Наша Галактика - Млечный Путь

© Владимир Каланов
"Знания-сила".

Рассматривая ночное звёздное небо, можно увидеть неярко светящуюся беловатую полосу, которая пересекает небесную сферу. Это диффузное свечение приходит как от нескольких сотен миллиардов звезд, так и в результате рассе́янья света на крошечных частичках пы́ли и газа в межзвездном пространстве. Это наша галактика Млечный Путь. Млечный Путь – это галактика, к которой принадлежит Солнечная система со своими планетами, среди которых и Земля. Он виден из любой точки земной поверхности. Млечный путь образует кольцо, поэтому с любой точки Земли мы видим лишь его часть. Млечный Путь, который кажется тусклой светящейся доро́гой, на самом деле состоит из огромного количества звёзд, не видимых по отдельности невооруженным глазом. Первым в начале XVII столетия над этим задумался , когда навёл изготовленный им телескоп на Млечный Путь. То, что впервые увидел Галилей, захватило дух. В месте белесой огромной полосы Млечного Пути его взору открылись сверкающие скопления из бесчисленных звёзд, видимых по отдельности. Сегодня учёные считают, что Млечный Путь содержит огромное число звёзд – около 200 миллиардов.

Рис. 1 схематическое изображение нашей Галактики и окружающего её гало.

Млечный Путь представляет собой галактику, состоящую из большого плоского - основного - тела в форме диска диаметром, превышающим расстояние в 100 тысяч световых лет. Сам диск Млечного Пути "относительно тонкий" – толщиной несколько тысяч световых лет. Внутри диска расположена бóльшая часть звёзд. По своей морфологии диск некомпа́ктен, имеет сложное строение, внутри его находятся неровные структуры, которые простираются от ядра до периферии Галактики. Это так называемые «спиральные рукава» нашей Галактики, зоны высокой плотности, где из облаков межзвездных пыли и газа образуются новые звезды.

Рис. 2 Центр Галактики. Изображение в условных тонах центра Млечного Пути.

Пояснение к рисунку: Источник света в середине - Стрелец А, активная зона звездообразования, находится рядом с галактическим ядром. Центр окружен газообразным кольцом (розовый круг). На внешнем кольце расположены молекулярные облака (оранжевые) и ионизированный водород пространства розового оттенка.

В центральной части диска Млечного Пути находится галактическое ядро. Ядро состоит из миллиардов старых звезд. Сама же центральная часть ядра представляет собой очень массивную область диаметром всего в несколько световых лет, внутри которой, по последним данным астрономических исследований, находится сверхмассивная черная дыра, возможно даже несколько чёрных дыр, массами около 3 миллионов Солнц.

Вокруг диска Галактики находится сферическое гало (корона), содержащее карликовые галактики (Большое и Малое Магеллановы облака́ и др. ), шаровые звездные скопления, отдельные звезды, группы звезд и горячий газ. Некоторые из отдельных групп звезд взаимодействуют с шаровыми скоплениями и карликовыми галактиками. Существует гипотеза, вытекающая из анализа структуры гало и траекторий движения звездных скоплений, что шаровые скопления, как и сама галактическая корона могут являться остатками бывших галактик-спутников, поглощенных нашей Галактикой в результате произошедших ранее взаимодействий и столкновений.

Согласно научным предположениям, Наша Галактика содержит также и темную материю, которой, возможно, гораздо больше, чем всего видимого вещества во всех диапазонах наблюдений.

На окраинах Галактики обнаружены плотные области газа размерами несколько тысяч световых лет, температурой 10000 градусов и массой 10 миллионов Солнц.

Наше Солнце находится почти на диске, на расстоянии около 28000 световых лет от центра Галактики. Иными словами, оно находится на периферии, на расстоянии почти 2/3 галактического радиуса от центра, что составляет расстояние порядка 8 килопарсек от центра нашей Галактики.

Рис. 3 Плоскость Галактики и плоскость Солнечной системы не совпадают, а находятся под углом друг к другу.

