Рукава млечного пути названия. Происхождение рукавов млечного пути
Ответственной за образование спиральных рукавов нашей галактики может быть карликовая эллиптическая галактика в созвездии Стрельца . К такому выводу пришли ученые из Университета Питтсбурга . Их работа опубликована в последнем номере журнала Nature .
Руководил группой Кристофер Персел . Их численное моделирование стало первым, предложившим такой сценарий образования спиральных рукавов. «Оно дает нам новый и довольно-таки неожиданный взгляд на причину того, что наша галактика выглядит так, как выглядит», - говорит Персел.
«Говоря космологически, наши расчеты показывают, что относительно небольшие столкновения вроде этого могут привести к серьезным последствиям в формировании галактик во всей Вселенной, - добавляет он. - Такая идея ранее высказывалась теоретически, но пока что не была реализована».
Большую часть группы ученых составляют сотрудники Университета Калифорнии в Ирвине, в котором расположен Астрокомьютерный центр. К сожалению, в области космологии численное моделирование при помощи суперкомпьютеров - единственный метод исследования. Изучаемые явления и объекты настолько велики и сложны, что нет смысла говорить не то что об аналитических, но даже о численных на обычных машинах методах. При помощи суперкомпьютеров астрономы имеют возможность воссоздать хотя бы в малом масштабе космологические явления, происходящие на протяжении миллиардов лет и изучить эти явления в ускоренном режиме их воспроизведения. На основе такого моделирования делаются предположения, которые затем проверяются при помощи настоящих наблюдений.
Кроме заключения о столкновении, численное моделирование Персела выявило интересную особенность звезд карликовой галактики. Все они оказались окружены темной материей , масса которой примерно равна массе всех звезд нашей галактики.
Давно известно, что реальная материя составляет менее 5% Вселенной, тогда как темная материя составляет примерно четверть. Ее существование обнаруживается только по гравитационному взаимодействию. Теперь можно утверждать, что все галактики, включая Млечный путь и карликовую галактику (до столкновения) окружены темной материей, и область пространства с ней в несколько раз больше галактики по размеру и массе.
«Когда вся эта темная материя ударилась в Млечный путь, от 80 до 90 процентов ее отразилось», - говорит Персел. Это первое столкновение, имевшее место около двух миллиардов лет назад, привело к неустойчивостям в структуре нашей галактики, которые затем были увеличены, что и привело, в конце концов, к спиральным рукавам и кольцеобразным формированиям.
Персел в своей диссертации сконцентрировался еще на одном вопросе: к чему привели повторные столкновения карликовой галактикой?
В течение последних нескольких десятков лет было принято считать, что Млечный путь не подвергался возмущениям на протяжении последних нескольких миллиардов лет. Спиральные рукава в этом свете представали как логичный результат изолированной эволюции галактики.
С того момента, когда в созвездии Стрельца была открыта карликовая эллиптическая галактика - спутник Млечного пути, астрономы начали исследование ее обломков. В 2003 году суперкомпьютерные расчеты траектории движения галактики показали, что она ранее сталкивалась с Млечным путем. Первый раз это случилось 1.9 миллиарда лет назад, второй раз - 0.9 миллиарда лет назад.
«Но что при этом произошло с Млечным путем, в моделировании не воспроизводилось, - говорит Персел. - Наш расчет был первым, в котором была предпринята такая попытка».
Ученые обнаружили, что столкновение приводит к неустойчивости - флуктуации в звездной плотности - в диске вращающегося Млечного пути. Внутренние области нашей галактики вращаются быстрее, чем внешние, эта неустойчивость была усилена, в результате чего образовались спиральные рукава.
Кроме того, при моделировании выяснилось, что благодаря столкновению на краях нашей галактики образовались кольцевые структуры.
Второе столкновение имело меньшие последствия. Из-за него также возникли волны, приводящие к образованию спиральных рукавов, но они были намного менее интенсивны, так как при первом столкновении карликовая галактика потеряла большую часть темной материи. Без темной материи, выступавшей в качестве контейнера для галактики, ее звезды начали рассыпаться в стороны под воздействием гравитационного поля Млечного пути.
«Галактики вроде Млечного пути находятся пол постоянной бомбардировкой карликовых галактик. Но до нашего исследования не предполагалось, насколько важными могут быть последствия таких столкновений, - говорит Персел. - Мы планируем найти и другие результаты столкновения, например, свечение во внешних областях диска нашей галактики. Мы ожидали увидеть изменения в Млечном пути в результате столкновения, но не ожидали, что оно привело к образованию спиральных рукавов. Этого мы не предвидели».
Это было настолько неожиданно, что ученые на несколько месяцев задержали публикацию своего открытия чтобы лишний раз все проверить. «Нам надо было убедить самих себя, что мы в здравом уме», - добавляет Персел.
В настоящее время потоки звезд, некогда принадлежавших карликовой галактике, кружатся около Млечного пути. Однако, она развалилась не полностью, и через несколько миллионов лет начнется новое столкновение. «Мы можем понять это, наблюдая за центром Млечного пути. На обратной от нас стороне звезды падают на диск галактики снизу. Мы можем измерить скорость этих звезд и можем сказать, что скоро карликовая галактика снова удариться в диск, всего через 10 миллионов лет».
Астрономы спорят, сколько спиральных рукавов экспонирует наша галактика – два или четыре. Они часто склоняются к варианту, предполагающему четыре ветви, но сравнительно недавние наблюдения с телескопа НАСА «Спитцер» предлагают другой вариант, что наша галактика двухрукавная. В 2013 году астрономы картографировали области звездообразования и утверждали, что они нашли две недостающие руки, в результате чего общее число рукавов вернулось обратно к четырем.
