1. Молочний Шлях. Будова Галактики. Зоряні скупчення та асоціації. Туманності. Місце Сонячної системи в Галактиці

Молочний Шлях. Будова Галактики. Зоряні скупчення та асоціації. Туманності. За межами Сонячної системи, на відстані більш ніж 100 000 а. о., починається зона тяжіння інших зір. Неозброєним оком на небі можна побачити близько 6000 зір, які утворюють на небі 88 сузір’їв. Насправді зір набагато більше, але від далеких світил надходить так мало світла, що їх можна спостерігати тільки в телескоп. Великі скупчення зір, що утримуються силою тяжіння, називають галактиками.

Рис. 1.1. Молочний, або Чумацький Шлях, до якого входить наша Сонячна система. На нічному небі ми бачимо його як сріблясту смугу

У Всесвіті перебувають мільярди галактик, серед яких є і наша Галактика, яку називають Молочний, або Чумацький Шлях, до якої входить наша Сонячна система. На нічному небі ми бачимо її як сріблясту смугу (рис. 1.1). Наша Галактика — це величезна система, у якій обертаються навколо центра (рис. 1.2) мільярди зір. Гарячі зорі розміщені у вигляді диска зі спіральними рукавами. Галактики розташовані в скупченнях і формують комірчасту структуру Всесвіту. Найбільш віддалені космічні об’єкти, які ще можна побачити у сучасні телескопи, — квазари. Вони розташовані від нас на відстані 10 млрд св. років.

Рис. 1.2. Центр Чумацького Шляху. Знімок з телескопа «Спітцер»

Дуже важко визначити вік, коли сформувався Чумацький Шлях, але наразі вік найдавніших зір у Галактиці оцінюється у 13,6 млрд років, що приблизно дорівнює віку Всесвіту. За сучасними уявленнями, Чумацький Шлях утворився внаслідок зіткнення і злиття невеликих галактик. Свідченням цього є перші зорі з дуже низькою металічністю, що утворилися на найранішому етапі існування Всесвіту. Такі зорі вчені знаходять у галактичному гало — «околиці» Чумацького Шляху, що тягнеться за межі його видимої частини.

Галактика — велетенська зоряна система, яка складається приблизно із 200 млрд зір, до яких належить і Сонце

Молочний Шлях (або наша Галактика чи просто Галактика з великої літери) — галактика, у якій розташована Сонячна система і всі окремі зорі, видимі неозброєним оком. У народі її ще називають Чумацьким Шляхом

За допомогою комп’ютерного моделювання фахівці з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру дійшли висновку, що наша Галактика та галактика Андромеди (рис. 1.3), які наближаються одна до одної зі швидкістю близько 500 тис. км/год, врешті-решт об’єднаються. Це станеться приблизно за 2 млрд років.

Рис. 1.3. Комп’ютерна модель зближення Чумацького Шляху та галактики Андромеди

Зорі в Галактиці утворюють певні системи, які тривалий час існують у спільному гравітаційному полі. Більшість зір рухається у подвійних та кратних системах, у яких компоненти обертаються навколо спільного центра мас подібно до обертання планет Сонячної системи. Найчисленніші системи об’єднання зір налічують сотні тисяч об’єктів — це зоряні скупчення та асоціації. Кулясті зоряні скупчення складаються з мільйонів зір. Розсіяні зоряні скупчення мають кілька тисяч об’єктів. Найяскравіші з них — Плеяди (Стожари) та Гіади — видно неозброєним оком у сузір’ї Тільця. У зоряні асоціації входять відносно молоді зорі, які мають спільне походження.

Параметри нашої Галактики

Галактику часто зображують як зоряну систему у вигляді велетенського млинця, у якому зорі рухаються в одній площині. Насправді Галактика має сферичну форму з діаметром майже 300 000 св. років, але більшість зір великої світності розміщуються приблизно в одній площині, тому їх видно на небі як туманну світлу смугу, яку в Україні називають Чумацьким Шляхом.

Назва «Галактика» прийшла з Давньої Греції і в перекладі означає Молочний Шлях. Зверніть увагу, що всі яскраві зорі (сузір’я Оріон, Лебідь, Ліра, Орел) розташовані у смузі Молочного Шляху. У цій площині розташована значна частина газопилових туманностей, з яких утворюються нові покоління зір і планет.

Усі ці об’єкти формують так звану плоску складову Галактики, до якої входить і Сонячна система (рис. 1.4). Старі зорі малої світності, які входять у кулясті скупчення, належать до сферичної складової Галактики. За хімічним складом зорі кулястих скупчень містять у сотні разів менше важких хімічних елементів, ніж Сонце, адже це зорі першого покоління, які сформувалися разом з утворенням Галактики ще 10-15 млрд років тому. Зародження молодих зір і планетних систем зараз відбувається тільки у площині Галактики, де газопилові туманності утворюються після спалаху Нових та Наднових зір.

