Підручник з Астрономії (рівень стандарту). 11 клас. Пришляк - Нова програма

Тема 6. Наша Галактика

1. Молочний Шлях. Будова Галактики. Зоряні скупчення та асоціації. Туманності. Місце Сонячної системи в Галактиці

Молочний Шлях. Будова Галактики. Зоряні скупчення та асоціації. Туманності. За межами Сонячної системи, на відстані більш ніж 100 000 а. о., починається зона тяжіння інших зір. Неозброєним оком на небі можна побачити близько 6000 зір, які утворюють на небі 88 сузір'їв. Насправді зір набагато більше, але від далеких світил надходить так мало світла, що їх можна спостерігати тільки в телескоп. Великі скупчення зір, що утримуються силою тяжіння, називають галактиками.

Рис. 1.1. Молочний, або Чумацький Шлях, до якого входить наша Сонячна система. На нічному небі ми бачимо його як сріблясту смугу

У Всесвіті перебувають мільярди галактик, серед яких є і наша Галактика, яку називають Молочний, або Чумацький Шлях, до якої входить наша Сонячна система. На нічному небі ми бачимо її як сріблясту смугу (рис. 1.1). Наша Галактика — це величезна система, у якій обертаються навколо центра (рис. 1.2) мільярди зір. Гарячі зорі розміщені у вигляді диска зі спіральними рукавами. Галактики розташовані в скупченнях і формують комірчасту структуру Всесвіту. Найбільш віддалені космічні об'єкти, які ще можна побачити у сучасні телескопи, — квазари. Вони розташовані від нас на відстані 10 млрд св. років.

Рис. 1.2. Центр Чумацького Шляху. Знімок з телескопа «Спітцер»

Дуже важко визначити вік, коли сформувався Чумацький Шлях, але наразі вік найдавніших зір у Галактиці оцінюється у 13,6 млрд років, що приблизно дорівнює віку Всесвіту. За сучасними уявленнями, Чумацький Шлях утворився внаслідок зіткнення і злиття невеликих галактик. Свідченням цього є перші зорі з дуже низькою металічністю, що утворилися на найранішому етапі існування Всесвіту. Такі зорі вчені знаходять у галактичному гало — «околиці» Чумацького Шляху, що тягнеться за межі його видимої частини.

Галактика — велетенська зоряна система, яка складається приблизно із 200 млрд зір, до яких належить і Сонце

Молочний Шлях (або наша Галактика чи просто Галактика з великої літери) — галактика, у якій розташована Сонячна система і всі окремі зорі, видимі неозброєним оком. У народі її ще називають Чумацьким Шляхом

За допомогою комп'ютерного моделювання фахівці з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру дійшли висновку, що наша Галактика та галактика Андромеди (рис. 1.3), які наближаються одна до одної зі швидкістю близько 500 тис. км/год, врешті-решт об'єднаються. Це станеться приблизно за 2 млрд років.

Рис. 1.3. Комп'ютерна модель зближення Чумацького Шляху та галактики Андромеди

Зорі в Галактиці утворюють певні системи, які тривалий час існують у спільному гравітаційному полі. Більшість зір рухається у подвійних та кратних системах, у яких компоненти обертаються навколо спільного центра мас подібно до обертання планет Сонячної системи. Найчисленніші системи об'єднання зір налічують сотні тисяч об'єктів — це зоряні скупчення та асоціації. Кулясті зоряні скупчення складаються з мільйонів зір. Розсіяні зоряні скупчення мають кілька тисяч об'єктів. Найяскравіші з них — Плеяди (Стожари) та Гіади — видно неозброєним оком у сузір'ї Тільця. У зоряні асоціації входять відносно молоді зорі, які мають спільне походження.

Параметри нашої Галактики

Галактику часто зображують як зоряну систему у вигляді велетенського млинця, у якому зорі рухаються в одній площині. Насправді Галактика має сферичну форму з діаметром майже 300 000 св. років, але більшість зір великої світності розміщуються приблизно в одній площині, тому їх видно на небі як туманну світлу смугу, яку в Україні називають Чумацьким Шляхом.

Назва «Галактика» прийшла з Давньої Греції і в перекладі означає Молочний Шлях. Зверніть увагу, що всі яскраві зорі (сузір'я Оріон, Лебідь, Ліра, Орел) розташовані у смузі Молочного Шляху. У цій площині розташована значна частина газопилових туманностей, з яких утворюються нові покоління зір і планет.