Со временем доказательства четырех рукавов Млечного Пути стали только сильнее. Команда бразильских астрономов использовала звездные скопления, внедренные в их натальные облака, чтобы проследить структуру галактики. «Наши результаты поддерживают версию четырех спиральных рукавов галактики, включающих рукава Стрельца, Персея и внешние рукава», заметила группа из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул.
«Несмотря на усилия, направленные на улучшение нашего понимания структуры галактики, вопросы остаются. Нет единого мнения по поводу количества и формы спиральных рукавов галактики», отметил ведущий автор Д. Камарго (D. Camargo). Он добавил, что расположение Солнца в затемненном галактическом диске было основным фактором, препятствующим нашему пониманию широкой структуры Млечного Пути. Другими словами, мы не достигаем высоты птичьего полета нашей Галактики.
Команда заметила, что молодые внедренные кластеры являются отличными трейсерами структуры галактики. «Настоящие результаты показывают, что внедренные кластеры галактики находятся преимущественно в спиральных рукавах». Они отметили, что формирование звезд может произойти после распада и фрагментации гигантских молекулярных облаков, найденных в спиральных рукавах и, следовательно, молодые внедренные звездные скопления, появляющиеся впоследствии, становятся отличными зондами галактической структуры, поскольку они не перемещаются далеко от места своего рождения.
Команда использовала данные инфракрасного телескопа НАСА WISE, чтобы определить молодые кластеры, еще внедренные в их натальных облака, часто охваченные значительным количеством пыли. Инфракрасный звездный свет меньше затемняется пылью, чем видимый свет, давая астрономам беспрецедентный вид. В самом деле, группа обнаружила 7 новых внедренных кластеров, некоторые из которых (названные Camargo 441-444) могут принадлежать к большей совокупности, находящейся в рукаве Персея. Они предположили, что гигантское молекулярное облако сжимается спиральным рукавом, что, возможно, вызвало образование звезд в нескольких сгустках, и появление многочисленных звездных скоплений с аналогичным возрастом.
«Встроенные кластеры в данной выборке распределены вдоль рукавов Стрельца, Персея и внешних рукавов», заключила команда. Она также отметила, что поиск новых внедренных кластеров по всей галактике не должен останавливаться, так как такие показатели могут способствовать нашему пониманию структуры галактики.
Прежде чем мы рассмотрим образование Спиральных рукавов галактики, посмотрим, как наши теоретические рассуждения согласуются с результатами астрономических наблюдений. Анализ астрономических наблюдений Посмотрим, как подобные теоретические рассуждения согласуются с результатами астрономических наблюдений. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому обратимся к соседней спиральной галактике M31 в Туманности Андромеды, которая очень похожа на нашу. Несколько лет назад "Хаббл" обнаружил в ее центре сразу два точечных ядра. Одно из них выглядело в видимых (зеленых) лучах более ярким, другое более слабым, однако когда построили карту скоростей вращения и дисперсии скоростей звезд, выяснилось, что динамический центр галактики - это более слабое ядро, считается, что именно там находится сверхмассивная черная дыра. Когда "Хаббл" снял центр Туманности Андромеды не в зеленых, а в ультрафиолетовых лучах, оказалось, что то ядро, которое было ярким в видимой области спектра, в ультрафиолете почти не просматривается, а на месте динамического центра наблюдается компактная яркая звездная структура. Исследование кинематики этой структуры показало, что она состоит из молодых звезд, вращающихся по практически круговым орбитам. Таким образом, в центре M 31 найдено сразу два околоядерных звездных диска: один эллиптический, из старых звезд, и другой круглый, из молодых звезд. Плоскости дисков совпадают, и звезды в них вращаются в одну сторону. По мнению доктора физико-математических наук О.Сильченко, можно считать, что мы видим последствия двух вспышек звездообразования, одна из которых произошла давно, 5-6 млрд. лет назад, а другая совсем недавно, несколько миллионов лет назад. Как видно, это вполне согласуется с тем, что в центре галактики может быть два центра, один из которых принадлежит старой сферической подсистеме, а другой, более молодой, относится к дисковой части. Более того, этот молодой центр уже на первых этапах своего развития формируется в виде компактной дисковой системы, и не только в галактике М31, но и многих других галактических системах. Панорамная спектроскопия, которая позволяет строить поверхностные карты скоростей вращения и карты дисперсии скоростей, дала возможность убедиться в том, что в центрах многих галактик действительно можно найти отдельные околоядерные звездные диски. Они выделяются компактными размерами (не больше сотни парсек) и относительно молодым средним возрастом звездного населения, (не старше 1-5 млрд. лет). Балджи, в которые погружены такие околоядерные диски, заметно старше и вращаются медленнее. Анализ карты скоростей Sa-галактики NGC 3623 (член группы из трех спиральных галактик) показал в центре галактики минимум дисперсии скоростей звезд и заостренную форму изолиний скоростей вращения (см.: Afanasiev V.L., Sil"chenko O.K. Astronomy and Astrophysics, vol. 429, p. 825, 2005). Заостренная форма изолиний скоростей вращения означает, что в плоскости симметрии галактики звезды вращаются намного быстрее, чем в примыкающих областях сфероидального балджа при достаточно близких значениях гравитационного потенциала. То есть кинематическая энергия звезд, находящихся в плоскости симметрии, сконцентрирована в упорядоченном вращении, а не в хаотических движениях, как у звезд сфероидальной составляющей. Это свидетельствует о том, что в самом центре галактики есть плоская, динамически холодная, с большим моментом вращения звездная подсистема, т.