Галактика (млечный путь) — скопление миллиарда звезд в спирилле

Галактикой называют крупные формирования звезд, газа, пыли, которые удерживаются вместе силой гравитации. Эти крупнейшие соединения во Вселенной могут различаться формой и размерами. Большая часть космических объектов входит в состав определенной галактики. Это звезды, планеты, спутники, туманности, черные дыры и астероиды. Некоторые из галактик обладают большим количеством невидимой темной энергии. Из-за того, что галактики разделяет пустое космическое пространство, их образно называют оазисами в космической пустыне.

Источник: nlo-mir.ru

Эволюция галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции Вселенной, происходящий под действием гравитационных сил. Как предполагают ученые, около 14 млрд. лет назад произошел большой взрыв, после которого Вселенная везде была одинаковой. Затем частицы пыли и газа начали группироваться, объединяться, сталкиваться и таким образом появлялись сгустки, которые позднее превращались в галактики. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик. Скопление газообразного водорода в пределах таких сгустков стало первыми звездами.

С момента зарождении галактика начинает сжиматься. Сжатие галактики длится около 3 млрд лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения. К ним относится наше Солнце.

Запасы межзвездного газа постепенно истощаются, рождение звезд становится менее интенсивным. Через несколько миллиардов лет, когда будут исчерпаны все запасы газа, спиральная галактика превратится в линзообразную, состоящую из слабых красных звезд. Эллиптические галактики уже находятся на этой стадии: весь газ в них израсходован 10-15 млрд. лет назад.

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики – это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течение короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие ядра получили название «активных», а процессы, происходящие в них, «активность».

В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали квазарами . Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

Современная классификация галактик

Классификация по Хабблу

Существуют три основных типа галактик: эллиптические, спиральные, и нерегулярные (неправильные). Два, из этих трех типов, делятся и подразделяются на системы, а общая классификация теперь известна как камертон Хаббла. Когда Хаббл впервые создал эту схему, он считал, что это эволюционная последовательность, а также их классификация.

Однако, на сегодняшний день, ученые придерживаются следующей морфологической классификации, подробно отраженной в таблице

Современная классификация галактик по данным инфракрасных телескопов Гершель и Спитцер

На этой диаграмме 61 близкий объект снятый космическими телескопами Гершель и Спитцер. Они расположены примерно в 10-100 миллионах световых лет от Земли и были сфотографированы в рамках исследовательских программ.

На изображениях галактик вместо звезд, видна межзвездная пыль, которая нагревается горячими молодыми звездами, видимые только инфракрасными телескопами, такими как Гершель и Спитцер.

Каждое отдельное изображение трехцветное и показывает теплую пыль (синий цвет), обнаруженную Спитцером на длине волны 24 мкм, и более прохладную пыль снятую Гершелем в диапазоне 100 мкм (зеленый) и 250 мкм (красный).

Эллиптическая галактика

Со стороны выглядит как гигантская звезда – светящийся шар с сильнейшей яркостью в центре и тускнеющий к краям. Эллиптические, или сфероидальные галактики почти полностью состоят из старых звезд, поэтому всегда имеют желтый или красноватый оттенок. Новые звезды в них практически не образуются, так как количество межзвездного газа и пыли в них ничтожно (хотя встречаются и исключения). Отличаются между собой эллиптические звездные системы лишь по размеру и степени сжатия. Именно по сжатию их и классифицируют, от E0 до E7. Составляют примерно четверть из числа видимых галактик. По классификации Хаббла – это начальная стадия галактической эволюции.

Спиральная галактика

Самый распространенный тип и, вероятно, самый красивый – составляет более половины числа всех известных галактик. Выглядит как диск с ярким желтым шаром в центре, вокруг которого в виде спиралей закручены более тусклые ветви-рукава голубоватого оттенка (из-за наличия особых звезд – белых и голубых сверхгигантов).

От эллиптических звездных систем отличается целым рядом особенностей строения. Во-первых, у спиральных галактик присутствуют рукава, где проходят процессы активного звездообразования. Во-вторых, присутствует звездный диск – относительно тонкий слой материи вдоль плоскости галактики, где находится основная масса объектов системы, и звезды в котором вращаются вокруг центра диска. В-третьих, широко наблюдается наличие межзвездного газа и пыли – необходимой для рождения звезд среды. Многие спиральные галактики имеют в своем центре своеобразную перемычку (бар), от концов которой расходятся рукава. Классифицируются буквой S и различаются по плотности расположения рукавов (Sa-Sd, с перемычкой – SBa-SBd).

