матрьошечним типом усередині хронооболонки першого модуля. Усі вони також мають тороїдальну топологію. У просторі дискової частини Галактики утворюється структурованість.

4). Речовина, утворена іншим полюсом віялового диполя, концентрується в центрі сфери, який описує малий радіустора М=1. Оскільки цей центр у свою чергу описує коло по радіусу великого тора, то вся речовина формується вздовж цього кола в площині перпендикулярної осі М=0.

5). Матерія, що утворюється в нових підсистемах, також створюється в центрах сфер малого радіусу тора. Тому вся речовина формується вздовж кіл, що у площині, перпендикулярної осі М=0. Так утворюється дискова частина галактики.

5. У центральній області Галактики є два тіла причини. Одне є тілом причини гало (балдж), інше - тілом причини диска (околоядерный газовий диск). Тіло причини диска своєю чергою є тілом слідства стосовно гало. Тому одне тіло обертається довкола іншого.

6. Балдж як і гало знаходиться на завершальному етапі еволюції, тому стає атрактором, до якого тяжіє вся речовина, розкидана раніше по всьому обсягу гало. Нагромаджуючись у його центрі, воно формує потужні гравітаційні поля, які поступово стискають матерію у чорну дірку.

7. Колядерний газовий диск є тілом причини дискової частини Галактики і знаходиться на ранній стадії еволюції. По відношенню до своєї системи - диску він є білою діркою, звідки енергія надходить на розвиток простору і матерії дискової частини Галактики.

8. Спіральні рукави - це енергетична структура простору, що показує, в якій його області виділення енергії відбувається найінтенсивніше. Утворюється ця структура завдяки циркуляції енергії усередині тора. У більшості торів енергія циркулює не по колу, а по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться тіло причини (чорна діра), в іншому - тіло слідства (біла діра). Відповідно топологія простору змінюється, тор набуде більш складної форми, і замість кола, яке описує великий радіус тора, у нас знаходиться еліпс.

9. Оскільки дискова підсистема Галактики занурена у сферичну підсистему, між ними у вигляді часу відбувається додаткове взаємодія. Вплив однієї підсистеми на іншу і призводить до того, що на циркуляцію енергії в дисковій підсистемі накладається момент обертання, присутній у сферичній частині, внаслідок чого тори розгортаються на невеликий кут один одного. При розвороті еліпсів на деякий кут найбільшу густину енергія матиме в точках зіткнення еліпсів. У цих місцях найінтенсивніше відбуватиметься процес зіркоутворення. Тому головною властивістю хвильового спірального візерунка є його однорідне обертання як єдиної системи просторів, що утворюються торами.

Література

1. Боєр К., Саваж Б. Галактики та його корони. Ж-л Scentific American. Переклад з англ. - Алекс Моїсеєв, Сайт "Далекосхідна Астрономія".

2. Вернадський В. І. Біосфера та ноосфера. М: Айріс-Прес, 2004.

3. Капіца С. П., Курдюмов С. П., Малинецький Г. Г. Синергетика та прогнози майбутнього. М: УРСС, 2003

4. Мандельброт Б. Фрактали, випадок та фінанси. М., 2004.

5. Новіков І.Д. Еволюція Всесвіту. М: Наука, 1983. 190 з

6. Пригожин І., Стенгерс І. Час, хаос, квант. М.: Прогрес, 1999. 6-тє вид. М: КомКнига, 2005.

7. Пригожин К., Стенгерс І. Порядок із хаосу. Новий діалог людини з природою. М: УРСС, 2001. 5-е вид. М: КомКнига, 2005.

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

9. Хван М.П. Шалений Всесвіт: Від Великого вибуху до прискореного розширення, від кварків до суперструн. - М: ЛЕНАНД, 2006.

10. Хокінг С. Коротка історія часу. СПб.: Амфора, 2000.

11. Хокінг С. Чорні дірки та молоді всесвіти. СПб.: Амфора, 2001.

Упереджений та скрупульозний аналіз впливу кривої обертання галактики Чумацький Шлях на форму її рукавів призводить до несподіваних висновків. Якби галактика рухалася з такою кривою обертання, то лише два обороти назад – близько 600 млн. років – її рукави були «закручені» у зворотний бік. І, навпаки, протягом наступних кількох обертів вона повинна повністю втратити рукави, які туго згорнуться, рівномірно заповнюючи весь її диск. Враховуючи, що вік галактики передбачається близько десятка мільярдів років, її минуле виглядає ще загадково - виникнення рукавів неможливо пояснити суто кінематичними протиріччями.

Виходить, що гіпотеза про темної матерії не тільки не усуває суперечностей кривої обертання нашої галактики, що найбільш спостерігається, але, навпаки, створює нові.

