Нашата галактика млечния път Надя Кискинова наоп “Юрий Гагарин”

Картина на Джакопо Тинторето, рисувана около 1575 г. и изобразяваща древногръцката легенда за Млечния път.

Богове създават Млечния път, Сара Теофанов, галерия във Вашингтон

Легенда на бушмените от Австралия:

Живяла някога девойка. Веднъж взела тя шепа пепел от огъня и я хвърлила нагоре. Пепелта се разсипала по небето и оттотава е там като белезникава ивица.
5.

Млечният път – произведение от мозайка на Гордън Мандич, Австралия

За първи път Галилей със своя телескоп разгадава същността на Млечния път - множество слаби и близко разположени една до друга звезди.

Японска легенда, изобразена върху икона:

Белите петънца върху тази икона изобразяват част от Млечния път, а чермените точки – седем сестри, които един ден поискали да се разходят заедно с Джакамара, изобразен като осма отделна червена точка. Дълго се разхождали те, стигнали до небето и до днес продължават своята разходка.
7.

“Духове витаят в Млечния път” – чиния-уникат за колекционери

Млечният път, заснет с All sky камера или камера “Рибешко око”.

На фона е една ярка комета.
9.

И изрисуван на фона на съзвездията.

Изображение на Млечния път върху съдове – произведения на изкуството.

Млечният път върху настолна лампа.

Г / астрономически Млечен път

Отново към астрономията. Широкомащабна панорамна снимка на Млечния път.

За първи път през първата половина на ХVІІІ век в космологичните възгледи на философа Томас Райт е изказана идеята, че Вселената се състои от множество струпвания на по повърхността на нещо като вселенски мехури. Макар, че погрешно е обяснявал наличието на Млечния път с проекцията, под който ги вижда земен наблюдател, това е първата представа, противопоставяща се на Вселена, равномерно запълнена със звезди.

14.

Само при много ясно небе и чиста атмосфера може да се види как ивицата на Млечния път докосва хоризонта

…
17.

…
18.

Пак през ХVІІІ век Йохан Ламберт дава най-пълната и свързана с наблюдения от своето време концепция за островната йерархия на Вселената, разглеждайки системи от различен порядък:

- планета със спътниците й;

- Слънцето и планетите от Слънчевата система;

-Млечният път и подобните на него системи от звезди и т.н.

Нещо повече - всички тези системи са в непрекъснато движение - всяка около свой център на тежесттта и всички около общ център на Вселената.

Хершел предприел броене на звездите в различни места на небето, прилагайки т.н. метод на черпака. За “черпак” служело зрителното поле на 46-см рефлектор на Хершел, което е около четвърт от пълния лунен диск или 15´4ґґ. Рефректорът достигал звезди до 14,5 зв. в Трудът бил огромен. Хершел не го пестял и в резултат на повече от 3 000 такива “загребвания” и преброявания на звездите до пределната звездна величина, установил наличието на галактична концентрация и достатъчно точно определил сплескаността й от порядъка на 1/5.

галактична равнина, а малко извън /над/ нея – към северния небесен полюс Галактиката според Хершел е с доста различна от сегашните представи форма и това се дължи на опростените допущания, които направил авторът й:

- че няма междузвездно пъглъщане, макар, че именно Хершел изучава голям брой мъглявини;

- че звездите са равномерно разпределени и

- че всички звезди са с еднаква светимост.

Резултатите от преброяването обаче показвали, че броят на звездите от еднакви площи небе рязко намалява с отдалечаване от галактичната равнина, което говори за концентрация и сплесканост на звездната система, а фактът че южното небе е по-богато на звезди от северното говорел, че мястото на Слънцето не е в самата. Оценките за сплескаността на галактиката и мястото на Слънцето малко над галактичната равнина са верни. В модела на Хершел очабе било отредено централно място на Слънцето в Галактиката.