Количество рукавов в среднем составляет пару, однако встречается и больше; в некоторых случаях рукава отличаются по размеру. Все они (если не переживают галактическое столкновение) закручены в одну сторону вокруг центра, где сосредоточена основная масса вещества в виде сверхмассивной черной дыры и плотного шарообразного скопления из старых звезд – балджа.

И наша галактика – Млечный путь, и Туманность Андромеды, с которой мы неминуемо столкнемся через 4 миллиарда лет, – обе представляют собой спиральные галактики. Солнце находится между рукавов и вдали от галактического центра, причем скорость его движения примерно равна скорости вращения рукавов; таким образом, солнечная система избегает опасных для земной жизни областей активного звездообразования, где часто вспыхивают сверхновые.

Линзообразная галактика

По классификации Хаббла это промежуточный тип между эллиптической и спиральной галактиками (S0). Линзообразные звездные системы обладают звездным диском вокруг центрального шаровидного скопления-балджа, однако рукава относительно малы и выражены не очень ярко, а количества межзвездной газопылевой материи недостаточно для активного рождения новых звезд. Основные жители – старые большие звезды, красного или желтого цветов.

Различаются по количеству межзвездной пыли и плотности перемычки в галактическом центре. Составляют примерно 20% числа галактик.

Неправильная галактика

Ни эллипс, ни спираль – неправильные галактики не обладают ни одной из распространенных форм. Как правило, это хаотически связанные гравитацией звездные скопления, порой не имеющие четкой формы и даже ярко выраженного центра. Составляют примерно 5% галактик.

Почему они так сильно отличаются от своих галактических собратьев? Очень вероятно, что каждая такая звездная система когда-то была эллиптической или спиральной, но ее изуродовало столкновение с другой галактикой, или тесное соседство с ней.

Делятся на два основных типа: те, кто имеет хоть какое-то подобие структуры, позволяющее отнести их к последовательности Хаббла (Irr I), и те, кто не обладает даже подобием (Irr II).

Иногда выделяют третий тип – карликовые неправильные галактики (dl или dIrr). В них наблюдается низкое количество тяжелых элементов и большое количество межзвездного газа, что делает их похожими на протогалактики ранней Вселенной. Поэтому изучение этого вида неправильных галактик имеет важное значение для понимания процесса галактической эволюции.

NGC 1569 является карликовой неправильной галактикой в созвездии Жирафа

Типы звездных скоплений

Рассеянные звездные скопления

Рассеянные звездные скопления называют так, потому что отдельные звезды можно легко разрешить. Например, Плеяды и Гиады настолько близки, что отдельные звезды без проблем удается рассмотреть невооруженным глазом. Иногда их называют галактическими скоплениями, так как они расположены в пыльных спиральных рукавах. Звезды в открытом скоплении обладают общим происхождением (сформировались и одного и того же начального молекулярного облака). Обычно в скоплении вмещается несколько сотен звезд (могут достигать нескольких тысяч).

Звезды связаны гравитацией, но она довольно слабая. Скопление вращается вокруг галактики и на финальной стадии рассеивается из-за гравитационного контакта с более сильными объектами. Полагают, что Солнце появилось в открытом скоплении, которого сейчас уже нет. Поэтому это всегда молодые объекты. В Плеядах все еще заметна туманность, намекающая на недавнее формирование.

Открытые скопления наполнены звездами населения I – молодые и с высоким уровнем металличности. В ширине охватывают от 2 до 20 парсеков.

Шаровые звездные скопления

Шаровые скопления галактик вмещают от пары тысяч до миллиона звезд, расположенных в сферической гравитационной системе. Они находятся в ореоле и представляют собою наиболее древние звезды – население II (развитые, но низкая металличность). Скопления настолько старые, что любая звезда (выше G или F класса) уже перешагнула главную последовательность. В шаровом скоплении мало пыли и газа, потому что там не формируются новые звезды. Плотность во внутренних областях намного выше, чем на участках возле Солнца.

В шаровых скоплениях звезды также разделяют общее происхождение. Но этот тип прочно удерживает объекты гравитацией (звезды не рассеиваются). Во Млечном Пути находится примерно 200 шаровых скоплений. Среди них можно вспомнить 47 Тукана, М4 и Омега Центавра. Хотя насчет последнего есть предположения, что это может быть карликовая сфероидальная галактика.

