Размер нашей галактики

• Галактики

Млечный Путь — это наша родная галактика, в которой расположена Солнечная система. Это гигантская спиральная галактика с перемычкой (баром), содержащая сотни миллиардов звёзд и огромное количество межзвёздного газа, пыли и тёмной материи.

Несмотря на то, что мы живём внутри неё, изучение её структуры и размеров представляет собой сложную задачу. Пространство между звёздами заполнено космической пылью, которая сильно поглощает свет, особенно в видимом диапазоне. Поэтому астрономам приходится использовать радио-, инфракрасные и рентгеновские методы наблюдений для того, чтобы «заглянуть» сквозь эту завесу и понять истинные масштабы Галактики.

Традиционные представления о размерах

Долгое время считалось, что диаметр диска Млечного Пути составляет около 100 000–120 000 световых лет, а его толщина — примерно 1 000 световых лет. Центральное утолщение (балдж) имеет диаметр около 12 000 световых лет и толщину до 3 000 световых лет.

Солнце находится на расстоянии примерно 25 000 световых лет от центра Галактики, в одном из спиральных рукавов — рукаве Ориона. Один полный оборот вокруг центра Галактики Солнце совершает за 200 миллионов лет, так называемый галактический год. За всё время своего существования (около 4,6 млрд. лет) Солнце совершило около 25 оборотов, то есть ему можно сказать — 25 галактических лет.

Строение галактики

Галактика состоит из следующих основных частей:

• Диск — плоская область, в которой находятся большинство звёзд, газ и пыль.
• Балдж — центральное шаровидное утолщение.
• Рукава — четыре основных спиральных рукава, закрученных от центра.
• Гало — разреженная сферическая область вокруг диска, содержащая шаровые звёздные скопления, коричневые карлики и другие объекты.

Внешний вид галактики напоминает небольшую стопку DVD-дисков с плотным резиновым шаром в центре. Однако именно в гало скрывается подлинная величина нашей галактики.

Новые данные: гало гораздо больше, чем считалось ранее

Одним из самых удивительных открытий последних лет стало осознание того, что наше гало — это не просто разреженная оболочка вокруг диска, а область, простирающаяся на миллионы световых лет от центра галактики.

Что такое гало?

Гало — это окружающая диск Галактики область, заполненная:

• старыми звёздами;
• шаровыми скоплениями;
• газовыми облаками;
• пылью;
• тёмной материей.

Его роль в структуре галактики долгое время недооценивалась. Но новые исследования показали, что гало может быть в десять раз больше самого диска.

Исследования с помощью космического телескопа Hubble

Американские учёные во главе с Джоном Стоком из университета в Боулдере, Колорадо, провели исследование, согласно которому гало нашей галактики может достигать более одного миллиона световых лет в диаметре. Это значит, что реальный физический объём Млечного Пути намного больше, чем ранее считалось.

Такие данные были получены благодаря анализу движения далёких звёзд, находящихся на удалении в сотни тысяч световых лет от центра галактики. Также было установлено, что облака газа и пыли, выброшенные из диска взрывами сверхновых, могут достигать таких расстояний и постепенно возвращаются обратно, участвуя в процессах формирования новых звёзд.

Общая масса Млечного Пути

Общая масса Млечного Пути оценивается в около 1 триллиона масс Солнца, и даже больше — до 10¹² масс Солнца. При этом:

• 90% этой массы приходится на тёмную материю — невидимое вещество, проявляющее себя только через гравитационное воздействие.
• 10% массы приходится на обычное вещество: звёзды, газ, пыль и другие известные формы вещества.

Однако последние исследования показывают, что обычного вещества в гало может быть значительно больше, чем предполагалось ранее. Например, масса газа и пыли в гало может быть сравнима с массой всех звёзд в диске.

Гравитосфера как возможное объяснение тёмной материи

Интересной гипотезой является идея о том, что гравитосфера галактики может быть тем самым недостающим элементом, который объясняет наблюдаемую скорость вращения звёзд на периферии галактики.

Что такое гравитосфера?

Гравитосфера — это физическая среда, связанная с любым массивным телом, плотность которой пропорциональна ускорению свободного падения. Для галактики эта среда может простираться на миллионы световых лет от центра.

Расчёт массы гравитосферы

По расчётам, в сфере радиусом один миллион световых лет с плотностью всего 10⁻²⁷ г/см³, общая масса гравитосферы будет составлять около 10¹² масс Солнца — то есть почти совпадать с общей массой Млечного Пути.

Это позволяет предположить, что гравитосфера может быть той самой «тёмной материей», которую искали астрофизики.

Значение новых данных

Открытие того, что галактика намного больше, чем считалось ранее, имеет колоссальное значение для понимания её эволюции и структуры.

Если гало Млечного Пути имеет диаметр до одного миллиона световых лет, то он включает в себя:

• газовые облака, выброшенные взрывами сверхновых;
• звёзды, удалённые на огромные расстояния;
• коричневые карлики и другие тёмные объекты;
• возможно, даже невидимые протозвёзды и протопланеты.

Кроме того, такие масштабы говорят о том, что в гало может происходить активный обмен веществом между внешними и внутренними областями галактики, и что формирование новых звёзд происходит не только внутри диска, но и за его пределами.

Количество звёзд и других объектов

Млечный Путь содержит:

• около 3×10¹¹ звёзд (300 миллиардов);
• более 100 миллиардов коричневых карликов, которые практически невозможно обнаружить обычными методами;
• протозвёзды и протопланеты, формирующиеся в потоках газа и пыли, движущихся к центру галактики;
• звёзды вне основного диска, чьи орбиты простираются на сотни тысяч световых лет.

Эти данные меняют наше понимание масштабов и массы Галактики и открывают новые горизонты в изучении её структуры и эволюции.