Можливо, спостерігається, обчислена крива обертання галактики нестабільна і відбиває тривалої еволюції Чумацького Шляху. Виміряні швидкості зірок відповідають поточному моменту часу і, мабуть, мало що говорять про свої минулі чи майбутні значення. Можливо, говорити про динаміку їхнього руху можна лише з певним ступенем надійності. А інакше закони механіки дають цей закономірний логічний результат.

Логічно припустити, що можлива інша довготривала форма кривої обертання, яка за багато мільярдів років дозволила прийняти рукавам Чумацького Шляху ту форму, яку стало можливим нині обчислити за астрономічними спостереженнями. Але в цьому випадку виникає закономірне питання: а якою була галактика «на початку шляху»? І коли воно почалося, це початок?

Висунемо припущення, що галактика утворилася ну, скажімо, 3 млрд. років тому. Цей термін узятий із утилітарних міркувань: щоб було простіше переглядати еволюцію на анімації. А виникнути рукави могли, наприклад, у результаті колапсу двох чорних дірок, які викинули у різних напрямках свої джети. Обертаючись, ці джети, скажімо так, «підмітали» навколишній простір, збираючи газ і зірки. Поступово рукави закрутились у нинішню форму. Чому чорних дір дві? Тому що рукавів чотири, а джети утворюються парами.

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

Те, як дискові галактики утворюють свої спіральні рукави, астрофізики розгадували майже так довго, як спостерігали за ними. Згодом вони дійшли двох висновків... або їх структура викликана відмінностями в гравітації, що спричиняє газ, пил і в знайомі форми, або випадкове існування, яке приходить і йде з часом.

Тепер дослідники починають переносити свої висновки на знахідки, засновані на новому моделюванні суперкомп'ютером - моделюванні, яке включає рух до 100 мільйонів "зіркових частинок", які наслідують гравітаційні та астрофізичні сили, що формують їх у природну спіральну структуру. Дослідницька команда з University of Wisconsin-Madison та Гарвард-Смітсонівського Центру Астрофізики були раді цим висновкам і повідомляють, що моделі можуть містити суттєві підказки про те, як утворилися спіральні рукави.

"Ми показуємо вперше, що зіркові спіральні рукави не є перехідними особливостями, як стверджували протягом кількох десятиліть", повідомляє астрофізик Elena D'Onghia з UW-Madison, яка очолювала нове дослідження разом із колегами з Гарварду Mark Vogelsberger та Lars Hernquist.

"Спіральні рукави є такими, що само зберігаються, постійними і дивно довго живуть", додає Vogelsberger.

Коли з'являється спіральна структура, вона, ймовірно, найбільш поширена з форм Всесвіту. Наша власна вважається, і близько 70% галактик у нас теж мають спіральну структуру. Коли ми розмірковуємо у більш широкому розумінні, скільки ж речей знаходять цю звичайну освіту? Змахування пилу мітлою змушує частинки рухатися по спіралі в спіральну форму... злив води викликає вир... погодні утворення мають форму спіралі. Це універсальний випадок і це відбувається з певної причини. Очевидно, що причина – це гравітація, і щось турбує її. У випадку з галактикою, це гігантська молекулярна хмара - . Введені в моделювання хмари, як повідомляє D'Onghia, професор астрономії UW-Madison, діють як "порушники порядку" і є достатніми не тільки для запуску утворення спіральних рукавів, а й для підтримки їх нескінченно довго.

"Ми дізнаємося, що вони утворюють спіральні рукави", - пояснює D’Onghia. "Минула теорія, що підтримує рукави, пішла б з видаленням пертурбацій, але ми бачимо, що одного разу утворені рукави самозберігаються, навіть коли пертурбації видалені. Це доводить, що як тільки рукави створюються через ці хмари, вони можуть існувати самі по собі через вплив гравітації, навіть коли пертурбацій більше немає.

Так, що ж про галактики компаньйони? Чи може бути спіральна структура викликана близькістю до них? Нове дослідження також допускає це у розрахунках та моделях для "одиноких" галактик. Проте це ще не все дослідження. Згідно з Vogelsberger і Hernquist, нове моделювання, створене комп'ютером, фокусується на очищенні спостережних даних. Вони кидають ближчий погляд на молекулярні хмари високої щільності та "викликані гравітацією дірки в космосі", які діють як "механізми, які керують утворенням характерних рукавів спіральних галактик".

До того часу, ми знаємо, що спіральна структура не просто випадковість, вона, ймовірно, звичайнісінька форма

Зоряне небо з давніх-давен притягувало погляди людей. Найкращі уми всіх народів намагалися осмислити наше місце у Всесвіті, уявити та обґрунтувати його устрій. Науковий прогрес дозволив перейти у справі вивчення безмежних просторів космосу від романтичних та релігійних побудов до логічно вивірених теорій, що базуються на численному фактичному матеріалі. Тепер будь-який школяр має уявлення про те, як виглядає наша Галактика згідно з останніми дослідженнями, хто, чому і коли дав їй таку поетичну назву та яке її передбачуване майбутнє.