Галактические объединения и состав галактик

Галактики состоят всего из трех компонент:

1. Тёмная материя, составляет основную часть массы
2. Межзвездный газ и пыль, которого 10 – 30%
3. Звёзды, черные дыры, нейтронные звезды, планеты, астероиды и прочая мелочь общей массой около 1%

Около 95% галактик собраны в группы. Минимальные группы насчитывают всего несколько десятков объектов, а большие — десятки тысяч. Сотни галактик объединяются в скопления, а тысячи – в сверхскопления.

Черные дыры галактики

Галактики бывают всевозможных форм и размеров, а также самых разных возрастов. Многие из них могут похвастаться черными дырами в центре. В некоторых случаях эти черные дыры в центральной части галактик могут быть невероятных размеров и проявлять небывалую активность.

В области вокруг черных дыр выделяется огромное количество энергии, которую астрономы могут наблюдать даже на больших расстояниях.

Некоторые другие галактики могут содержать такие объекты, как квазары – ядра галактик, которые содержат в себе больше всего энергии во Вселенной.

Новые черные дыры

Не так давно астрономы обнаружили 26 новых черных дыр в соседней галактике Андромеда. На сегодняшний день это самое большое скопление черных дыр, обнаруженных в галактиках, не считая Млечный путь.

Черные дыры сами по себе не излучают света, но их можно заметить благодаря излучению материала, который в них попадает. До этого в галактике Андромеда были найдены 9 черных дыр, а сейчас к ним прибавилось еще 26.

Образование галактик

Астрономы пока точно не могут сказать, как же сформировались галактики. После Большого взрыва космос состоял практически полностью из водорода и гелия.

Некоторые астрономы полагают, что с помощью гравитационных сил пыль и газ стали притягиваться. После этого стали формироваться отдельные звезды. Эти звезды стали приближаться друг к другу, появились звездные скопления, а затем и галактики.

Другие ученые считают, что вначале пыль и газ сформировали галактики, внутри которых позже появлялись звезды.

Звездные острова

В начале 20-го века многие астрономы считали, что вся Вселенная лежит в пределах нашей галактики Млечный путь. Другие оспаривали этот факт и полагали, что скопления в виде спиралей, состоявшие из газа и пыли, были отдельными объектами. Американский астроном Харлоу Шепли назвал их «звездными островами» или «островными вселенными».

7 удивительных фактов о Вселенной

В 1924 году другой американец — Эдвин Хаббл — обнаружил несколько особых пульсирующих звезд – цефеид — в некоторых так называемых туманностях и понял, что они расположены за пределами Млечного пути.

Американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953)

Таким образом, выяснилось, что некоторые объекты, которые ранее считались частью нашей галактики, на самом деле лежат гораздо дальше от нее в пределах других звездных скоплений.

После того, как Хаббл измерил расстояние до отдельных звезд, он пошел дальше и стал изменять, сколько света выделяют галактики благодаря своему движению. Он определил, что галактики вокруг Млечного путиудаляются от него на огромных скоростях.

Чем дальше от нас галактика, тем быстрее она отдаляется. Благодаря этому Хаббл смог определить, что сама Вселенная расширяется. Позже астрономы выяснили, что она расширяется с ускорением.

Структура

• Ядро. Обычно подразумеваются активные ядра в самом центре. В ядрах галактик живут огромные чёрные дыры.
• Диск. В этом тонком слое сконцентрировано наибольшее количество галактических объектов (звезд, газа, пыли).
• Балдж. Это яркая внутренняя часть в центре. Буквально означает «вздутие».
• Гало. Это название внешнего сфероидального компонента. Между ним и балджем нет чёткой границы.
• Спиральный рукав. Представляет собой плотную структуру, в состав которой входят молодые звёзды и межзвёздный газ.
• Бар. Перемычка в виде плотного вытянутого образования. Состоит из межзвёздного газа и звёзд.

Виды галактик

1. Эллиптические. У них нет дисковой составляющей, или же она малоконтрастна.
2. Спиральные. Имеют спиральные ветви, реже выраженные в кольца.
3. Линзообразные. Отличаются от спиральных только отсутствием чёткого спирального рукава. Процент межзвёздного газа в них мал, поэтому темп образования новых звезд в них низок.
4. Неправильные. Имеют клочковатую, изорванную структуру. Содержат в себе до 50% межзвездного газа.