Рис. 1.4. Газопилова туманність Трифід у сузір’ї Стрільця

Туманності. Деякі туманності світяться, тому що їх висвітлюють сусідні зорі; інші залишаються хмарами темного газу. Оскільки міжзоряний пил поглинає світло, учені можуть визначити місце розташування такої туманності, яка затуляє більш далекі зорі. Після спалаху зорі всі планети, які оберталися навколо неї, випаровуються й перетворюються на газову туманність, з якої в майбутньому може утворитися нове покоління зір. Тобто у Всесвіті спостерігається своєрідний кругообіг речовини: зорі — спалах зір — туманність — народження нових зір.

Туманності — протяжні згущення газу й міжзоряного пилу в Галактиці, які виявляють себе поглинанням (темні туманності) або випромінюванням (світлі дифузні, емісійні туманності). Темні й світлі туманності відрізняються лише виглядом, методами їх виявлення і спостережень, особливістю випромінювання

Деякі газові туманності, що оточують зорі, називаються планетарними. Вони світяться завдяки енергії випромінювання центральної зорі — ядра панетарної туманності. Нині виявлено понад 1500 галактичних планетарних туманностей, їх знайдено і в найближчих галактиках, наприклад у Маґелланових хмарах.

Деякі туманності, за якими легко спостерігати

Що варто знати про сузір’я

Зоряне небо — не просто безліч світлих цяток на темному тлі. Увесь небосхил поділений на ділянки — сузір’я. Їхні назви та форми видаються нам дивними й загадковими. І практично про кожне з них можна розповісти цікаву історію. Але почати варто з того, що собою являють сузір’я і як вони стали такими, якими ми їх знаємо.

Античні герої на небі

Коли люди дивляться на нічне небо, то зорі на ньому формують у їхній уяві різні фігури. Й у цих фігурах ми намагаємося побачити щось знайоме: тварин, людей, предмети, що нас оточують. Колись так народилася ідея сузір’їв. При цьому кожен народ об’єднував зорі по-своєму та бачив у них щось своє.

Але сучасна астрономія виросла з уявлень про світ людей, які жили на берегах Середземного моря. Спочатку це були древні єгиптяни та вавилоняни, потім від них знання про зоряне небо перейняли елліни. А вже від них, через римлян і арабів, ці уявлення прийшли до сучасної науки. Тож не дивно, що назви зір і сузір’їв містять нашарування культури саме цих народів.

Герої міфів про Персея на небі. Джерело: Wikipedia

Найбільше на небі саме давньогрецьких героїв. Там ми можемо знайти майже усіх головних персонажів міфу про Персея: його самого, принцесу Андромеду, її матір Кассіопею, царя Цефея, крилатого коня Пегаса й навіть чудовисько-Кита.

Вистачає тут і персонажів із міфів про Геркулеса — як власне героя, так і його ворогів: Гідри, Рака та Лева. Також чимало сузір’їв присвячені людям (і не тільки), яких олімпійські боги за різних обставин «забрали на небо». Так, Велика Ведмедиця та Мала Ведмедиця — це коханка Зевса німфа Каллісто та її улюблений песик, яким довелося переховуватись у вигляді диких звірів. Водолій — це одразу кілька юнаків із грецьких легенд, хоча найпопулярнішою є версія, що насправді це Ганімед, який підносив богам вино.

Сузір’я Гідри — одне з найдовших на небі. Джерело: www.astronomytrek.com

Зоряні каталоги, телескоп і південне небо

Перші описи зоряного неба були саме описами сузір’їв як фігур. Однак із часом астрономи почали досліджувати небо ґрунтовніше, перелічуючи всі зорі, які тільки бачили, та складаючи їхні каталоги. І вже в одному з перших подібних документів — «Великій побудові» Клавдія Птолемея, більш відомій за арабською назвою «Альмагест» — виявилося 1022 зорі.

Ані у 140 році н.е., ані ще кілька століть потому ніхто особливо не замислювався над питанням, до якого з сузір’їв належить кожна з позицій у цих каталогах. Лише з появою в Європі телескопа стало очевидно, що зірок набагато більше, ніж люди бачили тисячоліттями, й усіх їх треба якось назвати чи принаймні позначити.

Логічною здавалася ідея віднести кожну з них до якоїсь з уже існуючих зоряних фігур. Але що робити, якщо об’єкт на небі розташований на однаковій відстані від різних сузір’їв або, наприклад, далеко від будь-якого з грецьких героїв?

