Астрономия

Урок 7: Галактика Млечный путь

Галактика Млечный путь

Посмотрев на небо в любое время года, можно увидеть слабую полосу света. Расположена она, как правило, в центре, либо ближе к горизонту. Это светится Галактика Млечный путь. У ученых она вызывает особый интерес, так как в ней находится наша Солнечная система с планетой Земля. Изучение Млечного пути происходит ежедневно, а на основании полученных открытий составляют общее представление об устройстве космического пространства.

Обложка урока взята с источника.


План урока:

Что такое Галактика

Характеристика Галактики Млечный путь

Что такое ядро Галактики

Понятие темной материи

 

Что такое Галактика

Гравитационно-связная система, состоящая из звезд, планет, газа, пыли, черной материи, называется галактикой. Все объекты в ней вращаются вокруг единого центра – большого ядра и удерживаются на своих местах благодаря силам гравитации. После того, как был создан телескоп «Хаббл», у ученых появилась возможность наблюдать за отдаленными галактиками. Считается, что в видимой части Вселенной их насчитывается не менее 100 млрд. штук. Распределяются они хаотично. В одних районах фиксируется скопление галактических групп, в то время как другие остаются пустынными. В зависимости от размера масса одной галактики составляет от 0,5*106 до 2,5*1015 масс Солнца. Чтобы понимать масштабы, нужно отметить, что масса нашей Галактики 2*1011 солнечных масс. Галактический диаметр варьируется от 16 до 800 тыс. световых лет. У Млечного пути данный показатель - 100 тыс. световых лет.

1 galaktika mlechnyj put
Галактики во Вселенной Источник

Проводя характеристику галактик, стоит отметить, что каждая из них имеет три основных компонента:

  • звезды, планеты, черные дыры, астероиды – занимают около 1% от общей массы;
  • межзвездная пыль и газы – 20-30% массы;
  • темная материя – на нее приходится вся оставшаяся масса.

Примерно 95% всех существующих галактик объединяются в группы. Они могут быть маленькие (несколько десятков объектов) и большие (десятки тысяч объектов). Объединения сотен галактик называют скоплениями, тысяч – сверхскоплениями.

Структура галактик:

  • Ядро – находится в самом центре галактического пространства. В нем сосредоточены большие черные дыры.
  • Диск – тонкая часть. Считается, что именно здесь собрано максимальное количество звезд, газа, пыли.
  • Балдж – яркая часть галактики. Переводится как «вздутие».
  • Гало – такое название получил внешний компонент сферической формы. Не имеет четко выделенной границы с балджем.
  • Спиральный рукав – элемент галактики, состоящий из молодых звезд и межзвездного газа.
  • Бар – своеобразная «перемычка», имеет вытянутую форму. В составе обнаружены, как звезды, так и межзвездный газ.
  • Корона галактики – горячий разреженный газ, окружающий галактическое пространство и выходящий далеко за его пределы.
  • Шаровое звездное скопление – совокупность звезд, вращающихся вокруг центральной части галактики и представляющих собой своеобразный спутник.

2 galaktika mlechnyj put
Источник

Во Вселенной существует четыре вида галактик:

  • Эллиптические – само название говорит о том, что они имеют форму эллипса или сферы. У них отсутствует спиральный рукав. В составе в основном красные и желтые звезды. Иногда присутствуют белые карлики. В таких галактиках отсутствует межзвездная пыль, поэтому зарождения новых звезд не происходит.

3 galaktika mlechnyj put
Источник

  • Спиральные – могут иметь несколько спиральных рукавов. В состав балджа входят древние звезды. А в центре галактики может быть несколько черных дыр. В галактическом диске много пыли и газа, наблюдается интенсивный процесс звездообразования.

4 galaktika mlechnyj put
Источник

  • Линзовидные – являются промежуточными между эллиптическими и спиральными. Внешне похожи на спиральные, но у них отсутствует рукав. Количество межзвездной пыли минимальное, поэтому процесс образования новых звезд очень медленный. Во Вселенной всего 5% линзовидных галактик.