Галактиката на Хершел имала размери 1 800 х 340 парсека.
Въпреки че и в края на ХVІІІ век продължавала да господства представата за равномерно разпределените по цялата Вселена звезди, верен на наблюдателните резултати и интуицията си, Уилям Хершел се опитал да погледне как изглежда нашия звезден остров.

Хершел предприел броене на звездите в различни места на небето, прилагайки т.н. метод на черпака. За “черпак” служело зрителното поле на 46-см рефлектор на Хершел, което е около четвърт от пълния лунен диск или 15´4ґґ. Рефректорът достигал звезди до 14,5 зв. в Трудът бил огромен. Хершел не го пестял и в резултат на повече от 3 000 такива “загребвания” и преброявания на звездите до пределната звездна величина, установил наличието на галактична концентрация и достатъчно точно определил сплескаността й от порядъка на 1/5.

Галактиката според Хершел е с доста различна от сегашните представи форма и това се дължи на опростените допущания, които направил авторът й:

- че няма междузвездно пъглъщане, макар, че именно Хершел изучава голям брой мъглявини;

- че звездите са равномерно разпределени и

- че всички звезди са с еднаква светимост.

Резултатите от преброяването обаче показвали, че броят на звездите от еднакви площи небе рязко намалява с отдалечаване от галактичната равнина, което говори за концентрация и сплесканост на звездната система, а фактът че южното небе е по-богато на звезди от северното говорел, че мястото на Слънцето не е в самата галактична равнина, а малко извън /над/ нея – към северния небесен полюс. Оценките за сплескаността на галактиката и мястото на Слънцето малко над галактичната равнина са верни. В модела на Хершел очабе било отредено централно място на Слънцето в Галактиката.

Галактиката на Хершел имала размери 1 800 х 340 парсека.
20.

Млечният път през пролетта

Всъщност, много е трудно, когато някой наблюдава разположението на околните сгради единствено от собствения си прозорец да прецени големината, формата на селището и собственото си местоположение в него.

Млечният път в Орион

Млечният път към Стрелец - най-ярката част от Млечния път, където доскоро, а сега със сигурност се знае, че е галактичният център.

Млечният път в Стрелец:

Това е широкоъгълно изображение от няколко снимки, получени в Чили. Разделителната им способност позволява да се разгледат праховите ивици. Прахът е толкова много, че той закрива самият център на Галактиката, който тук е в най-дебелата част на диска. Точно там – малко над центъра може да се разгледа тъмната прахова мъглявина, наречена Димящата лула.

Окончателно спорът за островната Велена бил решен от Едуин Хъбъл през 20-те години на ХХ век.

Малко преди това Шепли използвал метода на Цефеидите за определяне на разстоянието до кълбовидните звездни купове, оказали се най-далечните системи, обвързани динамично с Млечния път.

Хъбъл използва същия метод, наблюдавайки Цефеиди в звездната спираловидна система в съзвездието Андромеда, която Месие нанесъл под № 31 в своя каталог. Станало ясно, че разстоянието до този обект е няколкократно повече от разстоянието до кой да е от кълбовидните звездни купове. То възлиза на 2,5 милиона св.г.

Също с порядъци били по-големи разстоянията до другите звездни системи, оказали се други галактики.

И така, звездите не са равномерно разпределени в цялата Вселена, те са групирани в звездни системи – галактики. Броят им е стотици милиарди. Те са с разнообразни форми. Нашата Галактика – Млечният път спада към големите звездни острови, приличащи отстрани на лещи с протяжност от поне 100 000 св.г., а откъм галактичните полюси – на огромни спирали. За формата, както и за изучаване структурата, пространственото разпределение на съставящите го обекти, тяхното движение в пространството и въртенето на Галактиката като цяло е въведена система от галактични координати.

Звездна карта на северното небе с Млечния път

В северното небе Млечният път минава през съзвездията Близнаци, Бик, Колар, Персей, Касиопея, Цефей и Лебед, където се раздвоява; после Орел

26.