Положение Солнца в Галактике

Подробно положение Солнца в Галактике и его движение рассмотрено также в разделе "Солнце" нашего сайта (см. ) . Чтобы совершить полный оборот, Солнцу требуется около 250 миллионов лет (по некоторым данным 220 миллионов лет), которые составляют галактический год (скорость движения Солнца – 220 км/с, то есть почти 800000 км/ч!). Каждые 33 миллиона лет Солнце пересекает галактический экватор, затем поднимается над его плоскостью на высоту в 230 световых лет и снова опускается вниз, к экватору. На совершение полного оборота Солнцу требуется, как уже было сказано, около 250 миллионов лет.

Так как мы находимся внутри Галактики и смотрим на неё изнутри, её диск оказывается видимым на небесной сфере как полоса звёзд (это и есть Млечный Путь), и поэтому с Земли трудно определить реальную трехмерную пространственную структуру Млечного пути.

Рис. 4 обзор полного неба в галактических координатах, полученный на частоте 408 мгц (длина волны 73 см), показанный в условных цветах.

Интенсивность радиоизлучения отображена в линейной цветовой шкале от темно-синего (наименьшая интенсивность) до красного (наивысшая интенсивность). Угловое разрешение карты составляет приблизительно 2°. Вдоль плоскости галактики видно множество хорошо известных радиоисточников, включая остатки сверхновых Кассиопеи А и Крабовидной туманности.
Отчетливо выделяются комплексы локальных рукавов (Лебедь X и Паруса X), окруженные диффузным радиоизлучением. Диффузное радиоизлучение Млечного Пути в основном представляет собой синхротронное излучение электронов космических лучей при их взаимодействии с магнитным полем нашей Галактики.

Рис. 5 Два изображения полного неба, построенных на основе данных, полученных в 1990 г. в ходе эксперимента DIRBE по изучению диффузного инфракрасного фона (Diffuse Infrared Background Experiment) на спутнике COBE.

На обоих изображениях видно сильное излучение от Млечного Пути. На верхнем фото представлены комбинированные данные по излучению на длинах волн 25, 60 и 100 микрон дальнего инфракрасного диапазона, показанные соответственно голубым, зеленым и красным цветом. Это излучение исходит от холодной межзвездной пыли. Бледно-голубое фоновое излучение порождается межпланетарной пылью в Солнечной системе. На нижнем изображении скомбинированы данные по излучению на длинах волн 1,2, 2,2 и 3,4 микрон в ближнем инфракрасном диапазоне, показанные соответственно голубым, зеленым и красным цветом.

Новая карта Млечного Пути

Млечный Путь можно классифицировать как спиральную галактику . Как уже сказано, он состоит из основного тела в форме плоского диска диаметром более 100 000 световых лет, внутри которого находится большая часть звезд. У диска некомпактное строение, и очевидна его неровная структура, начинающаяся из ядра и распространяющаяся к периферии Галактики. Это спиральные ветви областей наибольшей плотности материи, т.н. спиральные рукава, в которых идёт процесс образования новых звёзд, начинающийся в межзвездных газопылевых облаках. О причине возникновения спиральных рукавов нельзя сказать ничего, кроме того, что рукава возникают при численном моделировании рождения галактики всегда, если заданы достаточно большие масса и момент вращения.

Для появления описания длительно дотроньтесь до клетки Для увеличения изображения - кратковременно Для возврата с изображения - клавиша возврат на телефоне или в браузере

Сгенерированная на компьютере новая трёхмерная модель Млечного пути с реальным расположением сотен тысяч туманностей и звёзд.
© National Geographic Society, Washington D.C. 2005.

Вращение частей галактики

Части галактики вращаются с различной скоростью вокруг её центра. Если бы мы могли посмотреть на Галактику «сверху», мы увидели бы плотное и яркое ядро, внутри которого звёзды располагаются очень близко друг к другу, а также рукава. В них звёзды сконцентрированы менее компактно.

