Минулого разу ми розповіли вам про те, як дослідження Андромеди можуть розповісти про еволюцію галактик в цілому і чому наша власна галактика не дуже в таку теорію вписується. Тому логічно цього разу розповісти про найЧумацький Шлях.
Минулого разу ми розповіли вам про те, як дослідження Андромеди можуть розповісти про еволюцію галактик в цілому і чому наша власна галактика не дуже в таку теорію вписується. Тому логічно цього разу розповісти про найЧумацький Шлях. До того ж минулого тижня в астроогляді Сергія Попова з'явився цікавий препринт доповіді астронома Джованні Карраро про останні досягнення у вивченні нашої галактики. Почати треба з того, що сидячи в одному з рукавів Галактики, ми добре бачимо безліч зірок, хмар газу, окремі зоряні скупчення і можемо досить точно визначити їх швидкості, вік і масу. Але всього цього недостатньо, щоб достовірно дізнатися, як саме влаштована галактика, в якій ми живемо. Наприклад, телескоп Кеплер, який спочатку був сконструйований для спостереження зірок Чумацького Шляху, бачить всього лише його вузький шматочок: Це прозвучить дивно, але морфологію, кінематику, розміри, масу темної матерії сотень і тисяч інших галактик ми знаємо краще, ніж своєї власної. Воістину,. Невирішених питань щодо Чумацького Шляху залишається все ще багато і професор Карраро розглянув тільки три найбільш «гарячих» в астрофізиці, відповіді на які ми сподіваємося отримати в найближчі 5-10 років: Яка форма і природа диска Чумацького Шляху? Спіральні рукави - скільки їх насправді і чому в оптичному і в радіодієстоні астрономи бачать різну кількість рукавів? Нарешті, що відбувається у зовнішній частині диска, що визначає його розміри? Чи є різкий обрив у концентрації зірок на краю галактики і або їх щільність просто плавно зменшується?
Крутяться диски
За сучасними уявленнями, у Чумацького Шляху два диски - тонкий, в якому, зокрема, знаходиться Сонце, і більш товстий, який був виявлений 1983-му році Гілмором і Рідом. Важливо розуміти, що один не починається там, де закінчується інший - тонкий диск обертається всередині товстого, і це зовсім не допомагає визначити хто є де. Як ви, напевно, пам'ятаєте, в минулому огляді ми стверджували, що у нашої Галактики якраз товстого диска немає. Насправді це не зовсім так, тому тут потрібно зробити невеликий відступ. Взагалі, в будь - якій галактиці, спіральній, еліптичній або неправильній, - зірки розподілені за сферичним обсягом, який називається гало. Концентрація зірок у гало настільки сильно варіює, що у багатьох спіральних галактик ми бачимо тільки найяскравішу частину - якраз диск зі спіральними рукавами. І чим детальніше вивчена галактика, тим важче дати чіткий критерій - де закінчується диск і починається гало. У Чумацького Шляху, наприклад, якщо подивитися в бік центру галактики, видно чіткий перегин на графіку зоряної щільності по вертикальній вісі. Саме цей перегин і відокремлює тонкий диск від товстого. Але щільність зовнішнього товстого диска в Чумацькому шляху дуже мала - як порівняно з тонким диском, так і порівняно з іншими галактиками. Саме тому Клер Дорман, роботу якої ми розглядали минулого разу, не враховувала його, коли стверджувала, що еволюція Чумацького Шляху була набагато більш спокійною, ніж історія Андромеди. Але яким би розрідженим не був товстий диск, було б цікаво розібратися, як він утворився і як він взаємодіє з внутрішнім диском. І виявилася дивовижна штука - вчені не можуть навіть домовитися, чи приймати ці диски за два окремих формування або за один неподільний диск, просто з різним розподілом щільності. Після вивчення зоряного віку, металічності та руху навколо галактичного центру, різні групи астрономів все одно приходять до різних висновків. У чому вони сходяться, так це в природі освіти товстого диска: чи складова це частина єдиного диска або самостійна освіта, але народився він в результаті акреції речовини із зовнішньої частини Чумацького Шляху. У той час як тонкий диск, безперечно сформувався відповідно до законів кінематики з університетського курсу: якщо гравітаційно-замкнута система тіл обертається навколо своєї осі, то її частинки будуть прагнути мати максимальну лінійну швидкість, тобто розташовуватися якраз у площині диска перпендикулярно осі обертання.