Столкновения

Столкновения галактик не редкий случай во Вселенной. С большой долей вероятности, и наш Млечный Путь испытал подобное около 2 млрд. лет назад. Поскольку расстояния между объектами очень велики, то при соприкосновении лишь некоторые из звёзд реально сталкиваются. Галактики имеют различные скорости, поэтому и процесс столкновения происходит всегда по-разному. Зачастую это переходит в слияние галактик, или они пролетают сквозь друг-друга.

Как они произошли

Есть две разных версии происхождения галактик:

1. Образование из малых объектов. Вначале образовались области неоднородной материи массой около 1 млн. солнечных. Постепенно они сливались и создавали более крупные образования, набирая массу сотен миллиардов звёзд. После этого происходило объединение галактик в группы и скопления.
2. Образование из крупных объектов. После Большого взрыва в пространстве происходило сильное расширение, «растягивающее» крупные образования. Из них получались «листы» плотной материи, из которых рождались шаровые скопления.

Как изучают галактики

Великий Кант уже в 1755 году предвидел, что галактика может состоять из огромного количества звёзд и вращаться. У. Гершель в 1780 году подтвердил эту гипотезу. Он произвёл систематический подсчёт видимых светил, и на основе наблюдений ему удалось составить трёхмерную структуру Млечного Пути.

А в 1936 году галактики были классифицированы Э. Хабблом. Этой классификацией пользуются и ныне. Ему также удалось определить расстояние до Туманности Андромеды, правда, с большой погрешностью. Но главное, что было им установлено что Вселенная не ограничена Млечным Путём.

Используя эффект Доплера (точнее, его следствие — красное смещение) в спектрах галактик установлено, что все наблюдаемые галактики – за исключением ближайших – удаляются от нас.И чем больше удалённость наблюдаемого объекта, тем выше его скорость. Из этого может следовать только одно: в очень далёком будущем остальные галактики и звёзды просто исчезнут из виду, так как свет от них уже не будет до нас долетать. А наша галактика сольется с Туманностью Андромеды.

Строение и динамика Млечного Пути

Анатомия и физиология нашей галактики.

Спиральная структура Млечного Пути

Спиральные рукава — «годовые кольца» галактик?

Спиральная структура нашей галактики Млечный Путь недостаточно подробно изучена и является перспективной темой для науки. Она имеет, как минимум, 5 спиральных рукавов (перечислим от центра к краю):

1. рукав Лебедя,
2. рукав Центавра
3. рукав Стрельца,
4. рукав Ориона
5. рукав Персея

Рукава так названы по основному положению своих массивов в соответствующих созвездиях.

Рукава Млечного Пути состоят из звёзд населения I (к которому принадлежит и наше Солнце) и различных объектов. Эти объекты представляют собой, в частности, молодые звёзды, области H II и рассеянные звёздные скопления.

Будущее Млечного Пути

ближайшие четыре миллиарда лет Млечный Путь должен поглотить свои галактики-спутники Большое и Малое Магеллановы Облака. Через пять миллиардов лет, когда все небольшие объекты будут поглощены, должно начаться слияние Млечного Пути и Туманности Андромеды.

Менее чем через восемь миллиардов лет Солнце покинет главную последовательность, увеличившись в размерах до 300 раз. К этому времени Земля будет поглощена светилом или превратится в сухую каменистую планету без атмосферы. Фаза красного гиганта завершится сбросом внешних слоев Солнца и образованием планетарной туманности, в центре которой будет располагаться белый карлик размером с современную Землю.

Высокоскоростные потоки в Млечном Пути

Астрономы считают, что по нашей галактике Млечный путь могут незримо носиться десятки миллиардов планет, не привязанных ни к каким звездам. Кроме того, им известно около двух десятков звезд, стремительно убегающих от нашей Галактики, и даже целое звездное скопление, убегающее из гигантской галактики М87. Эти объекты объединяет одно – когда-то все они были «вышвырнуты» из своего дома за счет гравитационных возмущений. Российские астрономы Игорь Чилингарян и Иван Золотухин из ГАИШ МГУ доказали, что выброшенными своими соседями в межгалактическое пространство могут быть и целые галактики.

