Mūsų galaktika – tai milžiniška, sudėtinga ir dinamiška žvaigždžių bei tarpžvaigždinės medžiagos sistema, kurioje savo vietą rado ir Saulė. Moksliniu požiūriu mūsų gimtoji galaktika klasifikuojama kaip Sb tipo spiralinė galaktika.
Nors iš Žemės perspektyvos mes matome tik šviesią juostą nakties danguje, vadinamą Paukščių Taku, iš tiesų tai yra struktūruotas kosminis mechanizmas, kurio skersmuo siekia šimtus tūkstančių šviesmečių.
Šiame straipsnyje detaliai apžvelgsime Galaktikos sandarą, jos populiacijas, paslaptingąją nematomąją medžiagą ir atsakysime į klausimą, kur tiksliai šiame milžiniškame žemėlapyje esame mes.
Galaktikos sandara: nuo branduolio iki paslaptingojo vainiko
Mūsų galaktika susideda iš kelių bendracentrių posistemių, kurių kiekviena pasižymi unikaliais objektais ir fizikinėmis savybėmis. Astronomai išskiria keturias pagrindines dalis:
- Centrinis telkinys (buldžas): Tai sferinė žvaigždžių sankaupa pačiame centre, kurios spindulys siekia apie 10 000 šviesmečių (šm). Čia žvaigždžių tankis yra didžiausias.
- Galaktikos diskas: Pagrindinė struktūra, kurios spindulys yra maždaug 50 000 šm. Diskas dažnai skirstomas į plonąjį ir storąjį. Būtent čia telkiasi didžioji dalis dujų, dulkių ir jaunų žvaigždžių.
- Sferoidas (halo): Retas žvaigždžių sluoksnis, supantis diską. Jo spindulys siekia apie 80 000 šm. Čia skrieja seniausios žvaigždės ir kamuoliniai spiečiai.
- Galaktikos vainikas: Išorinė dalis, besitęsianti mažiausiai 300 000 šm. Tai viena paslaptingiausių sričių, kurioje dominuoja nematomoji medžiaga.
Saulės vieta Galaktikoje
Mūsų Saulė nėra Galaktikos centre. Ji įsikūrusi diske, maždaug 28 000 šviesmečių atstumu nuo centro, netoli centrinės plokštumos.
Įdomu tai, kad visa mūsų Saulės sistema sukasi aplink Galaktikos centrą milžinišku 220 km/s greičiu, o vieną pilną ratą apsuka per maždaug 230 milijonų metų.
Žvaigždžių populiacijos ir jų amžius
Mokslininkai visus Galaktikos objektus skirsto į dvi pagrindines grupes, vadinamas populiacijomis:
- I populiacija (disko objektai): Tai santykinai jaunos žvaigždės (nuo 1 milijono iki 8 milijardų metų amžiaus). Saulė, kurios amžius yra 4,7 mlrd. metų, priklauso būtent šiai grupei. Jos pasižymi didesne sunkiųjų cheminių elementų koncentracija.
- II populiacija (sferoido objektai): Tai seniausios žvaigždės ir kamuoliniai žvaigždžių spiečiai, kurių amžius siekia 10–13 milijardų metų. Šios žvaigždės turi 10–1000 kartų mažiau sunkiųjų elementų nei disko objektai, nes jos formavosi dar ankstyvoje Visatos stadijoje.
Pasak NASA astrofizikos tyrimų, sferoido objektai skrieja itin ištęstomis elipsinėmis orbitomis, kurios orientuotos įvairiais kampais į Galaktikos plokštumą.
Tarpžvaigždinė medžiaga: žvaigždžių lopšys
Nors Galaktikoje yra apie 300 milijardų žvaigždžių, o jos bendra masė siekia 1012MS (Saulės masių), tarpai tarp žvaigždžių nėra tušti. Tarpžvaigždinės dujos ir dulkės sudaro apie 10 % disko masės.
Cheminė šios medžiagos sudėtis yra gana vienoda:
- 73 % vandenilio;
- 25 % helio;
- 2 % sunkesniųjų elementų.
Ši medžiaga telkiasi į milžiniškus molekulinius debesis, kurie daugiausia susitelkę spiralinėse vijose. Būtent čia vyksta aktyviausia žvaigždėdara – formuojasi jaunos žvaigždės, jų asociacijos ir padrikieji spiečiai.