е. диск внутри балджа. Эти наблюдения подтверждают, что в сферической части галактик, где балдж является ее телом причины, возникает более молодая подсистема, относящаяся к следующему уровню организации материи. Это дисковая часть галактик, телом причины которой будет быстро вращающийся околоядерный диск внутри балджа. Таким образом, для двух подсистем можно установить два тела причины, одно из которых по отношению к другому является телом следствия. Вернемся к результатам наблюдения нашей Галактики. Не смотря на то, что видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи, после создания приёмников инфракрасного и радиоизлучения ученым удалось провести подробное исследование этой области. Изучение центральной части Галактики показало, что помимо большого количества звёзд в центральной области также наблюдается околоядерный газовый диск, состоящий преимущественно из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. Околоядерный газовый диск является телом причины дисковой части Галактики и находится на ранней стадии эволюции потому, что состоит из молекулярного водорода. По отношению к своей системе - диску он представляет собой белую дыру, откуда энергия поступает на развитие пространства и материи дисковой части Галактики. Исследования с помощью системы радиотелескопов со сверхдлинной базой показали, что в самом центре (в созвездии Стрельца) находится таинственный объект, обозначаемый как Стрелец A*, излучающий мощный поток радиоволн. Согласно оценкам, масса этого космического объекта, расположенного от нас в 26 тысячах световых лет, в четыре миллиона раз превосходит массу Солнца. А по своим размерам он соответствует расстоянию между Землей и Солнцем (150 миллионов километров). Этот объект обычно рассматривается как возможный кандидат на роль черной дыры. Один из исследователей этого объекта Шень Чжицян (Zhi-Qiang Shen) из Шанхайской астрономической обсерватории китайской Академии наук убежден, что наиболее убедительным подтверждением его компактности и массивности ныне считается характер движения близких к нему звезд. Шень и его группа, проведя наблюдения в более высокочастотном радиодиапазоне (86 ГГц вместо 43 ГГц), получили наиболее точную оценку космического объекта, что привело к уменьшению интересующей их зоны в два раза (публикация от 3.11.2005 года в ж-ле Nature). Другое исследование центральной области Галактики касается скопления Квинтиплет (Quintiplet Cluster), недавно обнаруженного в самом центре нашей Галактики и состоящего из пяти массивных звезд непонятной природы. Австралийские астрономы под руководством доктора Питера Татхилла (Peter Tuthill) в ходе изучения объекта выявили предельно странную и не имеющую аналогов структуру. Дело в том, что скопление Квинтиплет находится в самом центре Галактики, где, согласно господствующей космологической доктрине, должна располагаться массивная черная дыра, и, следовательно, никаких звезд не может быть и в помине. Все пять звезд являются относительно старыми и приближаются к завершающим этапам своего существования. Но самым странным оказалось то, что две из них стремительно вращаются друг вокруг друга (вернее, вокруг общего центра тяжести), разбрасывая вокруг себя пыль, наподобие того, как вращающаяся головка поливальной машины разбрызгивает воду. Пыль при этом образует спиральные рукава. Радиус одной из спиралей составляет около 300 а.е.. Эти наблюдения показывают, что в центре Галактики действительно находится невообразимо огромный массивный объект, который, однако, черной дырой не является, поскольку возле него вполне могут существовать, не попадая в его влияние, другие звездные системы. С другой стороны в центре Галактики находится околоядерный диск. А также Квинтиплет загадочной природы. Все эти наблюдения имеют объяснение с точки зрения образования двух разных подсистем, в которых имеются два тела причины разной природы: одно тело зарождающееся, другое - угасающее. Две стремительно вращающихся звезды Квинтиплета можно рассматривать как вращение тела следствия вокруг тела причины на этапе, когда их массы приблизительно одинаковы. Хотя не совсем ясно, к какому квадруполю они относятся, т.к. для этого пока не хватает данных. Теперь рассмотрим более подробно дисковую часть Галактики.Спиральные рукава галактик
К одному из основных явлений нашей Галактики относится образование спиральных ветвей (или рукавов). Это наиболее заметная структура в дисках галактик, подобных нашей, благодаря им галактики называются спиральными. Спиральные рукава Млечного Пути в значительной степени скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвёздного водорода, концентрирующегося вдоль Длинных спиралей. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску Галактики. Эта теория волн плотности достаточно хорошо описывает наблюдаемые факты и принадлежит Чиа Чао Лину (Chia Chiao Lin) и Франку Шу (Frank Shu) из Массачусетского технологического института. По утверждениям ученых, проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звёзд из газа становится более интенсивным. Хотя природа и причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры до сих пор не понятны. Энергетическая структура диска Галактика. Посмотрим, как можно объяснить образование спиральных рукавов с позиции самоорганизации материи. Дисковая часть Галактики, как показано выше, образуется благодаря тороидальной топологии пространства первого модуля. В результате квантования этого пространства сформировалось множество подпространств, каждое из которых так же имеет тороидальную топологию. Все они вложены внутрь первого тора по матрешечному типу. В центре каждого тора по окружности большого радиуса циркулирует поступающая энергия, которая идет на создание пространства и материи звезд и звездных систем. Такая система торов порождает материальный плоский диск, состоящий из множества звездных систем, вращающихся в одном направлении. Все вещество, образующееся в дисковой части Галактики, приобретает единую плоскость и направление вращения. В центре Галактики находятся два центральных тела, одно из которых является телом причины подсистемы гало (черная дыра), другое - телом причины подсистемы диска (белая дыра), которые также вращаются относительно друг друга. В дисковой части Галактики образуются хронооболочки внутренних подсистем, которые являются подпространствами следствий. В каждом из этих подпространств образуется собственное тело следствия, которое представляет собой звезду или звездную систему, вращающуюся вокруг тела причины, т.е. центра Галактики, в котором находится белая дыра. Орбиты самых ближайших к белой дыре звезд являются окружностями, потому что энергия, поступающая в хронооболочки этих звезд, циркулирует по окружностям (рис.14). Рис.14.Если хронооболочки первого модуля находятся за границей вращения тела белой дыры вокруг черной дыры, то энергия будет циркулировать не по окружности, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится тело причины (черная дыра), в другом - тело следствия (белая дыра). Соответственно топология пространства изменится, тор примет более сложную форму, и вместо окружности, которую описывает большой радиус тора, у нас будет эллипс.