5 galaktika mlechnyj put
Источник

  • Неправильные – не имеют определенной структуры. Они образуются в следствии столкновения с другими галактиками или же рассыпаются в результате гравитационных сил соседних галактик.

6 galaktika mlechnyj put
Источник

 

Характеристика Галактики Млечный путь

Наша Галактика Млечный путь относится к спиральным галактикам с перемычкой. Существует древнегреческая легенда, почему она получила именно такое название. Она рассказывает, что титан Кронос ел новорожденных детей, которых рожала ему Рея. Для матери это было большое горе. После смерти пятого ребенок, мать приняла решение уберечь своего последнего сына – Зевса. Вместо младенца, девушка принесла Кроносу завернутый в одеяльце камень. После того, как титан ощупал сверток, он попросил мать покормить ребенка, так как его вес был слишком мал. Рея брызнула на камень молоко, но оно от него отскочило, и расположилось на небе в виде млечного пути. Когда Зевс вырос, он сверг Кроноса и стал главным среди всех богов.

7 galaktika mlechnyj put
Источник

На сегодняшний день Млечный путь способен поглощать другие галактики. Вокруг галактического пространства расположились многочисленные звездные скопления, которые рано или поздно попадают под его влияние и с помощью гравитационных сил затягиваются в рукава. Специалисты заметили, что сейчас Млечный путь поглощает маленькую галактику, расположившуюся в созвездии Стрельца.

Однако такая особенность у Галактики скоро исчезнет. Сегодня уже наблюдается взаимодействие между Млечным путем и Галактикой Андромеды, которая в 1,5 раза больше него. По мнению великих умов через какое-то время произойдет столкновение двух галактических пространств и Андромеда поглотит Млечный путь.

8 galaktika mlechnyj put
Источник

Характеристика Галактики Млечный путь:

  • диаметр примерно 100 тысяч световых лет;
  • в составе от 200 до 400 миллиардов звезд;
  • звезда Солнце от центра Галактики Млечный путь отдалена на 27 тысяч световых лет;
  • скорость вращения Солнечной системы вокруг центра 230 км/с. Чтобы совершить полный оборот вокруг центра требуется 235 млн. лет;
  • в совокупности все объекты Млечного пути весят 1,5 триллиона солнечных масс.

Знакомясь с основными характеристиками Галактики, нужно учитывать, что из-за больших размеров, в некоторых расчетах могут быть погрешности.

 

Размеры и структура

Центральную часть Млечного пути занимает ядро, в составе которого насчитываются миллиарды звезд. Размеры ядра Галактики измерить очень сложно, ученые предполагают, что его протяженность несколько тысяч парсек (1 парсека – 30,86 трлн. км). В центре находится черная дыра. Считается, что через середину Млечного пути проходит перемычка. Ее протяженность оценивают в 27 световых лет. По отношению к нашему Солнцу она находится под углом 440. В составе Галактики преобладают звезды, пыль, газ, созвездия. Более молодые образования отдалены от его центральной части.

9 galaktika mlechnyj put
Источник

Вокруг Млечного пути сосредоточено гало. В нем располагаются звездные скопления и карликовые галактики. Эти образования удерживаются гравитационными силами галактического пространства и вращаются вокруг него. В структуру нашей Галактики входит пять основных рукавов – Лебедь, Центавр, Стрелец, Орион, Персей.

Не менее интересным будет узнать, каковы же размеры нашей Галактики. Проведенные расчеты и исследования говорят, что ее диаметр составляет 100 тыс. световых лет, а ширина 1 тыс. световых лет. Несколько лет назад великие умы Канарского института выдвинули предположение, что размер Галактики Млечный путь может составлять 200 тыс. световых лет. А в 2020 году астрофизики в результате своего нового исследования предположили, что длина диаметра может достигать 1 млн. 900 тыс. световых лет. Однако данные расчеты подтверждены не были и пока остаются только теорией.