намира се в съзвездието

Косите на Вероника

в точка с екваториални кординати

α = 12 h 48 m

δ = + 27,4°

От Орел Млечният път продължава в южното небе през съзвездията: Щит, Стрелец, Змиеносец, Скорпион, Жертвеник, Южен триъгълник, Центавър, Южен кръст и отново се събира в една ивица през Кораб, Корабни платна, Кормило, Голямо куче, Еднорог и през Орион отново пеминава в северното небе.

Така Млечният път опасва цялото небе. Средната част на ивицата е галактичният екватор, който е под ъгъл спрямо небесния от 62,6°.

Спрямо галактичния екватор и оста, минаваща през галактичните полюси могат да се въведат галактични координати – ширина и дължина /спрямо точка отстояща на 33° от възходящия възел в Орел/.

южен галактичен полюс:

намира се в съзвездието Скулптор

в точка с екваториални координати

α = 0 h 48,9 m

δ = - 27,4°

Преместването на звездите върху небесната сфера за 1 година се нарича нейно собствено движение.

Звездите се движат във всевъзможни посоки в пространството. Като земни наблюдатели можем да доловим и измерим лъчевата скорост по направление на зрителния лъч /чрез ефекта на Доплер/. Можем да измерим и тангенциалната скорост по посока, перпендикулярна на зрителния лъч, която ни дава представа за отместването на звездите върху небесната сфера – наистина само за по-близките звезди. Оттук можем да съдим за собственото движение на звездата.

Най-бързо движеща по небето ни е звездата на Барнард. Тя е от 9,5 зв. в., проектира се в съзвездието Змиеносец и е една от най-близките до нас – на 1,81 пс разстояние. Звездата на Барнард е от спектрален клас М5V и се движи към Слънцето с лъчева скорост 108 км/сек.
30.

Движение на Слънцето в пространството

Ние заедно със Слънцето също се движим сред звездните си съседи и това трябва да се отчита при определяне движенията на звездите и системите в Галактиката.

Прието е, точката от небесната сфера, към която е насочено движението на Слънцето да се нарича апекс, а противоположната й – антиапекс.

Определяйки собственото движение на звездите в близост до апекса и антиапекса, може да се определеи относителното движение на Слънцето спрямо тях. Това относително движение на Слънцето ще кара звездите към апекса видимо да се разбягват, а при антиапекса – да се доближават. Подобно на дърветата от двете страни на пътя в прав участък при пътуване.

Така е определено, че слънчевият апекс е в съзвездието Херкулес и има екваториални координати

Рекстанцензия α = 17 h 40 m

Деклинация δ = 21˚

Слънчевият антиапекс е в съзвездието Заек.

Слънцето се движи спрямо близките звезди със скорост 15,5 км/сек по посока на съзвездието Херкулес.
31.

Галактична година

Заедно с близките звезди Слънцето следва въртенето на Галактиката като цяло и се движи по посока на съзвездието Лебед със скорост от 250 км/сек.

Намирайки се на около 10 Кпс от центъра на Галактиката, Слънцето прави един пълен оборот около него за 200-250 милиона години. Това е 1 галактична година. Точната стойност се приема за близо 220 млн. години

Слънцето и Слънчевата система са започнали да се формират преди 4,5 млрд. години. Може да се пресметне, че оттогава досега за нашата система са изминали 21 галактични години. Сега тече 22-рата галактична година.

Въртенето на Галактиката като цяло зависи от разпределението на масите в обема й:

ако масите са равномерно разпределени в целия й обем, въртенето й трябва да като на твърдо тяло – с еднаква ъглова скорост ω и линейна скорост υ, зависеща от отдалечеността на обекта от центъра на галактиката υ = r . ω.

ако по-голямата част от масата на Галактиката е съсредоточена в центъра, звездите извън него трябва да се движат по законите на Кеплер ъгловата скорост да намалява с отдалечаване от центъра

Оказва се, че наистина ъгловата скорост намалява с отдалечаване от центъра на Галактиката, но с по-малка скорост, отколкото изискват законите на Кеплер. Това важи за звездите от покрайнините на Галактиката. До разстоянието, на което е Слънцето може да се приеме, че обектите се движат около галактичния център по законите на въртене на твърдо тяло. Там равномерно разпределена е само 20% от масата на Галактиката, която се счита, че общо възлиза на 1,4.10*11 маси на Слънцето.