Направление вращения Млечного пути, а также подобных спиральных галактик (указано на карте в левом нижнем углу при увеличении) таково, что спиральные рукава как бы закручиваются. И здесь необходимо заострить внимание вот на каком специфическом моменте. За время существования Галактики (не менее 12 млрд. лет, по любым современным оценкам) спиральные ветви должны были бы закрути́ться вокруг центра Галактики несколько десятков раз! А этого не наблюдается ни в других галактиках, ни в нашей. Ещё в 1964 году Ц. Лин и Ф. Шу из США, предложили теорию, согласно которой спиральные рукава представляют собой не некие материальные образования, а волны плотности вещества, выделяющиеся на ровном фоне галактики прежде всего потому, что в них идёт активное звездообразование, сопровождающееся рождением звёзд высокой светимости. Вращение спирального рукава не имеет никакого отношения к движению звёзд по галактическим орбитам. На небольших расстояниях от ядра орбитальные скорости звёзд превышают скорость рукава, и звёзды "втекают" в него с внутренней стороны, а покидают с внешней. На больши́х расстояниях всё наоборот: рукав как бы набегает на звезды, временно включает их в свой состав, а затем обгоняет их. Что касается ярких ОB -звёзд, определяющих рисунок рукава, то они, родившись в рукаве, в нём и заканчивают свою относительно короткую жизнь, не успевая покинуть рукав за время своего существования.

Газовое кольцо и движение звёзд

По одной из гипотез строения Мле́чного Пути, между центром Галактики и спиральными рукавами расположено ещё т.н. "газовое кольцо". Газовое кольцо содержит миллиарды солнечных масс газа и пы́ли и является местом активного звездообразова́ния. Эта область сильно излучает в радио и инфракрасном диапазоне. Изучение данного образования проводилось по облакам газа и пы́ли, расположенным вдоль луча зрения, и поэтому измерения точных расстояний до этого образования, как и его точная конфигурация очень затруднены́ и до сих пор существуют два основных мнения учёных по этому поводу. Согласно первому, ученые считают, что это образование является не кольцом, а сгруппирова́вшимися спиралями. Согласно другому мнению, это образование можно считать кольцевым. Предположительно оно расположено на расстоянии между 10 и 16 тыс. световых лет от центра.

Существует специальный раздел астрофизики, изучающий движение звёзд во Млечном Пути, он называется «звёздная кинематика».

Для облегчения задачи звездной кинематики звёзды подразделяют на семейства по определенным признакам, возрасту, физическим данным, расположе́нию внутри Галактики. У подавляющего большинства молодых звёзд, сконцентрированных в спиральных рукавах, скорость вращения (относительно центра Галактики, разумеется) составляет несколько километров в секунду. Считается, что у подобных звёзд было слишком мало времени для взаимодействия с другими звездами, они «не использовали» взаимное притяжение для повышения скорости вращения. У звёзд среднего возраста скорость выше.

Самая высокая скорость у старых звёзд, они расположены на сферическом гало, окружающем нашу Галактику до расстояния в 100000 световых лет от центра. Их скорость превышает 100 км/с (как у шаровы́х звездных скоплений).

Во внутренних областях, где плотно сконцентрированы, Галактика в своём движении проявляет себя аналогично твёрдому телу. В этих областях скорость вращения звёзд прямо пропорциональна их расстоянию от центра. Кривая вращения будет выглядеть как прямая линия.

На периферии Галактика в движении уже непохожа на твёрдое тело. В этой части она недостаточно плотно «заселена» небесными телами. «Кривая вращения» для периферийных областей будет «ке́плеровской», аналогично пра́вилу о неодинаковой скорости движения планет в Солнечной системе. Скорость обращения звёзд по мере удаления от центра галактики уменьшается.

