Misterul Căii Lactee a bântuit oamenii timp de mai multe secole. În miturile și legendele multor popoare ale lumii, a fost numit Drumul Zeilor, podul misterios al Stelelor care duce spre ceruri, râul magic ceresc umplut cu lapte divin. Se crede că el a fost cel care a vrut să spună când basmele rusești vorbeau despre un râu de lapte cu bănci de jeleu. Iar locuitorii din Hellasul antic l-au numit Galaxias kuklos, ceea ce înseamnă „cerc de lapte”. De aici vine cuvântul Galaxy, cunoscut astăzi.
În orice caz, Calea Lactee, ca tot ce se poate vedea pe cer, a fost considerată sacră. El a fost venerat, s-au construit temple în cinstea lui. Apropo, puțini oameni știu că arborele pe care îl decoram pentru Anul Nou nu este altceva decât un ecou al acestor culturi străvechi, când Calea Lactee părea strămoșilor noștri axa Universului, Arborele Lumii, pe ramurile invizibile ale cărora fructele stelelor copt. În noaptea de Revelion Calea Lactee „stă” pe verticală, ca un trunchi care se ridică de la orizont. De aceea, în imitația copacului ceresc, care dă roșu veșnic, pomul pământesc a fost îmbrăcat la începutul noului ciclu anual. Ei credeau că acest lucru dă speranță pentru o recoltă viitoare și favoarea zeilor.
Care este Calea Lactee, de ce strălucește și strălucește neuniform, apoi curge de-a lungul unui canal larg, apoi brusc se împarte în două brațe?
Istoricul științific al acestei probleme poate fi numărat cel puțin 2.000 de ani. Așadar, Platon a numit Calea Lactee o cusătură care leagă emisferele cerești, Democrit și Anaxagoras au spus că a fost luminată de stele și Aristotel a explicat-o prin perechi luminoase situate sub Lună. A fost o altă sugestie, făcută de poetul roman Marcus Manilius: poate că Calea Lactee este strălucirea fuziunii micilor stele. Cât de aproape era de adevăr. Dar era imposibil să-l confirme observând stelele cu ochiul liber.
Misterul Căii Lactee a fost dezvăluit abia în 1610, când celebrul Galileo Galilei și-a îndreptat primul telescop spre el, prin care a văzut „un imens grup de stele” care se îmbină într-o dungă solidă albă pentru ochiul liber. Galilei a fost uimit, și-a dat seama că eterogenitatea, chiar și structura zdrobită a benzii albe este explicată prin faptul că este formată din multe ciorchini de stele și nori întunecați. Combinația lor creează o imagine unică a Căii Lactee. Cu toate acestea, de ce stelele slabe sunt concentrate într-o bandă îngustă, era imposibil de înțeles la acea vreme.
În mișcarea stelelor din Galaxie, oamenii de știință disting fluxuri stelare întregi. Stelele din ele sunt conectate între ele. Nu confundați fluxurile stelare cu constelațiile, ale căror contururi pot fi adesea un simplu joc al naturii și reprezintă un grup conectat doar atunci când sunt observate din sistemul solar. De fapt, se întâmplă ca în aceeași constelație să existe stele aparținând unor fluxuri diferite. De exemplu, în binecunoscuta găleată Ursa Major (cea mai vizibilă figură a acestei constelații), doar cinci stele din mijlocul găleții aparțin unui singur flux, primul și ultimul dintr-o figură caracteristică dintr-un alt flux. Și în același timp, în același flux cu cele cinci stele din mijloc, se află faimosul Sirius - cea mai strălucitoare stea din cerul nostru, aparținând unei constelații complet diferite.
Un alt explorator al Căii Lactee a fost William Herschel în secolul al XVIII-lea. Ca muzician și compozitor, a fost implicat în știința stelelor și a confecționării telescopurilor. Ultima dintre ele cântărea o tonă, avea un diametru oglindă de 147 centimetri și o lungime a conductei de 12 metri. Cu toate acestea, majoritatea descoperirilor sale, care au devenit o recompensă naturală pentru sârguință, Herschel a făcut cu un telescop jumătate din dimensiunea acestui gigant.