Карта зоряного неба минулих сторіч

А тут ще й мореплавці додали роботи. Вони досягли південних широт і побачили зорі, які грекам і єгиптянам були невідомі. Ці світила складали незвідані раніше фігури на небі. Стало зрозуміло, що з цим треба щось робити, але остаточне рішення було знайдене лише у XX столітті.

Нові та історичні сузір’я

Перше, що зробили астрономи — це додали сузір’я там, де у Птолемея їх не було, але ще лишалися «неохоплені» зорі. Назви для них зазвичай брали від тварин чи предметів. Так на небі з’явилися Ящірка, Муха, Хамелеон, Тукан і Фенікс, а також Компас, Годинник, Трикутник, Різець і Секстант. Особливе положення зайняло нове сузір’я Південного Хреста. Попри те, що аналога Полярної зорі у Південній півкулі немає, саме ця група зір використовується мореплавцями як вказівник на південь.

Досить цікавою є доля сузір’я Корабель Арго. Воно було присутнє в атласі Птолемея. Але з часом астрономам здалося, що воно занадто велике, тому було розділене на три частини: Вітрила, Корму, та Кіль. Також частина світил цього сузір’я утворила нове сузір’я Компаса.

Але не всі назви нових сузір’їв прижилися. Кілька століть астрономи змагались у вигадуванні все нових і нових фігур на небі. Там з’являлись — але так і не закріпились — Антиной, Півень, Бджола, Річка Тигр, Вартовий Полюсу, Малий Рак, Кішка, Повітряна Куля, Вольтова Батарея й навіть Мечі Курфюрста Саксонського.

Останнє сузір’я було спробою німецького астронома Готфріда Кірха улестити свого покровителя Йогана Георга ІІІ. Ця спроба могла би видатись смішною, якби не знати, що іншому астроному Яну Гевелію такий фокус майже вдався. Сузір’я, що зараз відоме як Щит, в оригіналі звалося «Щит Яна Собеського». Запопадливий Гевелій назвав його на честь польського короля, який на той момент правив і багатьма українськими землями.

А далі за всіх пішов у 1627 році німецький астроном Юліус Шиллер. Йому дуже не подобалося, що сузір’я на небі мають язичницькі назви, тому він запропонував змінити їх на християнські. Так, зодіак, наприклад, мав стати дванадцятьма апостолами. У XVII столітті позиції церкви були ще досить сильними, але такі новації практично ніхто з астрономів не підтримав.

88 сузір’їв

Пристрасті вщухли лише у XX столітті. Друга Генеральна асамблея Міжнародного астрономічного союзу 1922 року прийняла нову концепцію сузір’я. Відтоді цим словом почала називатися не фігура на небі, а його ділянка разом з усіма астрономічними об’єктами, які на ній розташовані. Щоправда, суперечки про межі сузір’їв тривали до 1937 року, але все одно на небосхилі нарешті встановився порядок.

Сучасна небесна сфера поділена на 88 сузір’їв і на ній немає жодної зорі, яка б не належала до якогось із них. Власне, саме тому назви цих областей насправді не мають жодного значення. За бажання, звичайно, у них можна розгледіти все що завгодно.

При цьому варто пам’ятати, що ми бачимо тільки частину небесної сфери під час її обертання. Тому видимість сузір’їв упродовж року залежить від широти місця спостереження. Наприклад, на екваторі можна побачити всі сузір’я. Але жодне з них неможливо спостерігати протягом усього року. На полюсах — навпаки: одна небесна півсфера видима цілий рік (щоправда, пів року на ній перебуває Сонце), а сузір’я за її межами ніби не існують.

Сузір’я України

Україна в цьому сенсі займає проміжне становище. Північні приполярні сузір’я у нас видно завжди, решту північних і частину південних — лише у певні пори року. А значну частину південних сузір’їв не видно взагалі.

Зокрема, з території України неможливо спостерігати Південний Хрест. Також не підіймається над горизонтом сузір’я Кіля, у якому розташована друга за яскравістю зоря нічного неба — Канопус. Не видно у нас і найближчої нашої сусідки α Центавра.

Зате більшу частину року в Україні можна спостерігати першу за яскравістю зорю небесної сфери — α Великого Пса, що відома під назвою Сіріус. Він настільки яскравий, що у дуже ясні дні, коли розташований достатньо далеко від Сонця, його можна розгледіти на світлому небі неозброєним оком.

Також багато сузір’їв мають свої традиційні українські назви. Так, Велика та Мала Ведмедиці називаються у нас Великим та Малим Возами, Кассіопея — Бороною чи Пасікою. Невеличке сузір’я Дельфіна також зветься Криницею, а сузір’я Орла — Дівчиною з відрами.