 

Спиральные рукава

Рукав представляет собой элемент галактического пространства, в котором сосредоточена большая часть пыли, газа, молодые звезды и даже звездные скопления. Они являются постоянной зоной галактической системы. Рукава имеются только у спиральных галактик, поэтому их часто называют спиральными. Плюс ко всему их структура закрученная, чем-то похожа на спираль.

Как уже было отмечено, в структуре Галактики Млечный путь насчитывается 5 спиральных рукавов. Все свои названия они получили в честь созвездия, в пределах которого расположены, – Лебедь, Орион, Центавр, Стрелец и Персей. Самый большой интерес вызывает рукав Орион, так как именно в нем находится планета Земля и вся Солнечная система. Именно этот рукав изучен лучше всего, но далеко еще не полностью.

10 galaktika mlechnyj put
Источник

Орион является самым маленьким спиральным рукавом в Галактике. В длину он достигает 11 тыс. световых лет, в толщину – 3,5 тыс. Располагается он примерно между Стрельцом и Персеем.

11 galaktika mlechnyj put
Источник

 

Что такое ядро Галактики

Ядро Галактики Млечный путь представляет собой яркий светящийся шар. Если бы человечество могло невооруженным глазом увидеть его на небе, то перед их глазами появился бы гигантский яркий эллипсоид, который своими размерами минимум в 100 раз превзошел бы Луну. Но, к сожалению, увидеть эту невероятную картину человеку не под силу, так как галактический центр скрывается за мощными облаками из пыли и газа.

В галактическом ядре миллиарды звезд, все они являются достаточно старыми. Их масса настолько велика, что ее оценивают в 10 млрд. масс Солнца. Вращение звезд в ядре Галактики происходит по вытянутым орбитам.

В 3 тыс. парсек от галактического центра находится газовое кольцо, шириной 1,5 тыс. парсек. Его масса равна 100 млн. солнечных масс. Считается, что это основная область Галактики, где происходит активное звездообразование. От нее отходят спиральные рукава. А вот в самом центре галактического ядра находится черная дыра – Стрелец А.

12 galaktika mlechnyj put
Источник

 

Области звездообразования

Все те звезды, которые видны человеческому взору на небе находятся в рукаве Ориона. Примерно это 9 тысяч звезд. Одно из самых больших скоплений звезд сосредоточено в галактическом ядре. Именно поэтому оно такое яркое. Дальше от центра располагаются более молодые объекты, входящие в состав разных созвездий и рукавов.

Звезды есть и в гало. Но их количество там, в сравнении с ядром, очень мало. Если в рукавах численность звезд исчисляется миллиардами, то в гало их считают миллионами. Причем основная часть этих светил уже «прожили» свою основную жизнь и считаются очень старыми.

 

Как вращается Галактика

Движение свойственно всем космическим объектам во Вселенной. Галактика Млечный путь не является исключением. Ее вращение осуществляется вокруг собственного центра и происходит по часовой стрелке. Имея скорость 230 км/с, на один оборот ей необходимо 235 миллионов лет. Наблюдается убывание угловой скорости вращения космических объектов по мере того, как происходит отдаление от центра. Факт движения галактик впервые установил в І половине XX века Эдвин Хаббл.

 

Понятие темной материи

Термин «темная материя» довольно часто встречается в современной астрономии, космологии и физике. Но четкого определения этому понятию нет, так как до сих пор увидеть исследователям ее так и не удалось. Это одно из самых загадочных явлений современной науки. Наблюдать темную материю не предоставляется возможности. О ее существовании ученые судят по тому, как ее гравитационное поле воздействует на звездные орбиты в галактиках.