Una dintre cele mai importante descoperiri, cum a numit-o însuși Herschel, a fost Marele Plan al Universului. Metoda pe care a aplicat-o s-a dovedit a fi un număr simplu de stele din câmpul vizual al telescopului. Și, în mod natural, au fost găsite diferite numere de stele în diferite părți ale cerului. (Existau mai mult de o mie de părți ale cerului unde erau numărate stelele.) Pe baza acestor observații, Herschel a concluzionat că forma Căii Lactee era deja o insulă stelară din Univers, din care face parte și Soarele. A desenat chiar și un desen schematic, care arată că sistemul nostru stelar are o formă alungită neregulată și seamănă cu o piatră de moară uriașă. Ei bine, din moment ce această piatră de moară înconjoară lumea noastră cu un inel, atunci, în consecință, Soarele se află în interiorul ei și este situat undeva aproape de partea centrală. Așa a pictat Herschel,iar această idee a supraviețuit în mintea oamenilor de știință aproape până la mijlocul secolului trecut.
Video promotional:
Pe baza concluziilor lui Herschel și ale urmașilor săi, s-a dovedit că Soarele are o poziție centrală specială în Galaxie, numită Calea Lactee. Această structură era oarecum similară cu sistemul geocentric al lumii, adoptat înainte de epoca copernicană, cu singura diferență că mai devreme Pământul era considerat centrul Universului, iar acum este Soarele.
Și totuși, a rămas neclar dacă există alte stele în afara insulei stelare, altfel Galaxia noastră? Telescoapele lui Herschel au făcut posibilă apropierea de rezolvarea acestui mister. Oamenii de știință au descoperit multe pete de ceață slabe pe cer și au investigat cele mai strălucitoare dintre ele. Văzând că unele dintre petele solare se dezintegrează în stele, Herschel a făcut concluzia îndrăzneață că acestea nu sunt altceva decât alte insule stelare, precum Calea Lactee a noastră, doar foarte îndepărtate. Atunci a propus, pentru a evita confuzia, să scrie numele Lumii noastre cu majusculă, iar restul cu litere mici. Același lucru s-a întâmplat și cu cuvântul Galaxy. Când o scriem cu majusculă, ne referim la Calea Lactee, când cu minuscule - toate celelalte galaxii. Astăzi, astronomii numesc Calea Lactee „râul laptelui” vizibil pe cerul nopții și întreaga noastră Galaxie,format din sute de miliarde de stele. Astfel, acest termen este folosit în două simțuri: într-unul - când vorbim despre stelele din cerul Pământului, în celălalt - atunci când discutăm despre structura Universului.
Oamenii de știință explică prezența ramurilor spiralate în Galaxie prin valuri gigantice de compresie și rarefierea gazelor interstelare care se deplasează de-a lungul discului galactic. Datorită faptului că viteza orbitală a Soarelui a coincis aproape cu viteza undelor de compresie, aceasta a rămas în fața frontului de undă timp de câteva miliarde de ani. Această circumstanță a avut o importanță deosebită pentru apariția vieții pe Pământ.
Brațele în spirală conțin multe stele de mare luminozitate și masă. Și dacă masa unei stele este mare, de aproximativ zece ori masa Soarelui, o soartă de neînvins îl așteaptă, sfârșind într-o catastrofă cosmică grandioasă - o explozie numită explozie supernova. În acest caz, flacăra este atât de puternică încât această stea strălucește ca toate stelele Galaxiei combinate. Astronomii înregistrează adesea astfel de catastrofe în alte galaxii, dar acest lucru nu s-a întâmplat la noi în ultimele câteva sute de ani. Când explodează o supernovă, se generează un val puternic de radiații dure care poate distruge toată viața pe drum. Poate tocmai datorită poziției unice din Galaxia, civilizația noastră a reușit să se dezvolte într-o asemenea măsură încât reprezentanții săi încearcă să-și cunoască insula stelară. Se dovedeștecă posibilii frați în minte nu pot fi căutați decât în „unghiuri” galactice liniștite ca ale noastre.