походження назви

Вираз «галактика Чумацький Шлях», по суті, тавтологія. Galactikos у зразковому перекладі з давньогрецької означає «молочний». Так жителі Пелопоннесу звали скупчення зірок у нічному небі, приписуючи його походження запальній Гері: богиня не побажала годувати Геракла, позашлюбного сина Зевса, і в гніві розбризкала грудне молоко. Краплі й утворили зіркову доріжку, помітну в ясні ночі. Через століття вчені відкрили, що світила, що спостерігаються, — лише незначна частина існуючих небесних тіл. Простір Всесвіту, в якому знаходиться і наша планета, вони дали назву Галактика або система Чумацький Шлях. Після підтвердження припущення про існування та інших подібних формувань у космосі перший термін став їм універсальним.

Погляд з середини

Наукові знання про структуру частини Всесвіту, що включає Сонячну систему, мало що взяли у давніх греків. Розуміння того, як виглядає наша Галактика, пройшло еволюцію від сферичного світобудови Арістотеля до сучасних теорій, у яких є місце чорним дірам та темній матерії.

Той факт, що Земля є елементом системи Чумацький Шлях, накладає певні обмеження на тих, хто намагається з'ясувати, яку форму має наша Галактика. Для однозначної відповіді це питання необхідний погляд із боку, причому великій відстані від об'єкта спостереження. Нині наука позбавлена ​​такої можливості. Своєрідним замінником стороннього спостерігача стає збір даних про структуру Галактики та співвідношення їх із параметрами інших космічних систем, доступних вивчення.

Зібрані відомості дозволяють з упевненістю говорити, що наша Галактика має форму диска з потовщенням (балджем) у середині і спіральними рукавами, що розходяться від центру. Останні містять найяскравіші зірки системи. Діаметр диска становить понад 100 тисяч світлових років.

Структура

Центр Галактики прихований міжзоряним пилом, що утруднює вивчення системи. Впоратися з проблемою допомагають методи радіоастрономії. Хвилі певної довжини легко долають будь-які перешкоди і дозволяють отримати таке бажане зображення. Наша Галактика, за даними, має неоднорідну структуру.

Умовно можна виділити два пов'язані один з одним елементи: гало і диск. Перша підсистема має такі характеристики:

  • формою це сфера;
  • центром її вважається балдж;
  • найбільша концентрація зірок у гало характерна для його серединної частини, із наближенням до країв щільність сильно зменшується;
  • обертання цієї зони галактики досить повільне;
  • в гало переважно зустрічаються старі зірки з відносно невеликою масою;
  • значне місце підсистеми заповнене чорною матерією.

Галактичний диск за густиною зірок сильно перевищує гало. У рукавах зустрічаються молоді і навіть формуються

Центр та ядро

«Серце» Чумацького Шляху перебуває в його вивчення важко зрозуміти до кінця, яка наша Галактика. Назва «ядро» в наукових працях або відноситься тільки до центральної області діаметром всього кілька парсек, або включає балдж і газове кільце, що вважається місцем зародження зірок. Далі використовуватиметься перший варіант терміна.

У центр Чумацького Шляху важко проникає видиме світло: воно стикається з великою кількістю космічного пилу, що приховує те, як виглядає наша Галактика. Фото та зображення, зроблені в інфрачервоному діапазоні, значно розширюють знання астрономів про ядро.

Дані про особливості випромінювання в центральній частині Галактики наштовхнули вчених на думку, що в серцевині ядра знаходиться чорна діра. Її маса більш ніж у 2,5 млн разів більша за масу Сонця. Навколо цього об'єкта, на думку дослідників, обертається ще одна, але менш солідна за своїми параметрами, чорна діра. Сучасні знання про особливості структури космосу дозволяють припустити, що такі об'єкти перебувають у центральній частині більшості галактик.

Світло і темрява

Спільний вплив чорних дірок на рух зірок вносить свої корективи в те, як виглядає наша Галактика: він призводить до специфічних змін орбіт, нехарактерних для космічних тіл, наприклад поблизу Сонячної системи. Вивчення цих траєкторій і співвідношення швидкостей руху з віддаленістю від центру Галактики лягло в основу теорії, що активно розвивається, про темну матерію. Природа її поки що вкрита таємницею. Присутність чорної матерії, ймовірно складової переважну частину всієї речовини у Всесвіті, реєструється лише за впливом гравітації саме на орбіти.

