Наша Галактика

Лекція 10

Складові, розмір і спіральна структура Галактики. Типи населення Галактики, зоряні скупчення.

План

1. Наша Галактика

2. Класифікація галактик. Типи, склад і структура галактик.

3. Утворення галактик

Наша Галактика

Першим вченим, який припустив, що Чумацький Шлях складається із віддалених зір, був Демокрит. Ґрунтуючись на результа­тах своїх підрахунків, Вільям Гершель у XVIII ст. зробив спробу визначити розміри Галактики. Він довів, що наша зоряна система має кінцеві розміри й утворює свого роду товстий диск: у площині Чумацького Шляху вона тягнеться на відстань не більше 850 одиниць, а в перпендикулярному напрямі — на 200 одиниць, якщо прийняти за одиницю відстань до Сиріуса. За сучасною шкалою відстаней це відповідає 7300 X 1700 світлових років.

Ця оцінка загалом правильно відображує структуру Чумацького Шляху, хоча вона вельми неточна. Річ у тому, що, окрім зір, до складу диска Галактики входять також численні газопилові хмари, які послаблюють світло віддалених зір. Перші дослідники Галактики не знали про цю поглинальну речовину і вважали, що вони бачать всі її зорі. Реальні розміри Галактики були встановлені тільки в XX ст. Виявилось, що вона є більш пласким утворенням, ніж припускали раніше. На вигляд Галактика нагадує зерно чечевиці зі стовщенням посередині.

Так, у 40-ві pp. XX сторіччя, спостерігаючи галактику М31, більш відому як туманність Андромеди, німецький астроном Вальтер Бааде (у ті роки він працював в США) відмітив, що плоский лінзоподібний диск цієї величезної галактики занурений у більш розріджену зоряну хмару сферичної форми — гало. Оскільки туманність Андромеди дуже схожа на нашу Галактику, Бааде при­пустив, що подібна структура і в Чумацького Шляху. Зорі галактичного диска були названі населенням І типу, а зорі гало (або сферичною складовою) — населенням II типу.

Наша Галактика — спіральна система масою від 2·10¹¹ до 8, 5·10¹¹-11, 5· М (2, 3·10⁴² кг), радіусом близько 1, 5·10⁴-2·10⁴ пк і світністю 2·10¹⁰-4·10¹⁰ L. Галактика складається зі 150-200 мільярдів зір і безлічі інших космічних об’єктів: понад 6000 галактичних молекулярних хмар, що містять у собі до 50 % міжзоряного газу, туманностей, планетних тіл та їхніх систем, нейтронних зір, білих і коричневих карликів, чорних дір, космічного пилу й газу. Диск Галактики пронизаний великомасштабним магнітним полем, що втримує частинки космічних променів і змушує їх рухатися уздовж магнітних ліній по гвинтових траєкторіях. 85-95 % маси Галактики зосереджено в зорях, 5-15 % — у міжзоряному дифузійному газі. Масова частка важких елементів у хі­мічному складі Галактики становить 2 %. Вік Галактики 14, 4 ±1, 3 млрд років. Більша частина зір Галактики утворилася понад 9 млрд років тому.

Основна частина зір, що утворюють Галактику, спостерігається із Землі як біляста, слабосвітна смуга неправильних обрисів, що оперізує все небо, — Чумацький Шлях, у якому зливається сяйво мільярдів слабосвітних зір.

Ми спостерігаємо свою Галактику зсередини, що утруднює ви­значення її форми, структури й деяких фізичних характеристик. Телескопічним спостереженням доступно лише 10⁹, тобто до 1 % всіх зір Галактики.

Ядро Галактики спостерігається в сузір’ї Стрільця (α = 17^h38^m, δ = -30°), займаючи частину сузір’їв Щита, Скорпіона й Змієнос­ця. Ядро повністю сховане за потужними темними газопиловими хмарами загальною масою 3·10⁸М в 700 пк від центра Галактики, що поглинають видиме, але пропускають радіо- і інфрачервоне випромінювання. За їх відсутності ядро Галактики було б найяскравішим після Сонця й Місяця небесним світилом.

У центрі ядра спостерігається згущення — керн. Усього в 400 світлових роках від центра, у надрах газопилової туманності Стрілець А масою 10⁵М ховається чорна діра масою близько 4, 6 1О⁶М₀. У самому центрі в області, розмірами менше за 1 пк і масою 5·10⁶М, імовірно, перебуває дуже густе скупчення блакитних надгігантів (до 50 000 зір).

Наша Галактика має перемичку — бар, з кінців якого в 4 тис. пк від центра Галактики починають закручуватися 3 спіральні рукави. Поблизу одного з них — рукава (вітка) Оріона — перебуває Соняч­на система. Друга — вітка Персея — спостерігається в напрямку від центра Галактики на відстані 1, 5-2, 4 кпк від Сонця. Третя — вітка

Стрільця — перебуває в напрямку центра Галактики в 1, 2-1, 8 кпк від Сонця.

Рис.1. Будова нашої Галактики: 1 — керн; 2 — ядро Галактики; З — балдж («здуття»): сферичне населення центра Галактики; 4 — бар — галактична «перемичка»; 5 — молода плоска підсистема (зорі класів О, В, асоціації}; 6 — стара плоска підсистема (зорі класу А); 7 — диск Галактики (зорі головної послідовності, нові, червоні гіганти, планетарні туманності); 8 — проміжна сферична складова (старі зорі, довгоперіодичні змінні); 9 — спіральні рукави (дифузійні газопилові туманності, молоді зорі класів О, В, A, F); 10 — зони концентрації ГМХ поблизу ядра (10а) і в «молекулярному кільці» (10b); 11 — найдавніша сферична підсистема (гало) {кульові скупчення, короткоперіодичні цефеїди, субкарлики); 12 — кульові скупчення;