Studiile asupra nebuloasei Andromeda au jucat un rol important în înțelegerea structurii galaxiei „proprii”. Petele de ceață pe cer sunt cunoscute de mult timp, dar erau considerate fie petice care s-au despărțit de Calea Lactee, fie fuzionează într-o masă solidă de stele îndepărtate. Dar una dintre aceste pete, cunoscută sub numele de nebuloasa Andromeda, a fost cea mai strălucitoare și mai atrăgătoare atenție. A fost comparat atât cu un nor luminos, cât și cu o flacără de lumânare, și un astronom chiar a crezut că în acest loc cupola de cristal a cerurilor este mai subțire decât în altele, iar lumina Împărăției lui Dumnezeu se revarsă pe ea către Pământ.
Nebula Andromeda este cu adevărat o priveliște spectaculoasă. Dacă ochii noștri ar fi mai sensibili la lumină, ni s-ar părea nu ca o mică ceață alungită de ceață, undeva în sfertul discului lunar (aceasta este partea sa centrală), ci ca o formațiune de șapte ori mai mare decât luna plină. Dar asta nu este tot. Telescoapele moderne văd nebuloasa Andromeda în așa fel încât să se încadreze până în 70 de luni lungi în zona sa. A fost posibil să înțelegem structura nebuloasei Andromeda doar în anii 20 ai secolului trecut. Acest lucru a fost realizat folosind un telescop cu diametrul oglinzii de 2,5 m de astrofizicianul american Edwin Hubble. El a primit imagini în care a dat dovadă, acum nu mai exista nicio îndoială, o insulă uriașă, formată din miliarde de stele - o altă galaxie. Iar observarea stelelor individuale din nebuloasa Andromeda ne-a permis să rezolvăm o altă problemă - să calculăm distanța până la ea. Cert este că în Univers există așa-numitele Cefeide - stele variabile, care pulsează datorită proceselor fizice interne care își schimbă luminozitatea. Aceste modificări apar cu o anumită perioadă: cu cât este mai lungă perioada de timp, cu atât este mai mare luminozitatea cefeidului - energia eliberată de stea pe unitatea de timp. Și de la ea puteți determina distanța până la stea. De exemplu, cefeidele găsite în nebuloasa Andromeda au făcut posibilă determinarea distanței până la ea. S-a dovedit a fi uriaș - 2 milioane de ani-lumină. Cu toate acestea, aceasta este doar una dintre galaxiile cele mai apropiate de noi, dintre care, după cum s-a dovedit, există multe mari în Univers.cu cât luminozitatea cefeidului este mai mare - energia eliberată de stea pe unitatea de timp. Și de la ea puteți determina distanța până la stea. De exemplu, cefeidele găsite în nebuloasa Andromeda au făcut posibilă determinarea distanței până la ea. S-a dovedit a fi uriaș - 2 milioane de ani-lumină. Cu toate acestea, aceasta este doar una dintre galaxiile cele mai apropiate de noi, dintre care, după cum s-a dovedit, există multe mari în Univers.cu cât luminozitatea cefeidului este mai mare - energia eliberată de stea pe unitatea de timp. Și de la ea puteți determina distanța până la stea. De exemplu, cefeidele găsite în nebuloasa Andromeda au făcut posibilă determinarea distanței până la ea. S-a dovedit a fi uriaș - 2 milioane de ani-lumină. Cu toate acestea, aceasta este doar una dintre galaxiile cele mai apropiate de noi, dintre care, după cum s-a dovedit, există multe mari în Univers.
Cu cât telescoapele au devenit mai puternice, cu atât sunt mai clare opțiunile pentru structura galaxiilor observate de astronomi, care s-au dovedit a fi foarte neobișnuite. Printre ele se numără cele așa-numite neregulate, care nu au o structură simetrică, sunt eliptice și există cele spiralate. Aici par a fi cele mai interesante și misterioase. Imaginează-ți un miez strălucitor din care ies ramuri spirale strălucitoare. Există galaxii în care miezul este mai pronunțat, în timp ce ramurile domină în altele. Există, de asemenea, galaxii în care ramurile nu ies din miez, ci dintr-un pod special - bara.