Глядя на наш диск сверху, мы увидим, что циркуляция энергии в различных торах описывает разные эллипсы. В общем виде эллипсы вращения представлены на рисунке, из которого видно, что чем дальше находится орбита вращения энергии, тем больше форма орбиты будет приближаться к окружности. Еще раз подчеркну, что на рисунках изображены траектории циркуляции энергии, которые относятся к структуре пространств, а не материальных тел. Поэтому в этой системе черная и белая дыра представляют собой сток и источник энергии, находящиеся неподвижно.
Поскольку дисковая подсистема Галактики погружена в сферическую подсистему, то между ними посредством времени происходит дополнительное взаимодействие. Влияние одной подсистемы на другую и приводит к тому, что на циркуляцию энергии в дисковой подсистеме накладывается момент вращения, присутствующий в сферической части. Хотя это и не очень интенсивный вращающий момент, но все-таки он вносит свою лепту в общую картину, в результате чего торы разворачиваются на небольшой угол относительно друг друга. Соответственно эллипсы вращения энергии тоже будут смещаться на такой же угол поворота относительно друг друга, образуя спиральную структуру.
Скорость движения любой звезды вокруг центра Галактики не будет совпадать со скоростью движения спирального узора. Циркуляция потоков энергии в пространстве будет сохраняться неизменным в течение всего времени жизни Галактики. Потому что энергия, поступающая в систему посредством времени, переносит вращательный момент, изменяя суммарную энергию, но импульса не переносит. Поэтому вращательный момент, который приносит время в систему, зависит исключительно от свойств точки причины и остается постоянным в течение всего периода существования диска.
Тела следствий, а в данном случае это звезды, при своем формировании получают момент импульса, задающий их вращение вокруг центра Галактики. Поэтому на движение звезд, образующихся в тороидальных хронооболочках, будет оказывать влияние множества факторов. Среди этих факторов определяющими будут количество образованной материи, степень эволюционного развития самой звезды, гравитационное влияние других звезд, а также ряд других причин.
Вращение энергии по эллипсам есть исключительное свойство самого пространства. При развороте эллипсов на некоторый угол так, как показано на рисунке, наибольшую плотность энергии будут иметь точки соприкосновения эллипсов. Поэтому количество выделяемой энергии в этих местах будет суммироваться. В этом случае в пространстве снова возникает энергетическая структура. Точно так же, как в хронооболочках нулевого модуля у нас получилась энергетическая модель додекаэдра, так в хронооболочках первого модуля получается спиральная картина. В соответствии с тем, что выделение энергии вдоль спиральных рукавов происходит с большей амплитудой, то именно в этих местах интенсивнее всего будет происходить процесс звездообразования.
Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что образование вращающегося диска и образование спиральных рукавов - это структуры совершенно разной природы. Вращающийся диск - это система материальных тел, образующихся в ходе преобразования времени. А спиральные рукава - это энергетическая структура пространства, показывающая, в какой его области выделение энергии происходит интенсивнее всего. Поэтому главным свойством волнового спирального узора является его однородное вращение, как единой системы пространств, образуемых торами. Следовательно, и картина спирального узора вращается вся как единое целое с постоянной угловой скоростью. Хотя диск галактики вращается дифференциально, потому что он формировался в разных условиях и каждая его часть находится на своем этапе эволюции. Но сам диск по отношению к спиральным рукавам вторичен, первична именно энергетическая структура спиралей, которая задает темп всему звездообразовательному процессу диска. Именно по этой причине спиральный узор обозначается столь четко и ясно и сохраняет на всем протяжении диска галактики полную регулярность, никак не искажаемую дифференциальным вращением диска.
Плотность звезд в спиральных рукавах.
Образование звезд происходит по всему диску примерно одинаково, поэтому плотность звезд будет зависеть от того, насколько плотно располагаются между собой хронооболочки. Не смотря на то, что в рукавах звездообразование происходит более интенсивно, плотность звезд здесь не должна сильно отличаться от других областей диска, хотя повышенная амплитуда энергии и заставляет инициироваться хронооболочки, находящиеся в менее выгодных условиях. Астрономические наблюдения показывают, что плотность звезд в спиральных рукавах не так уж велика, они расположены там лишь немного гуще, чем в среднем по диску, - всего процентов на 10, не больше.
Такой слабый контраст никогда не был бы замечен на фотографиях далеких галактик, если бы в спиральном рукаве звезды были бы такими же, что и во всем диске. Все дело в том, что вместе со звездами в спиральных рукавах происходит интенсивное образование межзвездного газа, который затем конденсируется в звезды. Эти звезды на начальной стадии своей эволюции очень ярки и сильно выделяются среди других звезд диска. Наблюдения нейтрального водорода в диске нашей Галактики (по его излучению в радиодиапазоне на длине волны 21 см) показывают, что газ действительно образует спиральные рукава.