Звездные скопления

Находятся в постоянном движении не только звёзды, но и другие небесные объекты, населяющие Млечный Путь: это рассеянные и шаровы́е звёздные скопления, туманности и т.д. Особого изучения заслуживает движение шаровы́х звездных скоплений – плотных образований, в состав которых входят сотни тысяч старых звезд. Эти скопления имеют четкую сферическую форму, они двигаются вокруг центра Галактики по вытянутым эллиптическим орбитам, наклонённым к её диску. Скорость их движения составляет в среднем около двухсот км/с . Шаровы́е звездные скопления пересекают диск с периодичностью в несколько миллионов лет. Являясь достаточно плотно сгруппированными образованиями, они относительно стабильны и не распада́ются под влиянием притяжения плоскости Млечного Пути. По-другому обстоят дела с рассеянными звездными скоплениями. В их состав входят несколько сотен или тысяч звёзд, причем они находятся в основном в спиральных рукавах. Звёзды там расположены не так близко друг к другу. Считается, что рассеянные звёздные скопления имеют тенденцию к распаду через несколько миллиардов лет существования. Шаровы́е звёздные скопления – старые по времени образования, они могут иметь возраст порядка десяти миллиардов лет, рассеянные скопления значительно моложе (счёт идет от миллиона до десятков миллионов лет), очень редко их возраст превышает один миллиард лет.

Уважаемые посетители!

У вас отключена работа JavaScript . Включите пожалуйста скрипты в браузере, и вам откроется полный функционал сайта!

Разделить на социальные группы, наша галактика Млечный Путь будет принадлежать к крепкому «среднему классу». Так, она относится к самому распространенному виду галактик, но в то же время не является средней по размеру или массе. Галактик, которые мельче Млечного Пути, больше чем тех, что крупнее его. Еще наш «звездный остров» обладает как минимум 14-ю спутниками - другими карликовыми галактиками. Они обречены кружить вокруг Млечного Пути, пока не будут им поглощены, или же не улетят прочь от межгалактического столкновения. Ну и пока что это единственное место, где наверняка существует жизнь - то есть мы с вами.

Но еще Млечный путь остается наиболее загадочной галактикой во Вселенной: находясь на самом краю «звездного острова», мы видим лишь часть из миллиардов его звезд. А галактики и вовсе невидимо - оно закрыто плотными рукавами звезд, газа и пыли. О фактах и тайнах Млечного Пути и пойдет сегодня речь.

Наша Галактика. Загадки Млечного пути

В какой-то степени мы знаем о далеких звездных системах больше, чем о нашей родной Галактике – Млечный Путь. Исследовать его структуру трудней, чем строение любых других галактик, потому как изучать ее приходится изнутри, и многое не так легко разглядеть. Межзвездные пылевые облака поглощают свет, излучаемый мириадами отдаленных звезд.

Только с развитием радиоастрономии и появлением инфракрасных телескопов ученые смогли понять, как устроена наша Галактика. Но многие детали остаются неясны и по сей день. Даже число звезд в Млечном Пути оценивается довольно приблизительно. Новейшие электронные справочники называют цифры от 100 до 300 миллиардов звезд.

Еще не так давно считалось, что у нашей Галактики имеются 4 больших рукава. Но в 2008 г. астрономы из Висконсинского университета опубликовали результаты обработки около 800 000 инфракрасных снимков, которые были сделаны космическим телескопом «Спитцер». Их анализ показал, что у Млечного Пути всего два рукава. Что до других рукавов, то они являются только узкими боковыми ответвлениями. Итак, Млечный Путь – это спиральная галактика с двумя рукавами. Следует отметить, у большинства известных нам спиральных галактик также только два рукава.

«Благодаря телескопу “Спитцер” мы имеем возможность заново переосмыслить структуру Млечного Пути, – подчеркнул астроном Роберт Бенджамин из Висконсинского университета, выступая на конференции Американского астрономического общества. – Мы уточняем наше представление о Галактике точно так же, как столетия назад первооткрыватели, совершая путешествия по земному шару, уточняли и переосмысливали прежние представления о том, как выглядит Земля».

С начала 90-х годов XX века, наблюдения, проводимые в инфракрасном диапазоне, все больше и больше меняют наши знания о структуре Млечного Пути, ведь инфракрасные телескопы дают возможность заглянуть сквозь газопылевые облака и увидеть то, что недоступно для обычных телескопов.