Что собой представляет

С появлением навороченных технологий ученые начали изучать галактику очень настойчиво и теперь мы уже многое о ней знаем. В центре млечного пути расположилось ядро, которое состоит из множеств звезд. Некоторые ученые предполагают, что в центре находится черная дыра, которую, к сожалению не удалось изучить настолько хорошо.

Далее через ядро располагается “перемычка”. А уже и сам Млечный путь состоит из газа, пыли, звезд, которые мы видим на небе, и конечно же, солнечной системы.

Как было ранее отмечено, под влияние Млечного пути попадают маленькие галактики, которые вращаются рядом с ним. Если посмотреть на него сбоку, то мы увидим довольно плоскую картину. Происходит это из-за того, что рукава двигаются вокруг диска.

Размер

Точного определения, какие размеры имеет Млечный путь нет, ведь они действительно огромные. На данную тему астрономы и люди, имеющие опыт в этом деле, очень много спорили. Сначала, определили одни размеры: 100 000 тысяч световых лет в диаметр и 1000 световых лет в ширину.

Но, с появлением новых технологий, приборов для измерения и совершенствования науки провелось еще одно измерение галактики. Произошло это несколько лет назад и ученые приняли решение, что галактика может быть далеко не 100 000 тысяч световых лет, а даже в два раза больше.

За эти несколько лет наука развилась еще больше и в настоящем, 2020 году, было произведен еще один замер галактики. Данные цифры не были подтверждены полностью, но результаты исследования гласят, что галактика в диаметр 1 900 000 световых лет.

И вы только представьте насколько это много. Необъятные размеры всего одной галактики поражают. А теперь, взгляните на небо ночью. Сможете ли сосчитать, сколько звезд вы видите? Трудно сказать, ведь все небо усыпано ими.

Так же трудно предположить, как ученые считали, сколько звезд имеется во всей галактике? Но цифры есть, и это 400 миллиардов звезд.

Однако, это не все, ведь существуют бурые карлики. К сожалению, они настолько маленькие, что их яркости не хватает для того, чтобы соотнести их со звездами. Но они тоже представляют собой немаленькую цифру, от 25 до 110 миллиардов.

Диск

Для того чтобы детально и точно изучить диск Млечного пути ученые до сих пор разрабатывают новые технологии. Но об этом уже кое-что известно.

В 2005 году Лайман Спитцер со своим телескопом доказал, что Млечный путь относится к типу спиральных галактик. В плоском диске преимущественно находятся молодые звезды. Отдаляясь же можно заметить и более старые.

Ядро

Давайте более подробно рассмотрим ядро. Ученые предполагают, что оно состоит из черной дыры, которую еще не успели полностью изучить. Вокруг нее расположились звезды, которые заставляют черную дыру светится. Отсюда и происходит этот яркий свет ядра. После ядра идет перемычка.

Это не просто пустое место, тут находятся “красные” звезды. Им уже много миллиардов лет, поэтому и света они издают очень мало. Не так давно, на расстоянии 200 световых лет от черной дыры, ученые обнаружили новую.

А чуть позже были обнаружены еще 12 систем, где могут находиться черные дыры. К сожалению, данные объекты не исследованы настолько хорошо, но нам остается лишь догадываться.

Гало

Гало, а простыми словами сферическая форма, которая окутывает диск Млечного пути. Она состоит в основном из звезд и скоплений, которым уже много тысяч лет.

Учеными было выявлено предположение, что Гало образовалось 12 миллиардов лет назад. Данные выводы сделаны после исследований нескольких весьма старых объектов.

К слову, все объекты в гало вращаются по орбитам. Происходит это за счет влияния диска на гало. Гало считается полностью сформированной структурой. Здесь не появляются новых звезд, ведь нет и предпосылок для них. И если в диске имеются пыль, газы, из которых образовываются новые звезды, то в гало этого нет.

Где находится

Не так давно, профессора решили провести исследования и узнать, в каком месте находится Млечный путь, наша галактика, и собственно сами мы. Наша галактика входит в область, которая называется Ланиакея.

Это область имеет множество скоплений с большой протяженностью, но она является далеко не самой крупной во всей вселенной. Есть области и покрупнее, но именно Ланиакея имеет большую массу. Конечно, ученым нелегко даются исследования о движении в Ланиакеи. Но на данное время считают, что наш Млечный путь уходит вглубь всех скоплений.

Безусловно, Млечный путь это невероятная вещь. Он имеет необъятные размеры и потрясающие факты. Ученые-профессора только начали изучение этого феномена, внутри которого есть жизнь, то есть мы с вами.