Установено е също така, че спиралните ръкави се въртят като перките на витло – като твърдо тяло, а обектите между спиралите – по законите на Кеплер

34.

Звездните населения според Бааде били два типа:

Както личи по характеристиката на звездните населения, Бааде е заложил на еволюционния критерий.

Както личи по характеристиката на звездните населения, Бааде е заложил на еволюционния критерий.

Друг изследовател на звездите и обектите в галактиките Кукаркин ги разделя според пространственото движение, т.е по кинетични признаци. Той въвежда термините подсистеми:

Сега галактичните обекти е прието да се характеризират с 5 подсистеми:

Тези подсистеми имат смисъл при изясняване еволюцията на самата галактика.

Инфрачервено изображение на Млечния път

40.

Млечният път във всевъзможни дължини на електромагнитния спектър, които дават информация за разположението на:

Що се отнася до еволюцията на галактичните структури, групирането в подсистеми улеснява проследяването й.

Както сочат наблюденията на другите галактики процесът на звездообразуване не протича с еднакъв темп. Съдейки по наличието на звезди с различно съдържание на тежки елементи в състава им, руснаците Марсаков и Сухов през 1976-8 г. говорят за 3 групи звезди по този признак, което би могло да означава, че в Галактиката е имало поне 3 етапа на бурно звездообразуване.

Съдейки по възрастта на най-старите звезди, ясно е Галактиката е на преклонната възраст от поне 10 млрд години.

За изясняване еволюцията на Галактиката като цяло има смисъл подробното изучаване на нейната структура.

44.

Карта на Млечния път, мъглявини, звездни купове към центъра на Галактиката в Стрелец.

Звездната плътност в околностите на Слънцето е средно 1 звезда в 10 куб. парсека или 0,1 звезда на куб. парсек, а към центъра на Галактиката достига до 3 звезди в куб.парсек.

Най-яркият участък от Млечния път се проектира в съзвездието Стрелец на границата със Скорпион. Тук множество стари звезди образуват т.н. Голям звезден облак в Стрелец, който е видимата част от централното сгъстяване или балджа на Галактиката.

Ъгловите размери на балджа са 28º х 18º от небето или 4,8 х 3,1 Кпс в пространството.

По-голямата част от балджа е закрита от тъмни прахови облаци, чието поглъщане на светлина достига до 25 зв.величини.
47.

Ядрото на Галактиката е обект на усилено изучаване с най-мощните модерни астрономически уреди във всевъзможни дължини на вълните. Откритията през последните години са наистина вълнуващи.

University of California, San Diego, Center for Astrophysics&Space Sciences

Това радиоизображение е на дължина на вълната 0,92 м или 330 MHz и обхваща централния район на Галактиката с площ 4°х4°, което е с пространствен размер от 2 000 св.г.

Самият център е обозначен с Sgr А (Sagitarius A) – звезден куп от формиращи се звезди, обвити в газ. Такива са обектите с обозначения Sgr на по-големи разстояния. Виждат се светли арки от газ, явно увлечени от силно магнитно поле с обозначения Arc, а с SNR са отбелязани най-масивните звезди вече избухнали като свръхнови.

Радионаблюденията дават още видимост на пръстен от газ и прах, в който са потопени обектите от този обширна типична област на звездообразуване на разстояние от 5 до 25 св.г. от купа в центъра, както и ударни вълни от свръхновите, потоци изхвърлен газ от центъра, следващи магнитните силови линии на разстояние 60 св.г.
49.

