A Tejút a mi kozmikus otthonunk. 1. tétel: Felépítés és összetétel

Bolygónk lakójának szemszögéből néha nagyon nehéz meghatározni az Univerzumban elfoglalt helyzetét. Mindannyian tudjuk, hogy a Földön élünk - a Naprendszer egyik bolygóján, és mindenki tudja, hogy a Naprendszer a Tejútrendszerben található. De hogy mi a Tejútrendszer és hol élünk benne, az már nem köztudott. Ezért a következő néhány cikkben igyekszem bemutatni nektek - űrotthonunkat, legközelebbi csillagkörnyezetünket.

A Földről Tejút éjszaka egy fényes szórt fénysávot fogunk látni, amely horizonttól horizontig átszeli az eget. Nem fogjuk látni a funkciót spirálkaros korong - ehhez távol kell lennünk a Tejúttól, és oldalról kell néznünk. Ez olyan, mintha egy házat akarnánk lefotózni, miközben az egyik szobájában ülünk.

Már négyszáz éve Galilei megismerte a Tejútrendszer valódi természetét. A távcsövön keresztül nézve látta, hogy valójában az egész Tejút-sáv sűrű pontokkal rendelkező csillagokból állt. Az emberiségnek azonban még háromszáz évet kellett várnia, hogy megtudja a Tejútrendszer valódi méretét és szerkezetét.

Ezt csak nemrég tanultuk meg A Tejút egy lapított korongban elhelyezkedő csillagok halmaza, amelynek átmérője 100 XNUMX. fényévek. Természetesen azonnal meg kell jegyezni, hogy a Tejút nemcsak csillagokból áll, hanem róluk is. gáz, por szintén. Önmagukban a csillagok, a por és a gáz a Tejútrendszer tömegének mindössze 10%-át teszik ki, a többi még titokzatos és feltáratlan sötét anyag.

A galaxis szerkezete

Úgy tűnik, a legegyszerűbb módja annak újraalkotásának, ha megmérjük az azt alkotó csillagok távolságát és helyzetét. Ez azonban nem a legkönnyebb feladat, hiszen a csillagok által kibocsátott látható sugárzást erősen szétszórja és elnyeli a töltőpor. csillagközi tér. A terepen végzett megfigyelések erre sokkal alkalmasabbak. infravörös közelében - ekkor a sugárzás sokkal kisebb mértékben szóródik a porszemcséken, aminek köszönhetően a csillagászok tisztább képet kapnak Tejút (2).

2. A Tejút, infravörösen fényképezve. Néhány csillagát beborító por már nem látszik a fotón.

Na FOT. 3 jól látható, hogy az anyag, amelyből a Tejút épül, lapított korong formájában helyezkedik el, melynek központi sűrűsége kifejezett. Ez a csillagsűrűség egyértelműen növekszik a Tejútrendszer korongjának közepe felé. A Tejútrendszer széles középső régiója ún központi megvastagodás. Megjegyzendő, hogy nem gömb alakú, hanem az úgynevezett csíkban megnyúlt úgynevezett sáv van, hasonlóan ahhoz, mint például az NGC 1073 galaxisban (3).

3. Az NGC 1073 galaxis központi dudora egy rúd alakú a Tejútrendszer közepén (forrás: NASA/ESA).

A Napot és a Tejútrendszert alkotó csillagok többségét egy hatalmas, lapos galaktikus korong lakja, amelynek tömege tízszer akkora, mint a központi dudor.

• Középső gyöngy súlya: 10¹⁰ naptömeg
• Galaktikus korong súlya: 10¹¹ naptömeg

csillaglemez Több mint 100 fényév átmérőjű, tele van csillagokkal, valamint gázzal és porral a csillagközi térben. Por- és gázkorong - ún. A Tejútrendszer gáznemű korongja túlnyúlik a csillagkorong szélén.

A legújabb számítás szerint a Nap körülbelül 29 XNUMX fényévnyi távolságra van a Tejútrendszer középpontjától, tehát körülbelül félúton a galaktikus korong középpontja és külső széle között.

Tejút csoporthoz tartozik spirálgalaxisok. Vagyis ha a miénket nézzük galaktika felülről látható, hogy a galaktikus korong a központi gyöngyből kilépő hüvelyek formájában van elrendezve. A karok létezésének ténye nem abból következik, hogy több csillag van a karokban, mint a karok között, hanem abból, hogy különösen forró, fényes O és B csillagokat tartalmaznak (a csillagbesorolásról hamarosan).

A spirálkarok alakja jelzi a galaktikus korong dinamikája. Valójában a galaxis korongját alkotó csillagok és anyag a Tejútrendszer közepe körül keringenek. A nap és a közelében lévő csillagok 220 km/s sebességgel keringenek a galaxis középpontja körül.

4. Panoráma 360^o látható fényben mutatja be a Tejút korongját. A képen jól láthatóak a sötét porszálak, amelyek eltakarják galaxisunk csillagkorongjának töredékeit (forrás: ESO/S. Burnier).

Bár a Tejút tömegének nagy részét a galaktikus korong és a központi rúd tartalmazza, a részletes megfigyelések lehetővé tették a tudósok számára egy másik komponens - az ún. csillaggalaktikus glória, körülbelül 109 naptömegű tömeggel. Ennek a tömegnek 1%-a keletkezik gömbhalmazok – a 100 ezertől egymillió csillagig terjedő, általában 6-60 parszek átmérőjű térfogatú, általában régi csillagok sűrűsége. A csillagászok becslése szerint körülbelül XNUMX ilyen halmaz kering a Tejútrendszer körül. A galaktikus halót alkotó többi csillag a Galaxis gömbölyű környezetében szétszórt csillag. Érdemes megjegyezni. A halo gáztartalma elhanyagolható a galaktikus korong gáztartalmához képest.