Чтобы рукава четко очерчивались молодыми звездами, требуется достаточно высокая скорость превращения газа в звезды и, кроме того, не слишком большая длительность эволюции звезды на ее начальной яркой стадии. И то, и другое выполняется для реальных физических условий в галактиках, благодаря повышенной интенсивности потока времени, выделяющегося в рукавах. Продолжительность начальной фазы эволюции ярких массивных звезд меньше времени, за которое рукав заметно сместится при своем общем вращении. Эти звезды светят около десяти миллионов лет, что составляет всего пять процентов от периода вращения Галактики. Но по мере того как звезды, очерчивающие спиральный рукав, сгорают, вслед за ними формируются новые светила и связанные с ними туманности, сохраняя неизменным спиральный рисунок. Звезды, оконтуривающие рукава, не переживают даже одного оборота Галактики; устойчив только спиральный узор.
Повышенная интенсивность выделения энергии вдоль рукавов Галактики сказывается на том, что здесь в основном сосредоточены самые молодые звёзды, многие рассеянные звёздные скопления и ассоциации, а также цепочки плотных облаков межзвёздного газа, в которых продолжают образовываться звёзды. В спиральных ветвях находится большое количество переменных и вспыхивающих звёзд, в них чаще всего наблюдаются взрывы некоторых типов сверхновых. В отличие от гало, где какие-либо проявления звёздной активности чрезвычайно редки, в спиральных ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвёздного пространства в звёзды и обратно. Потому что нулевой модуль, представляющий собой гало, находится на завершающем этапе своей эволюции. Тогда как первый модуль, представляющий собой диск, находится на самом пике своего эволюционного развития.
Выводы
Сформулируем основные выводы, полученные при анализе пространства Галактики.
1. С точки зрения системной самоорганизации материи две подсистемы, которые составляют Галактику, относятся к разным модулям интегральной структуры мироздания (ИСМ). Первая - сферическая часть - это нулевой пространственный модуль. Вторая дисковая часть Галактики относится к первому модулю ИСМ. В соответствии с причинно-следственными связями первый модуль или дисковая часть Галактики является следствием, тогда как нулевой модуль или гало считается причиной.
2. Любое пространство создается из хронооболочки, которая в момент поступления энергии представляет собой веерный диполь. На одном конце такого диполя находится вещество, а на другом - сфера расширяющегося пространства. Один полюс диполя обладает свойствами гравитирующих масс и представляет собой материальную точку, а другой полюс обладает антигравитирующими свойствами расширяющегося пространства и представляет собой сферу, окружающую материальную точку. Таким образом, любой веерный диполь имеет физическое тело и трехмерное физическое пространство. Поэтому каждое причинно-следственное звено будет состоять из четырех элементов: тела причины и пространства причины, тела следствия и пространства следствия.
3. Основные особенности гало определяются свойствами хронооболочки нулевого модуля. Перечислим их.
1). Границей гало является мембрана, обладающая антигравитирующими свойствами, которая ограничивает расширяющуюся сферу вакуума веерного диполя. Она представлена слоем водородной плазмы, окружающим снаружи гало, в виде короны. Образуется корона за счет тормозящего влияния мембраны на ионы водорода. Топология пространства гало является сферической.
2). В своем эволюционном преобразования гало прошло через стадию инфляции, во время которой хронооболочка гало раздробилась на 256 мелких хронооболочек, каждое из которых теперь является одним из шаровых скоплений Галактики. Во время инфляции пространство Галактики экспоненциально увеличило свои размеры. Сформированная система была названа ячеисто-сотовой структурой гало.
3). Хронооболочки шаровых скоплений звезд продолжали дробиться и дальше. Предельным уровнем квантования галактик становятся звезды и звездные системы. Предельным уровнем квантования называется новая структурная организация материи.
4). Относительное местоположение хронооболочек звезд, находящихся в ячеисто-сотовой структуре гало, является крайне неравноценным. Некоторые из них располагаются ближе к центру Галактики, другие - ближе к периферии. В результате такого неравноправия звездообразование в каждой хронооболочке имеет свои особенности, которые сказываются в отношении плотности вещества или на характере их движения.
5). Карликовые системы, обнаруженные в пределах нашей Галактики, относятся к хронооболочкам квадруполей второго или третьего уровня, которые также представляют собой замкнутые самоорганизующиеся подсистемы, принадлежащие Галактике.
6). Нынешнее состояние гало относится к завершающему этапу эволюции. Расширение его пространства закончилось в связи с конечностью выделяемой энергии. Силам гравитации ничто не противостоит. Поэтому последняя стадия эволюции гало обусловлена процессами распада. Гравитация становится основной силой в системе, заставляя материальные тела двигаться к центру Галактики в усиливающемся поле тяготения. В центре Галактики образуется притягивающий аттрактор.
4. Основные особенности диска определяются свойствами хронооболочки первого модуля, который является следствием нулевого модуля. Перечислим их.
1). Поскольку дисковая часть Галактики является следствием, поэтому гравитационный веерный диполь будет представлять собой аксиальный вектор М=1 вращающийся вокруг аксиального вектора М=0.
2). Пространство, образуемое одним из полюсов веерного диполя, создается в виде расширяющейся сферы, вращающейся вокруг оси М=0. Поэтому топология пространства первого модуля описывается тором, вложенным в сферическое пространство нулевого модуля. Тор образуется двумя аксиальными векторами М=0 и М=1, где М=0 представляет собой большой радиус тора, а М=1 - малый радиус тора.