Deci, la ce tip de calea noastră lactee aparține? La urma urmei, fiind în interiorul Galaxiei, este mult mai dificil să înțelegi structura ei decât să observi din lateral. Natura în sine a ajutat să răspundă la această întrebare: galaxiile în raport cu noi sunt „împrăștiate” în diverse poziții. Unii îi putem vedea din margine, alții „plane”, iar alții din unghiuri diferite.
Multă vreme, s-a crezut că cea mai apropiată galaxie de la noi este Marele Magellanic Cloud. Astăzi se știe că nu este așa. În 1994, distanțele cosmice au fost măsurate mai precis și o galaxie pitică din constelația Săgetător a preluat conducerea. Cu toate acestea, destul de recent această afirmație a trebuit, de asemenea, revizuită. Un vecin și mai apropiat al galaxiei noastre a fost descoperit în constelația Canis Major. Se află la doar 42 de mii de ani lumină de centrul Căii Lactee.
În total, sunt cunoscute 25 de galaxii care alcătuiesc așa-numitul sistem local, adică o comunitate de galaxii legate direct între ele de forțele gravitaționale. Sistemul local al galaxiilor este de aproximativ trei milioane de ani-lumină. Pe lângă Calea Lactee și sateliții noștri, Sistemul local include și Nebula Andromeda, cea mai apropiată galaxie gigantă cu sateliții săi și o altă galaxie spirală din constelația Triangulum. Ea este transformată la noi „plat”. Dominează sistemul local, desigur, Nebula Andromeda. Este de o dată și jumătate mai masivă decât Calea Lactee.
Dacă Cefeidele nebuloasei Andromeda au făcut posibil să înțeleagă că este mult dincolo de Galaxia noastră, studiul unor cefeide mai apropiate a făcut posibilă determinarea poziției Soarelui în interiorul Galaxiei. Pionierul de aici a fost astrofizicianul american Harlow Shapley. Unul dintre obiectele de interes ale acestuia erau grupările de stele globulare, atât de dense încât miezul lor se contopește într-o strălucire solidă. Regiunea cea mai bogată în grupuri globulare este localizată în direcția constelației zodiacale Săgetător. Sunt cunoscute și în alte galaxii, iar aceste grupuri sunt întotdeauna concentrate în apropierea nucleelor galactice. Dacă presupunem că legile pentru Univers sunt aceleași, putem concluziona că Galaxia noastră ar trebui aranjată într-un mod similar. Shapley a găsit Cefeide în grupurile sale globulare și a măsurat distanța față de acestea. S-a doveditcă Soarele nu este deloc situat în centrul Căii Lactee, ci la periferia sa, s-ar putea spune, într-o provincie stelară, la o distanță de 25 de mii de ani lumină de centru. Așadar, pentru a doua oară după Copernic, ideea poziției noastre privilegiate speciale în Univers a fost dezbătută.
Dându-și seama că ne aflăm la periferia Galaxiei, oamenii de știință au devenit interesați de centrul acesteia. Ca și alte insule stelare, era de așteptat să aibă un nucleu din care ies ramuri spiralate. Le vedem ca fâșia strălucitoare a Căii Lactee, dar - vedem din interior, de la margine. Aceste ramuri spiralate, care se proiectează unul pe celălalt, nu ne permit să înțelegem câte sunt și cum sunt aranjate. Mai mult decât atât, nucleele altor galaxii strălucesc. Dar de ce această strălucire nu este vizibilă în galaxia noastră, este posibil să nu aibă miez? Soluția a venit din nou datorită observațiilor celorlalți. Oamenii de știință au observat că în nebuloasele spiralate, tipului căruia i s-a atribuit și Galaxia noastră, este clar un strat întunecat. Aceasta nu este altceva decât o acumulare de gaz interstelar și praf. Ei au fost cei care au permis să răspundă la întrebare - de ce nu ne vedem propriul nucleu:sistemul nostru solar este situat exact într-un astfel de punct al galaxiei, încât norii uriași întunecați blochează miezul pentru un observator de pe Pământ. Acum putem răspunde la întrebarea: de ce Calea Lactee se bifurcă în două brațe? După cum s-a dovedit, partea sa centrală este întunecată de nori puternici de praf. De fapt, există miliarde de stele în spatele prafului, inclusiv centrul galaxiei noastre.