Тази радиодъга е структура близо до центъра на Галактиката. Дългите успоредни лъчи в горната част на това радиоизображение е именно радиодъгата. Тя е свързана с центъра на Галактиката със странни извити влакна, подобни на арки. Яркият радиоизточник долу вдясно е дискът около масивната черна дупка в центъра на Галактиката, нарича се Стрелец А* (Srg А* ). Една от хипотезите, обясняващи наличието на радиодъгата и арките над нея е, че тя съдържа гореща плазма, течаща по магнитните силови линии. С това може да се обясни геометрията на арковидната структура. Изображенията, получени неотдавна от рентгеновата обсерватория “Чандра”, свидетелстват за сблъсък на плазмата с студен газ около нея.

Галактично магнитно поле

През 1949 г. след откриване на поляризацията на светлината от междузвездната среда било направено предположение, че в Галактиката има глобално магнитно поле около 1/100 000 ерстеда, което ориентира прашинките в едно направление. Всяка частица се върти спираловидно около магнитна силова линия.

Космически лъчи

В близост до Земята са регистрирани космически лъчи с огромна енергия, идващи почти в еднакви количества от всички посоки. Това е т.н. твърдо лъчение .През 1949 г. се установява състава на космическите лъчи извън земната атмосфера и е дадена оценка на плътността на енергията им, която се оказала колкото плътността на енергия на звездите. Основната част от енергията им се пада на протоните. На електронната съставяща се пада около 1/100 от общата енергия, а на ядрата на по-тежките елементи – още по-малко.

И така, освен от Слънцето или т.н. меко лъчение, Земята приема и твърдото лъчение от далечните звезди. Двете съставки на космическото лъчение – слънчевото и звездното са обратно пропорционални една на друга. В години на максимум на слънчева активност, когато до Земята достига по-голямо количество меко лъчение от активните процеси на Слънцето, твърдото лъчение се екранира и е по-слабо доловимо.
50.

Астрономите откриха пръстеновидна структура от високоенергийни частици, излъчващи интензивно рентгенови лъчи на 20 св.г. от синия звезден куп в центъра на Галактиката.

Изображението вляво е получено в рентгенови от орбиталната рентгенова обсерватория XMM-Newton, вдясно е изображение на кълбовидния куп във видими лъчи, получено от орибталния телескоп Hubble.

Твърде е вероятно този енергиен пръстен да е акреционен диск около черна дупка с междинна маса.

Изображение на същата централна област на Галактиката в инфрачервени лъчи позволява да се определи масата на веществото в обем от 1 рс на около 2 млн маси на Слънцето. Това означава, че звездите от купа са на разстояние само 1000 а.е. една от друга, което би означавало, че на всеки милион години трябва да има поне по един сблъсък между тях.

Наблюденията в рентгеновия и гама-диапазони показват характерния профил на излъчване от областта с черна дупка, тясна звездна система или свръхнова. Бързите пространствени движения на звездите от купа в центъра с около 1000 км/сек, струите свръхбързи потоци вещество и другите активни процеси тук се интерпретират като инициирани от наличието на свръхмасивна черна дупка с маса поне 2,5 млн пъти повече от слънчевата маса,която постоянно пълнее от погълнатия газ, превръщайки 1% ежегодно от масата му в гравитационна енергия. Този най-енергиен източник в центъра на Галактиката е много близо до звездния куп и е с обозначение Sgr А*. В диапазона 0,3-2,5 нанометра в рентгеновия диапазон по мощност е равно на излъчването на хиляди Слънца в целия електромагнитен спектър.

51.

Това е изображение на обекта Sagittarius А*, получено на честота 86 GHz. Бялото петно в центъра е мястото на свръхмасивната черна дупка, до която ни делят 26 000 св.г.

ВТОРА ЧЕРНА ДУПКА С МЖДИННА МАСА В ЦЕНТЪРА НА ГАЛАКТИКАТА

Робърт Брит, 15 ноември 2004

Новооткритият обект много близо до центъра на Млечния път е черна дупка с междинна маса от порядъка на 1300 маси на Слънцето – това е интерпретацията на това изображение, получено с големите телескопи на Хаваите и Чили. Ако този обект наистина се окаже черна дупка от по-нататъшните изследвания, то това ще е първата открита черна дупка – строителните тухлични, от които при сливане се получават свръхмасивните черни дупки с милиони маси на Слънцето, за чието съществуване отдавна се предполагаше.