Невидимое галактическое вещество было обнаружено в 1922 году. О его существовании впервые заявили физик из Британии Джеймс Джинс и астроном из Голландии Якобус Каптейн. Благодаря предположению о притягивании друг к другу предметов и частей во Вселенной, исследователи нашли массу видимого космоса. Но вскоре ученые поняли, что существует несоответствие между весом реальным и предполагаемым. Ими было установлено существование невидимой массы, которая занимает 95.1% всей массы Вселенной. Из них на массу темной материи приходится 26.8%, на темную энергию - 68.3%. Глубокое изучение эти двух понятий в дальнейшем сможет определить будущее нашей Вселенной.

Выяснить, из чего состоит темная материя, ученым довольно сложно, так как она напоминает предмет, который есть, и в тоже время отсутствует. Да и название имеет условное, потому что цвета эта субстанция не имеет. Но все же темная материя обладает определенными характеристиками:

  • подвергается гравитационному воздействию;
  • воздействует на другие объекты в космическом пространстве;
  • имеет слабое взаимодействие с реальным миром;
  • не посылает электромагнитные волны.

Некоторые ученые считают, что она может влиять на траекторию распространения света. Плотные объекты могут отражать свет объектов более дальних, что приводит к изменению его пути. Происходит искажение изображения галактик и звезд. Как результат – появление космических миражей. Это явление получило название - гравитационное линзирование. Именно благодаря ему была сформирована карта, которая показывает, как невидимая материя распределяется в трехмерном пространстве.

Существование темной материи нашло свое некое подтверждение в скоплениях галактик Пуля. Это же подтверждается и благодаря наблюдениям за столкновением других скоплений галактик.

Космос и Вселенная таят в себе много загадок, которые только предстоит разгадать человечеству в ближайшем или далеком будущем. Что касается Галактики Млечный путь, то стоит отметить, что свою жизнь она начала в результате скопления плотных областей после Большого взрыва. Первые образовавшиеся звезды находились в шаровых скоплениях, которые, кстати, существуют и сегодня. Они считаются древнейшими звездами Галактики. Формирование Млечного пути еще не закончилось, он продолжает увеличиваться в размерах благодаря поглощению более мелких галактик. А через 5 млрд. лет ожидается его столкновение с Андромедой.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Какая галактика ближе всего расположена к Млечному пути:
1Галактика Треугольника
2Галактика Андромеды
3Галактика Ориона
4Галактика Девы
Ответить
2
Вопрос: 2
Сколько рукавов имеет Галактика Млечный путь:
1Два
2Четыре
3Шесть
4Пять
Ответить
4
Вопрос: 3
В каком рукаве Галактики Млечный путь находится Солнечная система с планетой Земля:
1Ориона
2Стрельца
3Персея
4Лебедя
Ответить
1
Вопрос: 4
В какой части Галактики Млечный путь расположена черная дыра Стрелец А:
1Диск
2Ядро
3Гало
4Рукав
Ответить
2
Вопрос: 5
Какой ученый установил факт движения галактик:
1Эйнштейн
2Коперник
3Хаббл
4Ньютон
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Какая галактика ближе всего расположена к Млечному пути:
1) Галактика Треугольника 2) Галактика Андромеды 3) Галактика Ориона 4) Галактика Девы
2 вопрос:

Сколько рукавов имеет Галактика Млечный путь:
1) Два 2) Четыре 3) Шесть 4) Пять
3 вопрос:

В каком рукаве Галактики Млечный путь находится Солнечная система с планетой Земля:
1) Ориона 2) Стрельца 3) Персея 4) Лебедя
4 вопрос:

В какой части Галактики Млечный путь расположена черная дыра Стрелец А:
1) Диск 2) Ядро 3) Гало 4) Рукав
5 вопрос:

Какой ученый установил факт движения галактик:
1) Эйнштейн 2) Коперник 3) Хаббл 4) Ньютон
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Галактика Андромеды
2 вопрос: Пять
3 вопрос: Ориона
4 вопрос: Ядро
5 вопрос: Хаббл