Nematomoji medžiaga: 90 % paslapties
Vienas didžiausių iššūkių šiuolaikinei astronomijai yra nematomoji medžiaga (angl. Dark Matter). Tyrimai rodo, kad Galaktikos vainike esanti nematomoji masė yra apie 10 kartų didesnė už visų matomų žvaigždžių, dujų ir dulkių masę kartu sudėjus.
Mes jos nematome, nes ji nespinduliuoja ir neabsorbuoja šviesos, tačiau jos gravitacinis poveikis yra akivaizdus stebint Galaktikos sukimosi greitį. Jei šios medžiagos nebūtų, Galaktikos disko pakraščiai suktųsi kur kas lėčiau. Daugiau apie šį fenomeną galite paskaityti Europos kosmoso agentūros (ESA) stebėjimų ataskaitose.
Galaktikos dinamika: kodėl Paukščių Takas nesubyra?
shutterstock.com
Vienas įspūdingiausių faktų apie mūsų galaktiką yra jos sukimosi greitis. Nors atrodo, kad žvaigždės tiesiog plūduriuoja erdvėje, visas diskas sukasi aplink Galaktikos centrą. Stebėjimai rodo, kad sukimosi greitis tolstant nuo centro ne mažėja (kaip būtų galima tikėtis pagal Keplerio dėsnius), o priešingai – didėja arba išlieka stabilus.
- Saulės kaimynystėje: sukimosi greitis siekia apie 220 km/s.
- Disko pakraščiuose: greitis padidėja iki 230–250 km/s.
Šis reiškinys, vadinamas „galaktikos sukimosi kreivės problema“, yra vienas stipriausių įrodymų, pagrindžiančių nematomosios medžiagos egzistavimą. Be šios papildomos gravitacinės masės, kuri telkiasi Galaktikos vainike, žvaigždės tiesiog išskristų į tarpgalaktinę erdvę dėl milžiniškos išcentrinės jėgos.
Paukščių Takas išlaiko savo formą tik dėka šio nematomo „karkaso“, kuris masės atžvilgiu apie 10 kartų viršija visas matomas žvaigždes ir dujas.
Galaktikos kanibalizmas ir ateities susidūrimas su Andromeda
Mūsų galaktika nėra izoliuota sala. Ji priklauso vadinamajai Vietinei galaktikų grupei ir nuolat sąveikauja su savo kaimynėmis. Astronominiai stebėjimai, atlikti naudojant Gaia kosminį teleskopą, atskleidė, kad Paukščių Takas yra „kosminis kanibalas“. Sferoido dalyje aptinkami karštų dujų srautai ir žvaigždžių srovės rodo, kad praeityje mūsų galaktika „suvalgė“ ne vieną mažesnę sferoidinę galaktikėlę.
Tačiau didžiausias įvykis dar laukia ateityje. Maždaug už 4 milijardų metų Paukščių Takas susidurs su savo didžiąja kaimyne – Andromedos galaktika (M31). Šis procesas visiškai pakeis mūsų namų išvaizdą:
- Dabartinė Sb tipo spiralinė struktūra bus suardyta.
- Po ilgo gravitacinio šokio abi sistemos susijungs į vieną milžinišką eliptinę galaktiką, kurią mokslininkai neoficialiai vadina „Pieno meda“ (Milkomeda).
- Nors galaktikos susidurs, tikimybė, kad pavienės žvaigždės (įskaitant Saulę) fiziškai susidurs, yra nykstamai maža dėl milžiniškų tarpžvaigždinių atstumų.
Šie procesai rodo, kad galaktika yra gyvas, nuolat besikeičiantis organizmas, kurio evoliucija trunka milijardus metų.
Galaktika kaip gyvas organizmas
Mūsų galaktika nėra sustingusi struktūra. Tai evoliucionuojanti sistema, kurioje iš disko kyla karštų dujų srautai į sferoidą ir vėl krinta atgal, o spiralinėse vijose nuolat gimsta naujos saulės. Suprasdami Galaktikos sandarą, mes geriau suprantame ir savo vietą begalinėje Visatoje.