Мають назви й окремі скупчення зір. Наприклад, три зорі, що утворюють пояс Оріона, — Алнітак, Алнілам і Мінтака — традиційно звуться Косарями. Розсіяне зоряне скупчення Гіади у Тільці — це Чепіги, а Плеяди в цьому ж сузір’ї — Стожари.

Розповідати про конкретні зорі та інші небесні тіла, що входять до кожного з сузір’їв, можна довго. Але завжди варто пам’ятати, що вони не являють собою якихось просторових груп. Насправді вони можуть перебувати на величезних відстанях один від одного. Сузір’я — це просто певні напрямки на небі з точки зору наземних спостерігачів. Однак орієнтуватися стає зручніше, якщо вказувати, у якому з них спостерігається певний об’єкт або явище. Професійні ж астрономи давно послуговуються для пошуку об’єктів спостережень різними системами небесних координат.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Popular:

Найцікавіше про зоряні скупчення: що це, чим відрізняються від галактик і якими бувають

Всесвіт – це складна штука з купою складних штук усередині. От про одну з таких ми сьогодні й поговоримо – максимально простими словами.

Що таке зоряне скупчення

Зоряне скупчення – це група від сотень до мільйонів зірок.

• Вони формуються з велетенських міжзоряних молекулярних хмар газу та пилу.
• У якихось випадках новостворені зірки розбігаються, в інших – залишаються гравітаційно пов’язаними.

Для астрономів вони дуже цікаві, бо дають змогу порівнювати вік та склад зірок. А отже – уявити та зрозуміти їхню еволюцію.

Зоряне скупчення і галактика: у чому різниця

Одразу скажемо, що зоряні скупчення – це не галактики.

• Так, дійсно, галактика – це також гравітаційно пов’язана група зірок. Але її, скажімо так, склеює темна матерія, а от зоряне скупчення – ні.
• Окрім того, галактики більші за зоряні скупчення. Простіше кажучи, галактика – це як місто, а зоряні скупчення – як квартали у ньому.

Ще одна важлива відмінність: у скупченні зірки приблизно одного віку й однакового складу. Ну, вони ж виникли з однієї молекулярної хмари. У галактиці ж – навпаки.

Зоряні скупчення дають змогу астрономам вивчати еволюцію зірок / Фото unsplash

Якщо у вас є зоряне скупчення віком у сто мільйонів і скупчення віком у мільярд років, то фактично у вас є два знімки життя зірок, порівняння яких допомагає зрозуміти, що відбувається всередині зірок і як вони розвивалися впродовж свого життя,
– так влучно пояснив важливість вивчення саме зоряних скупчень професор фізики та астрономії Університету Невади у США Джейсон Стеффен.

Які існують види зоряних скупчень

Кулясті скупчення

Кулясті скупчення мають вигляд слабкої плями світла на тлі космосу – якщо дивитися неозброєним оком. У телескопі ж можна побачити, що це мільйони зірок злилися у сферу з яскравим та щільним ядром.

• Ці скупчення – найстаріші. Вчені вважають, що вони виникли у перші дні існування Всесвіту, десь 10 мільярдів років тому.
• Відповідно, у їхньому складі мало металів, а ще менше – газу та пилу. Тобто, нові зірки у цих скупченнях вже не формуються.

У нашому рідному Чумацькому Шляху їх, до слова, приблизно 150. У галактиці Андромеда – 400. Але є й такі, де лік кулястих скупчень йде на тисячі.

Відкриті (або розсіяні) скупчення

Відкриті скупчення не мають чіткої форми, їхні зірки нещільно зібрані разом в аморфну ​​групу (тому їх і називають розсіяними).

• У таких скупченнях зірок від сотні до тисячі, але вони набагато молодші, ніж зірки у кулястих скупченнях.
• Найстаршому з відомих – близько мільярда років. Ну і хімічний склад там куди багатший.

Найвідоміше відкрите скупчення – Плеяди, яке також називають М45 або Сім сестер. А найближчі до Землі – скупчення Гіади й так зване Подвійне скупчення (NGC 869). Телескоп Хаббл відстежив його за 200 тисяч світлових років у Малій Магеллановій Хмарі, карликовій галактиці неподалік Чумацького Шляху.

Кулясте скупчення – найстаріший вид зоряних скупчень у Всесвіті / Фото unsplash

І зоряні асоціації

Зоряні асоціації – це групи від десятків до сотень зірок, які мають однаковий вік і вміст металів, а також рухаються приблизно в одному напрямку всередині галактики. Але – вони не пов’язані гравітаційно.

• Ймовірно, колись вони були відкритими скупченнями.
• Але через випаровування втратили свої гравітаційні зв’язки.