2004 год — возраст нашей Галактики был оценен в 13,6 миллиарда лет. Она возникла в скором времени после . Вначале это был диффузный газовый пузырь, содержавший в основном водород и гелий. Со временем он превратился в громадную спиральную галактику, в которой мы сейчас живем.

Общая характеристика

Но как протекала эволюция нашей Галактики? Как она формировалась – медленно или, напротив, очень быстро? Как она насыщалась тяжелыми элементами? Как изменялись за миллиарды лет форма Млечного Пути и его химический состав? Подробные ответы на эти вопросы еще предстоит дать ученым.

Протяженность нашей Галактики составляет около 100 000 световых лет, а средняя толщина галактического диска – около 3 000 световых лет (толщина выпуклой его части – балджа – достигает 16 000 световых лет). Впрочем, в 2008 г. австралийский астроном Брайан Генслер, проанализировав результаты наблюдений за пульсарами, предположил, что, вероятно, галактический диск в два раза толще, чем принято считать.

Велика или мала наша Галактика по космическим меркам? Для сравнения: протяженность туманности Андромеды, ближайшей к нам крупной галактики, составляет приблизительно 150 000 световых лет.

В конце 2008 г. исследователи установили методами радиоастрономии, что Млечный Путь вращается быстрей, чем предполагали ранее. Судя по этому показателю, его масса приблизительно в полтора раза выше, чем принято было считать. По разным 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.

Строение галактик

Черная дыра

Итак, Млечный Путь не уступает по размерам туманности Андромеды. «Нам не следует больше относиться к нашей Галактике как к младшей сестре туманности Андромеды», – отметил 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, находящимися поблизости от нас.

Нашу Галактику окружает шаровидное гало, достигающее в поперечнике 165 000 световых лет. Астрономы порой называют гало «галактической атмосферой». Оно содержит примерно 150 шаровых скоплений, а также небольшое количество древних звезд. Все остальное пространство гало заполнено разреженным газом, а также темным веществом. Массу последнего оценивают приблизительно в триллион солнечных масс.

В спиральных рукавах Млечного Пути содержится огромное количество водорода. Именно здесь продолжают зарождаться звезды. Со временем молодые звезды покидают рукава галактик и «переселяются» в галактический диск. Впрочем, самые массивные и яркие звезды живут довольно недолго, потому 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 располагается в созвездии Стрельца. Эта область окружена темными газопылевыми облаками, за которыми нельзя ничего увидеть. Только начиная с 1950-х годов, используя средства радиоастрономии, ученые смогли постепенно рассмотреть 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. Самое приемлемое объяснение этого факта возможно только одно: в центре нашей Галактики находится .

Сейчас она по каким-то причинам устроила себе передышку и не проявляет особой активности. Приток вещества сюда очень скуден. Может быть, со временем у черной дыры пробудится аппетит. Тогда она снова начнет 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, вероятно, регулярно повторяются.

2010 год — американские астрономы при помощи Космического телескопа имени Ферми, предназначенного для наблюдения за источниками гамма-излучения, обнаружили в нашей Галактике две загадочные структуры – два громадных пузыря, испускающих гамма-излучение. Диаметр каждого из них составляет в среднем 25 000 световых лет. Они разлетаются из центра Галактики в северном и южном направлениях. Может быть, речь идет о потоках частиц, которые испустила некогда черная дыра, находящаяся посредине Галактики. Другие исследователи считают, что речь идет о газовых облаках, взорвавшихся при зарождении звезд.

Вокруг Млечного Пути расположены 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 300 000 световых лет. Наша Галактика постоянно поглощает ближайшие к ней карликовые галактики, в частности, галактику Сагитариуса, которая расположена на расстоянии 50 000 световых лет от галактического центра.

Остается добавить, что Млечный Путь и туманность Андромеды движутся навстречу друг другу. Предположительно через 3 миллиарда лет обе галактики сольются воедино, образовав более крупную эллиптическую галактику, которую уже назвали «Млечномедой».