И для того, чтобы узнать все тайны, которые скрывает от нас Млечный путь и наша галактика стоит запастись большим опытом, новыми технологиями и жутким желанием узнать все о нашем мире.

Естествоиспытателям понадобятся еще многие десятки лет, чтобы понять, как все устроено, в какую сторону все меняется и движется. А как вы думаете, может ли один человек изменить ход целой галактики? Или мы можем только наблюдать за ней?

Исследовать и любоваться? Но насколько же потрясающая эта наука — астрономия. Сколько всего в ней хранится… Информация о нашей вселенной предполагается не только для взрослых, но и для детей. Но я думаю интерес к этому точно возникает.

Место Солнца в галактике

В окрестностях Солнца удаётся проследить участки двух спиральных ветвей, удалённых 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 ещё 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 звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220–240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за всё 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 звёзд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из неё. Единственное место, где скорости звёзд 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.

Долгое время положение Солнца среди звёзд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики.

Расположение звезд

На безоблачном ночном небе Млечный Путь виден с любой точки нашей планеты. Однако взгляду человека доступна только часть Галактики, которая представляет собой систему звезд, находящихся внутри рукава Ориона. Что такое Млечный Путь? Определение в пространстве всех его частей становится наиболее понятным, если рассматривать звездную карту. В таком случае становится ясно, что Солнце, освещающее Землю, располагается практически на диске. Это почти край Галактики, где расстояние от ядра равно 26-28 тыс. световых лет. Двигаясь со скоростью 240 километров в час, Светило тратит на один оборот вокруг ядра 200 миллионов лет, так что за все время своего существования оно путешествовало по диску, обогнув ядро, всего тридцать раз. Наша же планета находится в так называемом коротационном кругу. Это такое место, в котором скорость вращения рукавов и звезд идентичны. Для данного круга характерен повышенный уровень радиации. Именно поэтому жизнь, как полагают ученые, могла возникнуть только на той планете, возле которой находится небольшое количество звезд. Такой планетой и явилась наша Земля. Она находится на периферии Галактики, в самом спокойном ее месте. Именно поэтому на нашей планете в течение нескольких миллиардов лет не было глобальных катаклизмов, которые часто происходят во Вселенной.

Как будет выглядеть смерть Млечного Пути?

Космическая история гибели нашей галактики начинается здесь и сейчас. Мы можем слепо озираться вокруг, думая, что Млечный Путь, Андромеда (наша старшая сестра) и кучка неизвестных – наши космические соседи – это и есть наш дом, но на деле всего гораздо больше. Пришло время изучить, что еще есть вокруг нас. Поехали.

• Галактика Треугольника. С массой примерно в 5% от массы Млечного Пути, это третья по величине галактика в местной группе. Она имеет спиральную структуру, собственные спутники и может быть спутником галактики Андромеды.
• Большое Магелланово Облако. Эта галактика составляет всего 1% от массы Млечного Пути, но является четвертой по величине в нашей местной группе. Она находится очень близко к нашему Млечному Пути – менее чем в 200 000 световых годах от нас – и в ней продолжается процесс активного звездообразования, поскольку приливные взаимодействия с нашей галактикой приводят к коллапсу газа и порождают новые, горячие и большие звезды во Вселенной.
• Малое Магелланово Облако, NGC 3190 и NGC 6822. Все они имеют массу от 0,1% до 0,6% Млечного Пути (и непонятно, какая из них больше) и все три являются самостоятельными галактиками. В каждой из них содержится больше миллиарда солнечных масс материала.
• Эллиптические галактики M32 и M110. Они могут быть «всего лишь» спутниками Андромеды, но в каждой из них больше миллиарда звезд, и по массе они могут даже превосходить номера 5, 6 и 7.

Кроме того, существует как минимум 45 других известных галактик – поменьше – составляющих нашу местную группу. У каждой из них есть ореол темной материи, окружающей ее; каждая из них гравитационно привязана к другой, находящейся на расстоянии 3 миллионов световых лет. Несмотря на их размеры, массу и величину, ни одной из них не останется через несколько миллиардов лет.