Studiile au arătat că, dacă norul de praf nu ne-ar deranja, pământenii ar observa un spectacol grandios: un elipsoid uriaș strălucitor al miezului cu nenumărate stele ar ocupa o suprafață de peste o sută de luni pe cer.
Telescoapele care funcționează în astfel de intervale din spectrul radiațiilor electromagnetice cu care scutul de praf nu interferează a ajutat să vadă miezul galactic din spatele acestui nor de praf. Dar majoritatea acestor emisii sunt prinse de atmosfera Pământului, de aceea, în stadiul actual, astronautica și astronomia radio joacă un rol esențial în cunoașterea galaxiei. S-a dovedit că centrul Căii Lactee strălucește bine în domeniul radio. Oamenii de știință au fost interesați în special de așa-numita sursă radio Sagetatorul A * - un obiect din Galaxie care emite în mod activ undele radio și razele X. Astăzi se poate considera de fapt dovedit că în constelația Săgetătorului există un obiect spațial misterios - o gaură neagră supermasivă. Se estimează că masa sa poate fi egală cu masa de 3 milioane de sori. Acest obiect de densitate monstruoasă are un câmp gravitațional atât de puternic,că nici lumina nu poate scăpa de ea.
În mod firesc, gaura neagră în sine nu strălucește în nicio gamă, dar materia care se încadrează pe ea emite raze X și vă permite să găsiți locația „monstrului” cosmic. Adevărat, radiația Săgetătorului A * este mai slabă decât cea întâlnită în nucleele altor galaxii. Poate că acest lucru se datorează faptului că căderea materiei nu se realizează intensiv, dar când apare, se înregistrează un fulger de radiații cu raze X. Odată ce luminozitatea obiectului Săgetătorul A * a crescut literalmente în câteva minute - acest lucru este imposibil pentru o formațiune mare. Prin urmare, acest obiect este compact și poate fi doar o gaură neagră. Apropo, pentru a transforma Pământul într-o gaură neagră, trebuie să fie comprimat la dimensiunea unei cutii de chibrituri.
În general, multe surse variabile de raze X au fost descoperite în centrul galaxiei noastre, care sunt posibile găuri negre care se grupează în jurul celei supermasive centrale. Aceștia sunt urmăriți de observatorul spațial american de raze X „Chandra”.
O altă confirmare a prezenței unei găuri negre supermasive în centrul miezului galaxiei noastre a fost oferită de studiul mișcării stelelor situate în imediata vecinătate a miezului. Astfel, în raza infraroșu, astronomii au reușit să observe mișcarea unei stele care a alunecat din centrul nucleului la o distanță neglijabilă pe o scară galactică: doar de trei ori mai mică decât raza orbitei lui Pluto. Parametrii orbitei mișcării acestei stele indică faptul că este localizat în apropierea unui obiect invizibil compact cu un câmp gravitațional monstruos. Aceasta poate fi doar o gaură neagră și una super-masivă. Cercetările ei sunt în desfășurare.
Există informații surprinzător de puține despre structura brațelor spiralate ale galaxiei noastre. Prin apariția Căii Lactee, se poate judeca doar că Galaxia are forma unui disc. Și numai cu ajutorul observațiilor despre radiațiile hidrogenului interstelar - elementul cel mai abundent din Univers - a fost posibil să reconstruiască într-o oarecare măsură tabloul brațelor Căii Lactee. Acest lucru a devenit din nou posibil datorită unei analogii: în alte galaxii, hidrogenul este concentrat chiar de-a lungul brațelor spiralate. Există, de asemenea, regiuni de formare de stele - multe stele tinere, ciorchini de praf și gaz - nebuloase de gaz și praf.
În anii 50 ai secolului trecut, oamenii de știință au reușit să realizeze o imagine a distribuției norilor de hidrogen ionizat în vecinătatea galactică a Soarelui. S-a dovedit că există cel puțin trei zone care ar putea fi identificate cu brațele spiralate ale Căii Lactee. Unul dintre ei, cel mai apropiat de noi, oamenii de știință au numit brațul Orion-Cygnus. Cel mai departe de noi și, în consecință, aproape de centrul Galaxiei se numește brațul Săgetător-Carina, iar cel periferic, brațul Perseus. Dar cartierul galactic explorat este limitat: praful interstelar absoarbe lumina stelelor îndepărtate și a hidrogenului, astfel încât devine imposibil de înțeles desenul suplimentar al ramurilor spiralate.