Происхождение Млечного пути

Туманность Андромеды

На протяжении долгого времени считалось, что Млечный Путь формировался постепенно. 1962 год — 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 приблизительно 300 000 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 десятка лет такая модель устраивала ученых. Но новые результаты наблюдений показали, что Млечный Путь не мог возникнуть так, как ему предписали теоретики.

Согласно этой модели, сначала образуется гало, а потом – галактический диск. Но в диске также встречаются очень древние звезды, к примеру, красный гигант Арктур, чей возраст больше 10-ти 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 поздней.

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

1978 год — Леонард Сирл и Роберт Цинн предложили свою модель становления Млечного Пути. Ее обозначили как «модель SZ». Теперь история Галактики заметно усложнилась. Еще не так давно 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 только из равномерно разлившегося газа. Ничто своим присутствием не усложняло расчеты теоретиков.

Теперь вместо одного огромного облака в видениях ученых возникли сразу несколько небольших, причудливо разбросанных облаков. Среди них виднелись и звезды; правда, они были расположены только в гало. Внутри гало все бурлило: облака сталкивались; газовые массы перемешивались и уплотнялись. С течением времени из этой смеси образовался галактический диск. В нем начали возникать новые звезды. Но и эту модель впоследствии раскритиковали.

Нельзя было понять, что связывало гало и галактический диск. Этот сгущавшийся диск и реденькая звездная оболочка вокруг него имели мало общего. Уже после того, как Сирл и Цинн составили свою модель, выяснилось, что гало вращается слишком медленно, чтобы из него образовался галактический диск. Судя по распределению химических элементов, последний возник из протогалактического газа. Наконец, момент количества движения диска оказался в 10 раз выше, чем гало.

Весь секрет в том, что обе модели содержат зерно истины. Вся беда в том, что они слишком простые и односторонние. Обе они кажутся теперь фрагментами одного и того же рецепта, по которому был сотворен Млечный Путь. Эгген и его коллеги прочитали несколько одних строк из этого рецепта, Сирл и Цинн – несколько других. Потому, пытаясь заново представить историю нашей Галактики, мы то и дело замечаем знакомые, уже читанные однажды строки.

Млечный путь. Компьютерная модель

Итак, все началось в скором времени после Большого взрыва. «Сегодня принято полагать, что флуктуации плотности темного вещества породили первые структуры – так называемые темные гало. Благодаря силе гравитации эти структуры не распадались», – отмечает немецкий астроном Андреас Буркерт, автор новой модели рождения Галактики.

Темные гало стали зародышами – ядрами – будущих галактик. Вокруг них под воздействием гравитации скапливался газ. Происходил однородный коллапс, как описывает его модель ELS. Уже спустя 500-1000 миллионов лет после Большого взрыва газовые скопления, окружавшие темные гало, стали «инкубаторами» звезд. Здесь появились небольшие протогалактики. В плотных облаках газа возникли первые шаровые скопления, ведь звезды здесь рождались в сотни раз чаще, чем где-либо еще. Протогалактики сталкивались и сливались друг с другом – так образовались крупные галактики, в том числе наш Млечный Путь. Сегодня он окружен темным веществом и гало, состоящим из одиночных звезд и их шаровых скоплений, этими руинами мироздания, чей возраст превышает 12 миллиардов лет.

В протогалактиках было много очень массивных звезд. Не прошло и нескольких десятков миллионов лет, как большинство из них взорвалось. Эти взрывы обогатили облака газа тяжелыми химическими элементами. Потому в галактическом диске рождались не такие звезды, как в гало, – они содержали в сотни раз больше металлов. Кроме этого, эти взрывы породили мощные галактические вихри, которые разогревали газ и выметали его за пределы протогалактик. Произошло разделение газовых масс и темного вещества. Это была важнейшая стадия формирования галактик, не учтенная прежде ни в одной модели.

