Наша Галактика и её структура

Реферат на тему:

Наша Галактика и её структура

 

 

Гузова Ольга 11 “Б” класс

 

 

Наша Галактика и ее структура

 

Млечный Путь
Галактика
Млечный путь (компьютерная модель). Спиральная галактика с  перемычкой. Доминируют два из четырёх  рукавов.
Характеристики
Тип	SBbc (спиральная галактика с перемычкой)[1]
Диаметр	100 000 св. лет[2]
Толщина	3000 св. лет (балдж)[3]  1000 св. лет (диск)[2]
Число звёзд	2—4·1011[2][4]
Масса	3,0·1012  [5]
Возраст старейшей из известных звёзд	13,2 млрд лет[6]
Расстояние от Солнца догалактического центра	26 000 ± 1400 св. лет
Галактический период обращения Солнца	225—250 млн лет
Период обращения  спиральной структуры	50 млн лет[7]
Период обращения перемычки	15—18 млн лет[7]
Скорость относительно фонового реликтового излучения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматривая ночное звёздное небо, можно увидеть неярко светящуюся беловатую полосу, которая пересекает небесную сферу. Это диффузное свечение приходит как от нескольких сотен  миллиардов звезд, так и в результате рассеянья света на крошечных  частичках пыли и газа в межзвездном  пространстве. Это наша галактика  Млечный Путь. Млечный Путь –  это галактика, к которой принадлежит  Солнечная система со своими планетами, среди которых и Земля. Он виден  из любой точки земной поверхности. Млечный путь образует кольцо, поэтому  с любой точки Земли мы видим  лишь его часть. Млечный Путь, который  кажется тусклой светящейся дорогой, на самом деле состоит из огромного  количества звёзд, не видимых по отдельности  невооруженным глазом. Первым в начале XVII столетия над этим задумался Галилео Галилей, когда навёл изготовленный им телескоп на Млечный Путь. То, что впервые увидел Галилей, захватило дух. В месте белесой огромной полосы Млечного Пути его взору открылись сверкающие скопления из бесчисленных звёзд, видимых по отдельности. Сегодня учёные считают, что Млечный Путь содержит огромное число звёзд – около 200 миллиардов.

Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (M31), Треугольника (М33), и более 40 меньшими галактиками-спутниками образуют Местную Группу Галактик, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.

Этимология

Название Млечный Путь — калька с лат. via lactea «молочная дорога», которое, в свою очередь, калька с др.-греч. ϰύϰλος γαλαξίας «молочный круг». Название Галактика образовано по аналогии с др.-греч. γαλαϰτιϰός «молочный». По древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.

В советской астрономической школе  Млечный Путь назывался просто «наша Галактика» или «система Млечный Путь»; словосочетание «Млечный путь» использовалось для обозначения видимых звёзд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь.

История открытия Галактики

Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна обращается вокруг Земли, спутники планет-гигантов образуют свои, богатые  телами, системы. На более высоком  уровне, Земля и остальные планеты  обращаются вокруг Солнца. Возникал естественный вопрос: не входит ли и Солнце в систему  ещё большего размера?

Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил в XVIII веке английский астроном Уильям Гершель. Он подсчитывал количество звёзд в разных областях неба и обнаружил, что на небе присутствует большой круг (впоследствии он был назван галактическим экватором), который делит небо на две равные части и на котором количество звёзд оказывается наибольшим. Кроме того, звёзд оказывается тем больше, чем ближе участок неба расположен к этому кругу. Наконец обнаружилось, что именно на этом круге располагается Млечный Путь. Благодаря этому Гершель догадался, что все наблюдаемые нами звёзды образуют гигантскую звёздную систему, которая сплюснута к галактическому экватору.

Вначале предполагалось, что все  объекты Вселенной являются частями  нашей Галактики, хотя ещё Кант высказывал предположение, что некоторые туманности могут быть галактиками, подобными  Млечному Пути. Ещё в 1920 году вопрос о существовании внегалактических объектов вызывал дебаты (например, известный Большой спор между  Харлоу Шепли и Гебером Кёртисом; первый отстаивал единственность нашей Галактики). Гипотеза Канта была окончательно доказана лишь в 1920-х годах, когда Эдвину Хабблу удалось измерить расстояние до некоторых спиральных туманностей и показать, что по своему удалению они не могут входить в состав Галактики.

Структура Галактики

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при  оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса  звёзд расположена в форме  плоского диска. По состоянию на январь 2009, масса Галактики оценивается в 3·1012 масс Солнца, или 6·1042 кг. Новая минимальная оценка определяет массу галактики всего в 5·1011 масс Солнца. Бо́льшая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в несветящемся гало из тёмной материи.

