Александр Волков - 100 великих загадок астрономии

Протяженность нашей Галактики составляет около 100 тысяч световых лет, а средняя толщина галактического диска – около 3000 световых лет (толщина выпуклой его части – балджа – достигает 16 тысяч световых лет). Впрочем, в 2008 году австралийский астроном Брайан Генслер, проанализировав результаты наблюдений за пульсарами, предположил, что, возможно, галактический диск вдвое толще, чем принято считать.

Велика или мала наша Галактика по космическим меркам? Для сравнения: протяженность туманности Андромеды, ближайшей к нам крупной галактики, составляет примерно 150 тысяч световых лет.

В конце 2008 года исследователи установили методами радиоастрономии, что Млечный Путь вращается быстрее, чем предполагалось. Судя по этому показателю, его масса примерно в полтора раза выше, чем принято было считать. По различным оценкам, она варьируется от 1,0 до 1,9 триллиона солнечных масс. Опять же для сравнения: массу туманности Андромеды оценивают самое меньшее в 1,2 триллиона солнечных масс.

Итак, Млечный Путь не уступает по размерам туманности Андромеды. «Нам не стоит больше относиться к нашей Галактике как к младшей сестре туманности Андромеды», – отмечает астроном Марк Рейд из Смитсоновского центра астрофизики при Гарвардском университете. В то же время, поскольку масса нашей Галактике больше, чем предполагалось, сила ее притяжения также выше, а значит, возрастает и вероятность ее столкновения с другими галактиками, располагающимися поблизости от нас.

Наша Галактика окружена шаровидным гало, достигающим в поперечнике 165 тысяч световых лет. Астрономы иногда называют гало «галактической атмосферой». Оно содержит примерно полторы сотни шаровых скоплений, а также небольшое количество древних звезд. Все остальное пространство гало заполнено разреженным газом, а также темным веществом. Массу последнего оценивают примерно в триллион солнечных масс.

В спиральных рукавах Млечного Пути содержится громадное количество водорода. Именно здесь продолжаются зарождаться звезды. Со временем молодые звезды покидают рукава галактик и «переселяются» в галактический диск. Впрочем, самые массивные и яркие звезды живут очень недолго, поэтому не успевают удалиться от места своего рождения. Неслучайно рукава нашей Галактики так ярко светятся. Большая же часть Млечного Пути состоит из небольших, не очень массивных звезд.

Центральная часть Млечного Пути находится в созвездии Стрельца. Эта область окружена темными газопылевыми облаками, за которыми невозможно ничего увидеть. Лишь начиная с 1950-х годов, используя средства радиоастрономии, ученым удалось постепенно разглядеть то, что таится там. В этой части Галактики был обнаружен мощный радиоисточник, получивший название Стрелец А*. Как показали наблюдения, здесь сосредоточена масса, превосходящая массу Солнца в несколько миллионов раз. Самым приемлемым объяснением этого факта может быть лишь одно: в центре нашей Галактики находится черная дыра. Сейчас она по какой-то причине устроила себе передышку и не проявляет особой активности. Приток вещества сюда очень скуден. Возможно, со временем у черной дыры пробудится аппетит. Тогда она вновь станет поглощать окружившую ее пелену газа и пыли, и Млечный Путь пополнит список активных галактик. Возможно, что перед этим в центре Галактики начнут бурно зарождаться звезды. Подобные процессы, может быть, регулярно повторяются.

В 2010 году американские астрономы с помощью Космического телескопа имени Ферми, предназначенного для наблюдения за источниками гамма-излучения, обнаружили в нашей Галактике две загадочные структуры – два громадных пузыря, которые испускают гамма-излучение. Диаметр каждого из них составляет в среднем 25 тысяч световых лет. Они разлетаются из центра Галактики в северном и южном направлениях. Возможно, речь идет о потоках частиц, которые испустила когда-то черная дыра, расположенная посредине Галактики. Другие исследователи полагают, что речь идет о газовых облаках, взорвавшихся при зарождении звезд.

Вокруг Млечного Пути располагается несколько карликовых галактик. Самые известные из них – Большое и Малое Магеллановы Облака, которые связаны с Млечным Путем своего рода водородным мостом, огромным шлейфом газа, что тянется за этими галактиками. Он получил название «Магелланова потока». Его протяженность составляет около 300 тысяч световых лет. Наша Галактика постоянно поглощает ближайшие к ней карликовые галактики, в частности, галактику Сагитариуса, расположенную на расстоянии 50 тысяч световых лет от галактического центра.

Долгое время считалось, что Млечный Путь формировался постепенно. В 1962 году Олин Эгген, Дональд Линден-Белл и Аллан Сендедж предложили гипотезу, которая стала известна, как модель ELS (ее назвали по начальным буквам их фамилий). Согласно ей, на месте Млечного Пути когда-то медленно вращалось однородное облако газа. Оно напоминало шар и достигало в поперечнике примерно 300 тысяч световых лет, а состояло в основном из водорода и гелия. Под действием гравитации протогалактика сжалась и стала плоской; при этом ее вращение заметно ускорилось.

Почти два десятилетия эта модель устраивала ученых. Однако новые результаты наблюдений показали, что Млечный Путь не мог возникнуть так, как ему предписали теоретики.

Согласно этой модели, вначале образуется гало, а потом – галактический диск. Однако в диске тоже встречаются очень древние звезды, например, красный гигант Арктур, чей возраст более десяти миллиардов лет, или многочисленные белые карлики того же возраста.

И в галактическом диске, и в гало обнаружены шаровые скопления, которые моложе, чем допускает модель ELS. Очевидно, они поглощены нашей Галактикой позднее.

Многие звезды в гало вращаются в ином направлении, нежели Млечный Путь. Возможно, они тоже находились когда-то за пределами Галактики, но потом были втянуты в этот «звездный вихрь» – словно случайный пловец в водоворот.

В 1978 году Леонард Сирл и Роберт Цинн предложили свою модель становления Млечного Пути. Ее обозначили как «модель SZ». Теперь история Галактики заметно усложнилась. Еще недавно ее молодость, в представлении астрономов, описывалась столь же просто, как во мнении физиков – прямолинейное поступательное движение. Механика происходящего была отчетливо видна: имелось однородное облако; оно состояло лишь из равномерно разлившегося газа. Ничто своим присутствием не усложняло расчеты теоретиков.