Скільки рук у Галактики
Якщо говорити про спіральні рукави, то тут ясності не багатьом більше. Вперше про можливість існування декількох рукавів в нашій галактиці було заявлено в статті Стівена Александера 1852-го року і довгі роки його припущення не могло бути ні підтверджено, ні спростовано в силу технічних обмежень телескопів - точності фотопластинок було явно недостатньо, щоб виміряти швидкості переміщення окремих зірок і по них побудувати приблизну карту розташування рукавів. Деякий прогрес намітився під час Другої світової війни, коли знаменитий астроном Вальтер Бааде використовував вдалі для астрономів обставини війни з Японією (в Лос Анджелесі, неподалік від якого розташовувався найбільший на той момент 2,5-метровий телескоп, був введений режим світломаскування). Бааді вдалося виявити іонізований водень у сусідній Андромеді, причому швидко стало зрозуміло, що його хмари розташовуються саме в рукавах галактики. Виявивши такі ж хмари в нашій Галактиці, можна було спробувати побудувати карту і її рукавів. Андромеда дуже вдало розташована - майже обличчям до нас, а ось водневі хмари Чумацького Шляху лежать на одній площині і не можна визначити, яка хмара ближча, а яка далі. Тому інший астроном, Вальтер Морган, запропонував шукати не їх, а молоді і яскраві зірки, які тільки-тільки з цих хмар утворилися. Як міряти відстань до зірок до того моменту було вже відомо, тому пропозицію Моргана вдалося досить швидко втілити в життя. У 1952 році була представлена перша карта структури спіральних рукавів Чумацького шляху, що складається з усього тридцяти (!) зірок. Втім, навіть такого числа вистачило, щоб визначити два основних рукави - рукави Персея і Центавра. Пізніше були виявлені два допоміжних - рукави Лебедя і Стрільця. Радіоастрономічні спостереження пізніше підтвердили наявність двох «основних» і двох «допоміжних» рукавів і такої картина залишалася кілька десятків років. Саме на основі цих даних було створено зображення Чумацького шляху «зверху», яке ви напевно бачили: Це, звичайно, уявлення художника, але воно виявилося настільки вдалим, що його неодноразово публікували в безлічі наукових статей, коли розмова заходила про морфологію Чумацького Шляху. Ситуація змінилася в останні 10-15 років, багато в чому завдяки роботі телескопа WISE. Його спостереження в інфрачервоному спектрі дозволили знайти два нових рукави, ще більш слабких, ніж рукава Лебедя і Стрільця. Так що на 2015-й рік, наша Галактика - це такий шестирукий Шива, з чотирма основними кінцівками і ще двома недорозвиненими (в одній з яких якраз знаходиться Сонце).
Прикордонне питання
Нарешті, остання тема, порушена Карраро - це склад зовнішнього диска, тобто всього того, що розташоване від центру Галактики ще далі, ніж Сонце. У 2006-му році з'ясувалося, що диск там не такий вже й плоский - приливні сили від Малого і Великого Магелланових хмар (це галактики-сателіти нашого Чумацького шляху) викликали вигин диска, на зразок того, який видно на вініловій платівці, якщо залишити її на сонці. Дебати про те, де знаходиться край цього диска (вважається, що його радіус близько 13 кілопарсек) йдуть так само гаряче, як і про те де він закінчується ввись. Але важливо те, що де б він не закінчувався, щільність зірок там така мала, що з'являється можливість виявити області підвищеної щільності в зовнішньому диску. Швидше за все це хмари холодного водню, які повільно акреціюють на тонкий диск, створюючи живильне середовище для утворення нових зірок. До речі, в середньому в Чумацькому Шляху з'являється одна зірка на рік. Насамкінець треба сказати, що зараз у космосі, у другій Лагранжевій точці системи Земля-Сонце знаходиться (і з минулого літа успішно працює) телескоп, який зможе сильно збільшити наші знання про Чумацький Шлях. Це телескоп Гайа, запущений наприкінці 2013 року з одного з найамбітніших завдань - зібрати зображення одного мільярда зірок з тим, щоб отримати неперевершену за якістю карту Чумацького Шляху. Коли вона буде складена, ми нарешті зможемо дізнатися про нашу Галактику більше, ніж знаємо про її сусідів.