Диск

Лишь в 1980-х годах астрономы  высказали предположение, что Млечный  Путь является спиральной галактикой с перемычкой[17], а не обычной спиральной галактикой. Это предположение было подтверждено в 2005 году космическим  телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей чем считалось ранее[18].

По оценкам ученых, галактический  диск, выдающийся в разные стороны  в районе галактического центра, имеет  диаметр около 100 000 световых лет[19]. По сравнению с гало диск вращается  заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на различных расстояниях  от центра. Она стремительно возрастает от нуля в центре до 200—240 км / с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем несколько уменьшается, снова возрастает примерно до того же значения и далее остается почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу, оказалось, что она в 150 млрд раз больше M☉.

Вблизи плоскости диска концентрируются  молодые звезды и звездные скопления, возраст которых не превышает  нескольких миллиардов лет. Они образуют так называемую плоскую составляющую. Среди них очень много ярких  и горячих звезд. Газ в диске  Галактики также сосредоточен в  основном вблизи его плоскости. Он распределен  неравномерно, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднородных по структуре облаков, протяженностью свыше нескольких тысяч  световых лет к небольшим облакам  размерами не более парсека.

Ядро

Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или  ядро, расположенное в направлении  созвездия Стрельца. Видимое излучение  центральных областей Галактики  полностью скрыто от нас мощными  слоями поглощающей материи. Поэтому  его начали изучать только после  создания приемников инфракрасного  и радиоизлучения, которое поглощается  в меньшей степени.

Для центральных областей Галактики  характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и  сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около  звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки  звезд, по яркости сопоставимых с  Луной, и многие тысячи - более ярких, чем самые яркие звезды нашего неба.

Помимо большого количества звезд  в центральной области Галактики  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 звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - черной дыры массой около миллиона масс Солнца. В центре Галактики находится также яркий радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывается с активностью ядра.

Гало

Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Радиус гало значительно  больше размеров диска и, по некоторым  данным, достигает нескольких сотен  тысяч световых лет. Центр симметрии  гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска.

Состоит гало в основном из очень  старых, неярких маломассивных звезд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звезд. Возраст населения сферической составляющей Галактики превышает 10 млрд. лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

Характерной особенностью звезд гало является чрезвычайно малая доля в них тяжелых химических элементов. Звезды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сотни раз  меньше, чем Солнце.

Звезды сферической составляющей концентрируются к центру Галактики. Центральная, наиболее плотная часть  гало в пределах нескольких тысяч  световых лет от центра Галактики  называется балдж (в переводе c английского “утолщение”).

Звезды и звездные скопления  гало движутся вокруг центра Галактики  по очень вытянутым орбитам. Из-за того что вращение отдельных звезд  происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звезд могут иметь  самые различные направления), само гало в целом вращается очень  медленно.

Спиральные ветви (рукава)

Одним из наиболее заметных образований  в дисках галактик, подобных нашей, являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов - спиральные галактики. Спиральная структура в нашей Галактике  очень хорошо развита. Вдоль рукавов  в основном сосредоточены самые  молодые звезды, многие рассеянные звездные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков  межзвездного газа, в которых продолжают образовываться звезды. В спиральных ветвях находится большое количество переменных и вспыхивающих звезд, в  них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхновых звезд. В отличие от гало, где какие-либо проявления звездной активности чрезвычайно  редки, в ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным  переходом вещества из межзвездного пространства в звезды и обратно. Галактическое магнитное поле, пронизывающее  весь газовый диск, также сосредоточено  главным образом в спиральных образованиях.

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 межзвездного водорода, концентрирующегося вдоль длинных спиральных рукавов. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску галактики. Проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование  звезд из газа становится более интенсивным. Причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры выясняются.

Место Солнца в Галактике

В окрестностях Солнца удается проследить участки двух спиральных ветвей, удаленных  от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит еще одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.

Расстояние от Солнца до центра Галактики  составляет 23-28 тыс. световых лет, или 7-9 тыс. парсек. Это говорит о том, что Солнце расположено ближе  к окраине диска, чем к его центру.

Вместе со всеми близкими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики  со скоростью 220-240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за все время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не больше 30 раз.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает  с той скоростью, с которой  в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая  ситуация в общем неординарна  для Галактики: спиральные ветви  вращаются с постоянной угловой  скоростью, как спицы колеса, а  движение звезд, как мы видели, подчиняется  совершенно иной закономерности. Поэтому  почти все звездное население  диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из нее. Единственное место, где скорости звезд и спиральных ветвей совпадают, - это так называемая коротационная окружность, и именно на ней располагается Солнце!

Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие  мощное излучение, губительное для  всего живого. И никакая атмосфера  не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и  в течение сотен миллионов  и миллиардов лет не испытывала влияния  этих космических катаклизмов. Может  быть, именно поэтому на Земле могла  зародиться и сохраниться жизнь.