3). Стадия инфляции хронооболочки первого модуля породила множество новых подсистем - более мелких внутренних хронооболочек. Все они располагаются по матрешечному типу внутри хронооболочки первого модуля. Все они также имеют тороидальную топологию. В пространстве дисковой части Галактики появляется структурированность.
4). Вещество, образуемое другим полюсом веерного диполя, концентрируется в центре сферы, который описывает малый радиус тора М=1. Поскольку этот центр в свою очередь описывает круг по радиусу большого тора, то все вещество формируется вдоль этой окружности в плоскости, перпендикулярной оси М=0.
5). Материя, образуемая в новых подсистемах, также создается в центрах сфер малого радиуса тора. Поэтому все вещество формируется вдоль окружностей, находящихся в плоскости, перпендикулярной оси М=0. Так образуется дисковая часть Галактики.
5. В центральной области Галактики находятся два тела причины. Одно из них является телом причины гало (балдж), другое - телом причины диска (околоядерный газовый диск). Тело причины диска в свою очередь является телом следствия по отношению к гало. Поэтому одно тело вращается вокруг другого.
6. Балдж как и гало находится на завершающем этапе эволюции, поэтому становится аттрактором, к которому тяготеет все вещество, разбросанное ранее по всему объему гало. Скапливаясь в его центре, оно формирует мощные гравитационные поля, которые постепенно сжимают материю в черную дыру.
7. Околоядерный газовый диск является телом причины дисковой части Галактики и находится на ранней стадии эволюции. По отношению к своей системе - диску он представляет собой белую дыру, откуда энергия поступает на развитие пространства и материи дисковой части Галактики.
8. Спиральные рукава - это энергетическая структура пространства, показывающая, в какой его области выделение энергии происходит интенсивнее всего. Образуется эта структура благодаря циркуляции энергии внутри тора. В большей части торов энергия циркулирует не по окружности, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится тело причины (черная дыра), в другом - тело следствия (белая дыра). Соответственно топология пространства меняется, тор примет более сложную форму, и вместо окружности, которую описывает большой радиус тора, у нас находится эллипс.
9. Поскольку дисковая подсистема Галактики погружена в сферическую подсистему, то между ними посредством времени происходит дополнительное взаимодействие. Влияние одной подсистемы на другую и приводит к тому, что на циркуляцию энергии в дисковой подсистеме накладывается момент вращения, присутствующий в сферической части, в результате чего торы разворачиваются на небольшой угол относительно друг друга. При развороте эллипсов на некоторый угол наибольшую плотность энергия будет иметь в точках соприкосновения эллипсов. В этих местах интенсивнее всего будет происходить процесс звездообразования. Поэтому главным свойством волнового спирального узора является его однородное вращение, как единой системы пространств, образуемых торами.
Литература
1. Боер К., Саваж Б. Галактики и их короны. Ж-л Scentific American. Перевод с англ. - Алекс Моисеев, Сайт "Дальневосточная Астрономия".
2. Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. М.: Айрис-Пресс, 2004.
3. Капица С. П., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика и прогнозы будущего. М.: УРСС, 2003
4. Мандельброт Б. Фракталы, случай и финансы. М., 2004.
5. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука, 1983. 190 с
6. Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.: Прогресс, 1999. 6-е изд. М.: КомКнига, 2005.
7. Пригожин К., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: УРСС, 2001. 5-е изд. М.: КомКнига, 2005.
8. Саган К. Космос. СПб.: Амфора, 2004.
9. Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн. - М.: ЛЕНАНД, 2006.
10. Хокинг С. Краткая история времени. СПб.: Амфора, 2000.
11. Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. СПб.: Амфора, 2001.
Рис. 15. Галактика NGC 6814, сходная с нашей Галактикой, наблюдаемая в плане Галактики, подобные нашей, при наблюдении в плане выглядят как галактика NGC 6814, показанная на рисунке 15.
Из ядра галактики выходят спиральные ветви, рукава. Они огибают ядро и, постепенно расширяясь и разветвляясь, теряют яркость. На определенном расстоянии их след и вовсе пропадает.
Исследования показали, что спиральные ветви других галактик состоят из звезд - горячих гигантов и сверхгигантов, а также из пыли и газа (водорода). Если перечисленные объекты убрать из спиральных галактик, то их ветви-рукава исчезнут. Исчезнет их спиральная структура. Дело в том, что красные и желтые звезды, как карлики, так и гиганты, одинаково равномерно заполняют как области в спиральных ветвях, так и области между спиральными ветвями.
Если мы хотим изучить спиральную структуру нашей Галактики, мы должны проследить расположение в ней звезд - горячих гигантов, а также пыли и газа. Но сделать это непросто, поскольку мы вынуждены наблюдать спиральную структуру Галактики изнутри. При этом различные части спиральных ветвей проектируются друг на друга. Наша задача усложняется и тем, что мы не умеем точно определять расстояние до далеких звезд - горячих гигантов. Можно сказать, что измерять большие расстояния в Галактике вообще нельзя - прежде всего из-за пылевого вещества, которое поглощает свет звезд. Спиральные рукава располагаются в плоскости Галактики. Именно там больше всего пыли. Но пылевое вещество не только поглощает свет и затрудняет измерения расстояний. Оно делает практически невидимыми очень далекие звезды - горячие гиганты. Именно за ними мы должны следить, если хотим узнать расположение спиральных рукавов. Таким образом, методом наблюдения распределения в пространстве звезд - горячих гигантов или звездных ассоциаций изучить спиральные ветви нашей Галактики не удается.