Усі ці об'єкти формують так звану плоску складову Галактики, до якої входить і Сонячна система (рис. 1.4). Старі зорі малої світності, які входять у кулясті скупчення, належать до сферичної складової Галактики. За хімічним складом зорі кулястих скупчень містять у сотні разів менше важких хімічних елементів, ніж Сонце, адже це зорі першого покоління, які сформувалися разом з утворенням Галактики ще 10-15 млрд років тому. Зародження молодих зір і планетних систем зараз відбувається тільки у площині Галактики, де газопилові туманності утворюються після спалаху Нових та Наднових зір.

Рис. 1.4. Газопилова туманність Трифід у сузір'ї Стрільця

Туманності. Деякі туманності світяться, тому що їх висвітлюють сусідні зорі; інші залишаються хмарами темного газу. Оскільки міжзоряний пил поглинає світло, учені можуть визначити місце розташування такої туманності, яка затуляє більш далекі зорі. Після спалаху зорі всі планети, які оберталися навколо неї, випаровуються й перетворюються на газову туманність, з якої в майбутньому може утворитися нове покоління зір. Тобто у Всесвіті спостерігається своєрідний кругообіг речовини: зорі — спалах зір — туманність — народження нових зір.

Туманності — протяжні згущення газу й міжзоряного пилу в Галактиці, які виявляють себе поглинанням (темні туманності) або випромінюванням (світлі дифузні, емісійні туманності). Темні й світлі туманності відрізняються лише виглядом, методами їх виявлення і спостережень, особливістю випромінювання

Деякі газові туманності, що оточують зорі, називаються планетарними. Вони світяться завдяки енергії випромінювання центральної зорі — ядра панетарної туманності. Нині виявлено понад 1500 галактичних планетарних туманностей, їх знайдено і в найближчих галактиках, наприклад у Маґелланових хмарах.

Деякі туманності, за якими легко спостерігати

Сузір'я

Назва

Вид

Півкуля

Спосіб спостереження

Водолій

NGС7293

планетарна

Південна

У бінокль

Кіль

NG3372

пилова

Південна

У бінокль

Ліра

M57

планетарна

Північна

У телескоп

Оріон

M42

дифузна

Південна

Неозброєним оком

Стрілець

M20

дифузна

Південна

У телескоп

Лисиця

M27

планетарна

Північна

У телескоп

Місце Сонячної системи в Галактиці. Сонце розташоване поблизу площини Галактики на відстані 25 000 св. років від її ядра (рис. 1.5). Вектор швидкості Сонця відносно найближчих зір спрямований до сузір'я Геркулес. Разом з усіма сусідніми зорями Сонце обертається навколо ядра Галактики зі швидкістю 230 км/с. Період обертання Сонця навколо ядра називається галактичним роком, який дорівнює 250 000 000 земних років. Аналіз швидкості обертання зір свідчить про суттєву відміну між поведінкою об'єктів у сферичній та плоскій складових Галактики. Якщо зорі плоскої складової обертаються навколо центру Галактики поблизу однієї площини, то зорі сферичної складової об'єднані у величезні кулясті скупчення, що обертаються навколо центру по витягнутих орбітах у різних площинах. До того ж період обертання цих скупчень показує, що значна маса Галактики розподілена саме у сферичній складовій. Це можуть бути об'єкти малої маси, які не випромінюють енергію у видимій частині спектра, або чорні діри малої маси.

Рис. 1.5 Місце розташування Сонячної системи в Галактиці

Сонячна система — Сонце та всі об'єкти, що гравітаційно пов'язані з ним

Дізнайтеся більше про походження назви нашої Галактики.

Контрольні запитання

  • 1. Опишіть основні параметри нашої Галактики.
  • 2. Чому, на ваш погляд, спостерігачу, який перебуває на Землі, Чумацький Шлях видний переривчастим і клоччастим?
  • 3. Що таке зоряні скупчення?
  • 4. Яке місце Сонячної системи у нашій Галактиці?
  • 5. Чим відрізняються зорі плоскої складової Галактики від зір сферичної складової?
  • 6. Знайдіть на карті зоряного неба сузір'я, крізь які проходить Чумацький Шлях.