Якщо розсіяти весь космічний пил, що приховує від нас ядро, відкриється дивовижна картина. Незважаючи на концентрацію темної матерії, ця частина Всесвіту сповнена світла, що випромінюється величезною кількістю зірок. На одну одиницю простору їх тут у сотні разів більше, ніж поблизу Сонця. Приблизно десять мільярдів з них утворюють галактичний бар, який також називають перемичкою, не зовсім звичайної форми.

Космічний горішок

Вивчення центру системи у довгохвильовому діапазоні дозволило отримати докладне інфрачервоне зображення. Наша Галактика, як виявилося, у ядрі має структуру, що нагадує арахіс у шкаралупі. Цей «горішок» і є перемичка, що включає більше 20 млн червоних гігантів (яскравих, але менш гарячих зірок).

Від кінців бару розходяться спіральні рукави Чумацького Шляху.

Робота, пов'язана з виявленням «арахісу» у центрі зіркової системи, не тільки пролила світло на те, яка наша Галактика за структурою, а й допомогла зрозуміти, як вона розвивалася. Спочатку у просторі космосу існував звичайний диск, у якому згодом утворилася перемичка. Під впливом внутрішніх процесів бар змінив свою форму і став схожим на горіх.

Наш будинок на космічній карті

Активне відбувається як у перемичці, так і в спіральних рукавах, які має наша Галактика. Назву їм дали за сузір'ями, де були виявлені ділянки відгалужень: рукави Персея, Лебедя, Центавра, Стрільця та Оріона. Поблизу останнього (на відстані не менше 28 тисяч світлових років від ядра) знаходиться Сонячна система. Ця область має певні характеристики, на думку фахівців, що уможливили виникнення життя на Землі.

Галактика та наша Сонячна система разом із нею обертаються. Закономірності руху окремих складових у своїй не збігаються. зірок часом то входить до складу спіральних відгалужень, то відокремлюється від них. Лише світила, що лежать на межі коротаційного кола, не роблять подібні «подорожі». До них відноситься і Сонце, захищене від потужних процесів, що постійно протікають у рукавах. Навіть незначне зміщення звело б нанівець всі інші переваги у розвиток організмів нашій планеті.

Небо в діамантах

Сонце - лише одне із багатьох подібних тіл, якими сповнена наша Галактика. Зірки, одиночні або згруповані, загальним числом перевищують за останніми даними 400 млрд. Найближча до нас Проксима Центавра входить до системи з трьох зірок разом з трохи віддаленішими Альфою Центавра A і Альфою Центавра B. Найяскравіша точка нічного неба, Сіріус A, знаходиться в Її світність за різними даними перевищує сонячну в 17-23 рази. Сіріус також не самотній, його супроводжує супутник, що носить аналогічну назву, але з маркуванням B.

Діти часто починають знайомитися з тим, як виглядає наша Галактика, шукаючи на небі Полярної зірки або Альфи Малої Ведмедиці. Популярністю своєю вона зобов'язана становищу над Північним полюсом Землі. По світності Полярна значно перевищує Сіріус (майже дві тисячі разів яскравіша за Сонце), але вона не може оскаржувати права Альфи Великого Пса на звання найяскравішої через віддаленість від Землі (за оцінками від 300 до 465 світлових років).

Типи світил

Зірки відрізняються не лише світністю та віддаленістю від спостерігача. Кожній приписується певна величина (за одиницю береться відповідний параметр Сонця), рівень нагрівання поверхні, колір.

Найбільш значними розмірами мають надгіганти. Найбільшою концентрацією речовини в одиниці об'єму відрізняються нейтронні зірки. Колірна характеристика нерозривно пов'язана з температурою:

  • червоні найхолодніші;
  • нагрівання поверхні до 6 000 º, як у Сонця, породжує жовтий відтінок;
  • білі та блакитні світила мають температуру понад 10 000º.

Може змінюватись і досягати максимуму незадовго до її колапсу. Вибухи наднових роблять величезний внесок у розуміння, як виглядає наша Галактика. Фото цього процесу, отримані телескопами, вражають.
Зібрані на їх основі дані допомогли відновити процес, що призвів до спалаху, та спрогнозувати долю низки космічних тіл.

Майбутнє Чумацького Шляху

Наша Галактика та інші галактики постійно перебувають у русі та взаємодіють. Астрономи встановили, що Чумацький Шлях неодноразово поглинав сусідів. Подібні процеси очікуються й у майбутньому. Згодом до нього увійдуть Магелланова Хмара та ще низка карликових систем. Найбільша ж подія очікується через 3-5 млрд років. Це буде зіткнення з єдиним сусідом, який видно із Землі неозброєним оком. В результаті Чумацький Шлях стане еліптичною галактикою.

Безкраї простори космосу вражають уяву. Обивателю важко усвідомити масштабність не тільки Чумацького Шляху чи всього Всесвіту, а й навіть Землі. Однак завдяки досягненням науки ми можемо уявити хоча б приблизно, частиною якого грандіозного світу є.