Получить определенную информацию о спиральных рукавах можно с помощью использования излучения нейтрального водорода на длине волны 21 сантиметр. Мы уже говорили, что таким образом можно вывести закон вращения Галактики. Была измерена плотность нейтрального водорода в различных местах Галактики. Результаты этих измерений показаны на рисунке 16. Видно, что в двух небольших секторах наблюдения отсутствовали. Тем не менее просматривается расположение спиральных ветвей. Дело в том, что водород обычно соседствует со звездами - горячими гигантами. Именно они определяют форму спиральных рукавов. Поэтому места уплотнения водорода должны повторять рисунок спиральной структуры Галактики.
Как уже говорилось, излучение нейтрального водорода с длиной волны 21 сантиметр находится в радиодиапазоне. Пыль не оказывает на него никакого влияния. Поэтому оно доходит до нас от самых далеких областей Галактики.
Космос, который мы стараемся изучить, представляет собой огромное и бескрайнее пространство, в котором существуют десятки, сотни, тысячи триллионов звезд, объединенные в определенные группы. Наша Земля не живет сама по себе. Мы входим в состав солнечной системы, которая является маленькой частицей и входит в состав Млечного Пути — более крупного космического образования.
Наша Земля, как и другие планеты Млечного Пути, наша звезда по имени Солнце, как и другие звезды Млечного Пути, двигаются во Вселенной в определенном порядке и занимают отведенные места. Постараемся подробнее разобраться, каково строение Млечного Пути, и каковы основные особенности нашей галактики?
Происхождение Млечного Пути
Наша галактика имеет свою историю, как и другие области космического пространства, и является продуктом катастрофы вселенского масштаба. Основная теория происхождения Вселенной, которая сегодня доминирует в научном сообществе – Большой Взрыв. Модель, которая прекрасно характеризует теорию Большого Взрыва — цепная ядерная реакция на микроскопическом уровне. Изначально существовала какая-то субстанция, которая в силу определенных причин в одно мгновение пришла в движение и взорвалась. Об условиях, приведших к началу взрывной реакции, говорить не стоит. Это далеко от нашего понимания. Сейчас образовавшаяся 15 млрд. лет назад в результате катаклизма Вселенная представляет собой огромный, бескрайний полигон.
Первичные продукты взрыва сначала представляли скопления и облака газа. В дальнейшем под воздействием гравитационных сил и других физических процессов произошло образование более крупных объектов вселенского масштаба. Все произошло очень быстро по космическим меркам, в течение миллиардов лет. Сначала было формирование звезд, которые сформировали скопления и позже объединились в галактики, точное количество которых неизвестно. По своему составу галактическое вещество – это атомы водорода и гелия в компании других элементов, которые являются строительным материалом для образования звезд и других космических объектов.
Сказать точно, в каком месте Вселенной находится Млечный Путь, не представляется возможным, так как точно неизвестен центр мироздания.
Ввиду схожести процессов, сформировавших Вселенную, наша галактика очень похожа по своей структуре на многие другие. По своему типу это типичная спиральная галактика, тип объектов, который распространен во Вселенной в огромном множестве. По своим размерам галактика находится в золотой середине — не маленькая и не огромная. Меньших соседей по звездному дому у нашей галактики гораздо больше, чем тех, кто обладает колоссальными размерами.
Одинаков и возраст всех галактик, которые существуют в космическом пространстве. Наша галактика практически ровесница Вселенной и имеет возраст 14,5 млрд. лет. За этот громадный промежуток времени неоднократно менялась структура Млечного Пути, происходит это и сегодня, только незаметно, в сравнении с темпами земной жизни.
Любопытна история с названием нашей галактики. Ученые считают, что название Млечный Путь легендарно. Это попытка связать расположение звезд на нашем небосклоне с древнегреческим мифом об отце богов Кроносе, который пожирал собственных детей. Последний ребенок, которого ожидала такая же печальная участь, оказался худым и был отдан кормилице на откорм. Во время кормления брызги молока упали на небо, тем самым создав молочную дорожку. Впоследствии ученые и астрономы всех времен и народов сходились во мнении, что наша галактика действительно очень похожа на молочную дорогу.
В настоящее время Млечный Путь пребывает в середине своего цикла развития. Другими словами, космический газ и вещество для формирования новых звезд подходят к концу. Существующие при этом звезды еще достаточно молоды. Как и в истории с Солнцем, которая возможно через 6-7 млрд. лет превратиться в Красный Гигант, наши потомки будут наблюдать трансформацию других звезд и всей галактики в целом в красную последовательность.
Прекратить свое существование наша галактика может и в результате очередного вселенского катаклизма. Темы исследований последних лет ориентируются на предстоящую в далеком будущем встречу Млечного Пути с ближайшей нашей соседкой — галактикой Андромеда. Вероятно, Млечный Путь после встречи с галактикой Андромеды распадется на несколько маленьких галактик. В любом случае это станет поводом для появления новых звезд и переустройства ближайшего к нам космоса. Остается только предполагать, какая судьба Вселенной и нашей галактики в далеком будущем.
Астрофизические параметры Млечного Пути
Для того чтобы представить, как выглядит Млечный Путь в масштабах космоса, достаточно взглянуть на саму Вселенную и сравнить отдельные ее части. Наша галактика входит в подгруппу, которая в свою очередь является частью Местной группы, более крупного образования. Здесь наш космический мегаполис соседствует с галактиками Андромеда и Треугольника. Окружение троице составляют более 40 мелких галактик. Местная группа уже входит в состав еще более крупного образования и является частью сверхскопления Девы. Некоторые утверждают, что это только приблизительные предположения о том, где находится наша галактика. Масштабы образований настолько огромны, что все это представить практически невозможно. Сегодня мы знаем расстояние до ближайших соседствующих галактик. Другие объекты глубокого космоса находятся за пределами видимости. Только теоретически и математически допускается их существование.