Cu toate acestea, acolo unde astronomia optică nu poate ajuta, radiotelescoapele vin în salvare. Se știe că atomii de hidrogen emite la o lungime de undă de 21 cm. Asta a fost radiația pe care astrofizicianul olandez Jan Oort a început să o prindă. Poza primită în 1954 a fost impresionantă. Brațele spiralate ale Căii Lactee puteau fi urmărite acum pe distanțe mari. Nu mai exista nici o îndoială: Calea Lactee este un sistem de stele în spirală similar cu nebuloasa Andromeda. Cu toate acestea, nu avem încă o imagine detaliată a modelului spiral al Căii Lactee: ramurile sale se contopesc între ele și este foarte dificil să se determine distanța față de ele.
Astăzi se știe că Galaxia noastră este un sistem stelar uriaș, care include sute de miliarde de stele. Toate stelele pe care le vedem deasupra unei nopți limpezi aparțin galaxiei noastre. Dacă am putea să ne mișcăm în spațiu și să privim Calea Lactee din lateral, privirea noastră ar apărea un oraș stelar, sub forma unui farfurie zburătoare uriașă, de 100 de mii de ani lumină. În centrul său, am observa o îngroșare vizibilă - o bară - cu 20 de mii de ani lumină în diametru, din care ramurile gigantice spiralate merg în spațiu.
În ciuda faptului că aspectul galaxiei sugerează un sistem plat, acest lucru nu este în întregime adevărat. Așa-numitul halo, un nor de materie rarefiată, se întinde în jurul său. Raza sa atinge 150 de mii de ani-lumină. În jurul bombonului central și al miezului se află numeroase stele globulare de stele roșii vechi, reci. Harlow Shapley i-a numit „scheletul corpului” al galaxiei noastre. Stelele reci alcătuiesc așa-numitul subsistem sferic al Căii Lactee, iar subsistemul său plat, cu alte cuvinte, brațele spiralate, este „tinerețea stelară”. Există multe stele strălucitoare, proeminente, de înaltă luminozitate.
Stelele tinere din planul galactic apar datorită prezenței acolo a unei cantități imense de praf și gaz. Se știe că stelele se nasc datorită comprimării materiei în norii de gaz și praf. Apoi, peste milioane de ani, stelele nou-născuților „umflă” acești nori și devin vizibili. Pământul și Soarele nu sunt centrul geometric al Lumii - sunt situate într-unul dintre colțurile liniștite ale galaxiei noastre. Și, se pare, această locație specială este ideală pentru apariția și dezvoltarea vieții.
De zece ani încoace, oamenii de știință au reușit să detecteze planete mari - dimensiunea lui Jupiter - în alte stele. Astăzi sunt cunoscuți aproximativ o sută și jumătate. Aceasta înseamnă că astfel de sisteme planetare sunt răspândite în Galaxie. Înarmați cu telescoape mai puternice, puteți găsi planete atât de mici precum Pământul, și pe ele, poate, frați în minte.
Toate stelele din Galaxy se mișcă pe orbitele lor în jurul miezului său. Soarele are propria sa orbită. Pentru a face o revoluție completă, Soarele are nevoie de nu mai puțin de 250 de milioane de ani, ceea ce este un an galactic (viteza Soarelui este de 220 km / s). Pământul a înconjurat deja centrul Galaxiei de 25-30 de ori. Înseamnă că este exact acești ani galactici.
Este foarte dificil să urmărești calea Soarelui prin Calea Lactee. Dar telescoapele moderne pot detecta și această mișcare. În special, pentru a determina modul în care aspectul cerului înstelat se schimbă atunci când Soarele se mișcă în raport cu stelele cele mai apropiate. Punctul spre care se mișcă sistemul solar se numește apex și este situat în constelația Hercules, la granița cu constelația Lyra.