Новооткритият обект е с обозначение GCIRS 13E и е на разстояние само 1,5 св.г. от свръхмасивната черна дупка в центъра на Галактиката – много по-близо, отколкото е Слънцето до звездните си съседи /4,5 св.г./.

Наблюдават се и 7 звезди, обикалящи със скорост от 280 км/сек около черната дупка, всяка с маса 40 маси на Слънцето.

Някъде към 70-те години на ХХ век се считало, че всичко що се касае до структурата на Галактиката вече е изяснено. Резултатите от изследванията на пространствените движения на звездите и Слънцето; данните за другите галактики водели до извода, че видимият диск на Галактиката се простира до 15 Кпс от центъра й или диаметърът на диска възлиза на 30 Кпс.

Първото съмнение, че всичко по този въпрос е ясно било изследването на неутралния водород в съседната галактика М 31 в Андромеда. Странното било, че бил открит газ на голямо разстояние от центъра й, при това скоростта му на движение оставала постоянна. Дифузното вещество имало поведението на въртене на твърдо тяло. Това можело да означава само едно – че нещо извън него го притиска и не му позволява да изтече, да се разсее извън галактиката. Но това е нещо, което не излъчва. Така възниква идеята за наличието на скрита маса или тъмно вещество в галактиките и Вселената.

Изследването на галактиките през 80-те години създало доказало, че наистина няма галактика, чиято маса възлиза единствено на светещите звезди и видимите обекти в нея. Именно тази невидима маса вещество на галактиките била наречена корона или външно хало.

54.

Вземайки предвид наличието на тъмното вещество, оценките за размерите на нашата Галактика вече не са 100 000 св.г. или 30 Кпс диаметър на диска, а поне
300 000 св.г. или90-100 Кпс. Масата може да се окаже с цял порядък повече от 200 милиарда слънчеви маси.
55.

“...излиза, че по-голямата част от Вселената е ненаблюдаема. Това, което виждаме е само част от айсберта – върха му. Грандиозните спирални галактики са само скелети на огромни тайнствени призраци.”

През 1973 г. Острайкер и Пиблс доказват, че гравитацията не може да уравновеси въртенето на неустойчиви образувания от диска.

През 1975 г. Хол доказва, че галактиките с диск са устойчиви образувания, ако поне половината от масата е съсредоточена в невъртяща се сферична област около ядрото, наречена вътрешно хало с радиус поне 10-15 Кпс. Такава маса вещество не отговаря на наблюдаемата и наличието й е още по-спорно отколкото наличието на външно хало.
57.

Произход на спиралните ръкави

Спираловидните галактики като нашата се въртят по-бързо от другите галактики и аналогията със спираловидно изтичаща вода през отвор се натрапва. Сега тази аналогия като че ли е още по-пълна. В ядрата на повечето от изучените спирални галактики са открити масивни черни дупки.

Откритието, че живеем в такава галактика дошло през 60-те години на миналия век, когато радиотелескопи били насочени към небето. Изследвайки радиоизлъчването на неутралния водород на дължина на вълната 21 см по цялото небе било разкрито наличието на места на по-голяма негова концентрация – части от спирални структури.

Произходът, причината за съществуване на спирални ръкави дълго не заставал като проблем за изучаване, докато не било изчислено, че спиралите всъщност би трябвало да са много по-неустойчиви образувания – далеч по-малко същестуващи в сравнение с възрастта на самата галактика.

Модел на въртенето на спирална галактика и поведението на спиралните ръкави – те са неустойчиви образувания, съществуващи най-много до 2-3 оборота на галактиките.

59.

3d изображение на неутралния водород НІ в Галактиката

асиметрия в разпределението на масите в балджа или да са вътрешно присъщи за една отделна галактика.

Може да възникват и под действие на гравитационни приливни ефекти при взаимодействащи си галактики – външно въздействие спрямо дадената галактика.

60.