Местоположение галактики стало известно только благодаря приблизительным расчетам, определившим расстояние до ближайших соседей. Спутниками Млечного Пути являются карликовые галактики – Малое и Большое Магелланово Облако. Всего, по мнению ученых, насчитывается до 14 галактик-спутников, которые составляют эскорт вселенской колесницы под названием Млечный Путь.
Что касается обозримого мира, то сегодня имеется достаточно информации о том, как выглядит наша галактика. Существующая модель, а вместе с ней и карта Млечного Пути, составлена на основании математических расчетов, данных полученных в результате астрофизических наблюдений. Каждое космическое тело или фрагмент галактики занимает свое место. Это, как и во Вселенной, только в меньшем масштабе. Интересны астрофизические параметры нашего космического мегаполиса, а они впечатляют.
Наша галактика спирального типа с перемычкой, которую на звездных картах обозначают индексом SBbc. Диаметр галактического диска Млечного Пути составляет порядка 50-90 тысяч световых лет или 30 тысяч парсек. Для сравнения радиус галактики Андромеды равен 110 тыс. световых лет в масштабах Вселенной. Можно только представить насколько больше Млечного Пути наша соседка. Размеры же ближайших к Млечному Пути карликовых галактик в десятки раз меньше параметров нашей галактики. Магеллановы облака имеют диаметр всего 7-10 тыс. световых лет. В этом огромном звездном круговороте насчитывается порядка 200-400 миллиардов звезд. Эти звезды собраны в скопления и туманности. Значительная ее часть – это рукава Млечного Пути, в одном из которых находится наша солнечная система.
Все остальное — это темная материя, облака космического газа и пузыри, которые заполняют межзвездное пространство. Чем ближе к центру галактики, тем больше звезд, тем теснее становится космическое пространство. Наше Солнце располагается в области космоса, состоящем из более мелких космических объектов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.
Масса Млечного Пути составляет 6х1042 кг, что в триллионы раз больше массы нашего Солнца. Практически все звезды, населяющие нашу звездную страну, расположены в плоскости одного диска, толщина которого составляет по разным оценкам 1000 световых лет. Узнать точную массу нашей галактики не представляется возможным, так как большая часть видимого спектра звезд, скрыта от нас рукавами Млечного Пути. К тому же неизвестна масса темной материи, которая занимает огромные межзвездные пространства.
Расстояние от Солнца до центра нашей галактики составляет 27 тыс. световых лет. Находясь на относительной периферии, Солнце стремительно движется вокруг центра галактики, совершая полный оборот за 240 млн. лет.
Центр галактики имеет диаметр 1000 парсек и состоит из ядра с интересной последовательностью. Центр ядра имеет форму выпуклости, в которой сосредоточены крупнейшие звезды и скопление раскаленных газов. Именно эта область выделяет огромное количество энергии, которая по совокупности больше, чем излучают миллиарды звезд, входящие в состав галактики. Эта часть ядра самая активная и самая яркая часть галактики. По краям ядра имеется перемычка, которая является началом рукавов нашей галактики. Такой мостик возникает в результате колоссальной силы гравитации, вызванной стремительной скоростью вращения самой галактики.
Рассматривая центральную часть галактики, парадоксальным выглядит следующий факт. Ученые долгое время не могли понять, что находится в центре Млечного Пути. Оказывается, в самом центре звездной страны под названием Млечный Путь устроилась сверхмассивная черная дыра, диаметр которой составляет порядка 140 км. Именно туда и уходит большая часть энергии, выделяемой ядром галактики, именно в этой бездонной бездне растворяются и умирают звезды. Присутствие черной дыры в центре Млечного Пути свидетельствует о том, что все процессы образования во Вселенной, должны когда-то закончиться. Материя превратится в антиматерию и все повторится снова. Как будет себя вести это чудовище через миллионы и миллиарды лет, черная бездна молчит, что указывает на то, что процессы поглощения материи только набирают силу.
От центра отходят два главных рукава галактики — Щит Кентавра и Персея. Названия эти структурные образования получили по расположеным на небе созвездиям. В дополнение к главным рукавам галактику опоясывают еще 5 малых рукавов.
Ближайшее и далекое будущее
Рожденные ядром Млечного Пути рукава раскручиваются по спирали, заполняя звездами и космическими материалом космическое пространство. Здесь уместна аналогия с космическими телами, которые вращаются вокруг Солнца в нашей звездной системе. Огромная масса звезд, больших и малых, скоплений и туманностей, космических объектов разной величины и природы, вертится на гигантской карусели. Все они создают чудесную картину звездного неба, на которое человек глядит уже не одну тысячу лет. Изучая нашу галактику, следует знать, что звезды в галактике живут по своим законам, находясь сегодня в одном из рукавов галактики, завтра они начнут путь в другую сторону, покидая один рукав и перелетая в другой.
Земля в галактике Млечный Путь — далеко не единственная планета, пригодная для жизни. Это всего лишь частица пыли, размером с атом, которая затерялась в огромном звездном мире нашей галактики. Таких планет, похожих на Землю, в галактике может быть огромное количество. Достаточно представить количество звезд, которые так или иначе имеют свои звездные планетарные системы. Другая жизнь может быть далеко, на самом краю галактики, в десятках тысяч световых лет или, наоборот, присутствовать в соседних областях, которые скрыты от нас рукавами Млечного Пути.