Galaxisunk (és sok más) legnagyobb összetevője az. A tudósok szerint a Tejútrendszer ezen elemének tömege tízszer akkora, mint a Galaxis összes csillagának tömege, és százszorosa az azt kitöltő por és gáz tömegének.

5. Omega Centauri gömbhalmaz, a legnagyobb gömbhalmaz a Tejútrendszer környékén (forrás: ESO).

Bár a sötét anyag mint olyan továbbra is rejtély számunkra – mivel szinte semmit sem tudunk róla, soha nem is figyeltük meg közvetlenül –, a gravitációs ereje az, ami a Galaxis épségéért felelős. A sötét anyag látható barionos anyagra gyakorolt ​​hatásának elemzésével a tudósok meg tudták állapítani, hogy a sötét anyag halója gömb alakú, a pólusokon kissé lapított.

композиция

1. Csillagok

Becslések szerint a Tejútrendszerben 100-400 milliárd csillag található, amelyek össztömege körülbelül 1011 naptömeg. A csillagok túlnyomó többsége a galaktikus korongban található. Súlyukban és életkorukban, valamint kémiai összetételükben különböznek egymástól. A Tejútrendszer legfényesebb csillagai az O vagy B spektrális osztályba tartoznak - nagy, fényes, kék-fehér óriások. Számszerűleg azonban a spektrális osztályozás másik pólusából származó csillaggalaxisunkban leginkább az ún. M-típusú vörös törpékazaz kicsi, viszonylag hűvös és nagyon hosszú életű csillagok, amelyek becsült teljes élettartama sokszorosa az univerzum jelenlegi korának.

A Tejútrendszer különböző részein mindenféle csillagot találunk. Például a galaktikus halóban és a központi dudorban a csillagok sokkal idősebbek, mint a galaktikus korong pályáján. Általánosságban elmondható, hogy a Tejútrendszert alkotó csillagok három különböző populációra oszthatók.

• I. népesség

Hozzá tartoznak a galaxis korongját alkotó csillagok. Vannak fiatal csillagok, amelyek csak néhány millió évesek, és olyanok is, amelyek 10 milliárd évesek. Fémességük 0,01 és 0,04 között van. Ennek a populációnak a csillagai körkörös pályát követnek a galaxis középpontja körül a galaktikus korong síkjában.

• Népesség II

Ez a populáció a galaktikus halo és a központi dudor csillagait tartalmazza. Ez a galaxis legrégebbi csillagaiamelyek akár 12 milliárd évesek is. Korukból adódóan feltételezhető, hogy még mindig csak a legkisebb tömegű csillagok vannak a fősorozaton. A masszívabb, rövidebb élettartamúak már régóta vörös óriásokká vagy fehér törpékké változtak. Az I. populációjú objektumokkal ellentétben nálunk sokkal véletlenszerűbb pályán mozgó csillagokkal van dolgunk. A II. populációba tartozó csillagok nem korlátozódnak a galaktikus korong síkjára, gyakran több ezer parszeknyivel repülnek a galaktikus korong felett vagy alatt, így gömb alakú galaktikus halót hoznak létre.

• Népesség III

Ennek a népességnek a sztárjai eddig nem tudott néznibár bizonyára léteztek a Tejútrendszer történetében. Ezek az Ősrobbanás során keletkezett anyagból, azaz szinte tiszta hidrogénből és héliumból álló tárgyak. Ezért fémességüket Z = 10-9-re becsülik, ami ezerszer alacsonyabb, mint a legkevésbé fémes II populációjú csillagoké.

2. Gáz és por

Galaxisunkban a gáz és a por túlnyomórészt a galaktikus korong síkjában található. Ez a fajta poros gáz rendkívül lapos - mindössze 100-150 parszeknyire terjed ki a korong síkja felett és alatt (a csillagok korongja kétszer olyan vastag). A korongban lévő gáz 70% hidrogén és 28% hélium. A por viszont apró szemcsékből áll, amelyek szén, oxigén, szilícium és más fémek vegyületeiből állnak. Kívül a porszemcséket gyakran vízjég, ammónia vagy szén-monoxid borítja. A porszemcsék mérete hasonló a füstrészecskékéhez (10-7-től 10-6-ig).

A csillagok közötti teret kitöltő gázt és port ún csillagközi közeg (ISM). Az ISM átlagosan körülbelül egymillió részecskéből áll négyzetméterenként. Az ISM tömegének fele hideg, sűrű molekulafelhőkben van. Az ilyen felhők tömege nagyon változatos lehet, és némelyikük akár 107 naptömeget is tartalmazhat. Az ilyen felhők belsejében a por és a gáz sűrűsége több ezerszer nagyobb az átlagosnál. Sűrű és hűvös molekulafelhőkben zajlanak az új csillagok születési folyamatai.

3. Sötét anyag

Ez egy számunkra még megfoghatatlan anyagforma, amely semmilyen módon nem lép kölcsönhatásba a fénnyel, és közvetlenül még nem figyelték meg. A sötét anyag csak a látható anyaggal való gravitációs kölcsönhatása miatt látható.

***

Miután a következő szakaszokban áttekintjük a Tejútrendszer általános felépítését, részletesebben megvizsgálhatjuk egyes összetevőit, amelyre most meghívlak.