Итак, главное

По мере течения времени, галактики взаимодействуют гравитационно. Они не только стягиваются за счет гравитационного притяжения, но и взаимодействуют приливно. Обычно мы говорим о приливах в контексте Луны, притягивающей земные океаны и создающей приливы и отливы, и это отчасти правда. Но с точки зрения галактики приливы – это менее заметный процесс. Часть небольшой галактики, которая находится близко к большой, будет притягиваться с большей гравитационной силой, а часть, которая находится дальше, будет испытывать меньше притяжения. В результате небольшая галактика вытянется и в конечном итоге разорвется под влиянием притяжения.

Небольшие галактики, которые являются частью нашей местной группы, включая оба Магелланова облака и карликовые эллиптические галактики, будут разорваны именно так, и их вещество будет включено в крупные галактики, с которыми они сливаются. «Ну и что», скажете вы. Ведь это не совсем смерть, потому что большие галактики останутся живы. Но даже они не будут существовать вечно в таком состоянии. Через 4 миллиарда лет взаимное гравитационное притяжение Млечного Пути и Андромеды затянет галактики в гравитационный танец, который приведет к большому слиянию. Хотя на этот процесс уйдут миллиарды лет, спиральная структура обеих галактик будет уничтожена, что приведет к созданию единой, гигантской эллиптической галактики в ядре нашей местной группы: Млекомеды.

Небольшой процент звезд будет выброшен во время такого слияния, но большинство останется невредимыми, при этом случится большой всплеск звездообразования. В конце концов, остальные галактики в нашей местной группе тоже будут всосаны, и останется одна большая гигантская галактика, пожравшая остальные. Этот процесс будет протекать во всех связанных группах и скоплениях галактик по всей Вселенной, пока темная энергия будет расталкивать отдельные группы и скопления друг от друга. Но ведь и это нельзя назвать смертью, ведь галактика-то останется. И некоторое время будет так. Но галактика состоит из звезд, пыли и газа, и всему когда-нибудь придет конец.

По всей Вселенной галактические слияния будут проходить десятки миллиардов лет. За это же время темная энергия растащит их по всей Вселенной до состояния полного уединения и недоступности. И хотя последние галактики за пределами нашей локальной группы не исчезнут, пока не пройдут сотни миллиардов лет, звезды в них будут жить. Самые долгоживущие звезды, существующие сегодня, будут продолжать сжигать свое топливо десятки триллионов лет, а из газа, пыли и звездных трупов, населяющих каждую галактику, будут появляться новые звезды – хотя все меньше и все реже.

Когда сгорят последние звезды, останутся только их трупы – белые карлики и нейтронные звезды. Они будут сиять сотни триллионов или даже квадриллионов лет, прежде чем погаснут. Когда случится и эта неизбежность, нам останутся коричневые карлики (неудавшиеся звезды), которые случайно сливаются, заново зажигают ядерный синтез и создают звездный свет на протяжении десятков триллионов лет.

Когда же через десятки квадриллионов лет в будущем погаснет последняя звезда, в галактике все равно будет оставаться некоторая масса. Значит и это нельзя назвать «истинной смертью».

Все массы гравитационно взаимодействуют между собой, и гравитационные объекты разных масс проявляют странные свойства при взаимодействии:

• Повторные «подходы» и близкие проходы вызывают обмены скорости и импульсов между ними.
• Объекты с низкой массой выбрасываются из галактики, а объекты с более высокой массой погружаются в центр, теряя скорость.
• На протяжении достаточно длительного периода времени, большая часть массы окажется выброшенной, а лишь небольшая часть оставшихся масс будет жестко привязана.

В самом центре этих галактических останков будет сверхмассивная черная дыра, в каждой галактике, а остальные галактические объекты будут вращаться вокруг увеличенной версии нашей собственной Солнечной системы. Разумеется, эта структура будет последней, и поскольку черная дыра будет максимально большой, она съест все, до чего сможет дотянуться. В центре Млекомеды будет объект в сотни миллионов раз массивнее нашего Солнца.

Но ведь и ей наступит конец?

Благодаря явлению излучения Хокинга, даже эти объекты однажды распадутся. Потребуется порядка 1080 – 10100 лет, в зависимости от того, насколько массивной станет наша сверхмассивная черная дыра в процессе роста, но конец грядет. После этого останки, вращающиеся вокруг галактического центра, развяжутся и оставят только гало темной материи, которое тоже может произвольно диссоциировать, в зависимости от свойств этой самой материи. Без какой-либо материи уже не будет ничего, что мы когда-то называли местной группой, Млечным Путем и другими милыми сердцу именами.