Вместе с этим темные гало все чаще сталкивались друг с другом. Причем протогалактики вытягивались или распадались. Об этих катастрофах напоминают цепочки звезд, сохранившиеся в гало Млечного Пути со времен «юности». Изучая их расположение, возможно оценить события, которые происходили в ту эпоху. Постепенно из этих звезд образовалась обширная сфера – видимое нами гало. По мере остывания внутрь него проникали газовые облака. Их момент количества движения сохранялся, потому они не сжались в одну-единственную точку, а образовали вращающийся диск. Все это произошло более 12 миллиардов лет назад. Теперь газ сжимался так, как было описано в модели ELS.

В это время образуется и «балдж» Млечного Пути – его срединная часть, напоминающая эллипсоид. Балдж состоит из очень старых звезд. Вероятно, он возник при слиянии самых крупных протогалактик, дольше всего удерживавших газовые облака. Посреди него оказались нейтронные звезды и крохотные черные дыры – реликты взорвавшихся сверхновых звезд. Они сливались друг с другом, попутно поглощая потоки газа. Может быть, так зародилась огромная черная дыра, пребывающая ныне в центре нашей Галактики.

История Млечного Пути гораздо хаотичней, чем считали раньше. Наша родная Галактика, внушительная даже по космическим меркам, образовалась после череды ударов и слияний – после серии космических катастроф. Следы тех давних событий возможно обнаружить и сегодня.

Так, к примеру, не все звезды Млечного Пути обращаются вокруг галактического центра. Вероятно, за миллиарды лет своего существования наша Галактика «поглотила» немало попутчиков. Возраст каждой десятой звезды в галактическом гало – меньше 10-ти миллиардов лет. К тому времени Млечный Путь уже сформировался. Возможно, это – остатки захваченных некогда карликовых галактик. Группа английских ученых из Астрономического института (Кембридж) во главе с Джерардом Гилмором подсчитала, что Млечный Путь, очевидно, мог поглотить от 40 до 60 карликовых галактик типа Карина.

Кроме этого, Млечный Путь притягивает к себе огромные массы газа. Так, в 1958 г. нидерландские астрономы заметили в гало множество небольших пятен. На поверку они оказались газовыми облаками, которые состояли в основном из атомов водорода и мчались в сторону галактического диска.

Наша Галактика не умерит свой аппетит и впредь. Возможно, она поглотит ближайшие к нам карликовые галактики – Форнакс, Карину и, вероятно, Секстанс, а после сольется с туманностью Андромеды. Вокруг Млечного Пути – этого ненасытного «звездного каннибала» – станет еще пустынней.

Млечный Путь (МП) – это огромная гравитационно связанная система, содержащая не менее 200 миллиардов звезд, тысячи гигантских облаков газа и пыли, скоплений и туманностей. Относится к классу спиральных галактик с перемычкой. МП сжат в плоскости и в профиль похож на «летающую тарелку».

Млечный Путь с Галактикой Андромеды (М31), Галактикой Треугольника (М33), и более 40 карликовыми галактиками-спутниками – своими и Андромеды – все вместе образуют Местную Группу галактик, которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы).

Наша Галактика имеет следующую структуру: ядро, состоящее из миллиардов звезд, с черной дырой в центре; диск из звезд, газа и пыли диаметром 100 000 световых лет и толщиной 1000 световых лет, в срединной части диска балдж толщиной 3000 св. лет; рукава; сферическое гало (корона), содержащее карликовые галактики, шаровые звездные скопления, отдельные звезды, группы звезд, пыль и газ.

Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержится многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца.

Галактика вращается, но не равномерно всем диском. С приближением к центру угловая скорость вращения звезд вокруг центра Галактики растет.

В плоскости Галактики, помимо повышенной концентрации звезд, наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа. Между центром Галактики и спиральными рукавами (ветвями) находится газовое кольцо – смесь газа и пыли, сильно излучающей в радио- и инфракрасном диапазоне. Ширина этого кольца около 6 тысяч световых лет. Расположено оно в зоне между 10 000 и 16 000 световых лет от центра. Газовое кольцо содержит миллиарды солнечных масс газа и пыли и является местом активного звездообразования.

У Галактики есть корона, которая содержит шаровые скопления и карликовые галактики (Большое и Малое Магеллановы облака и другие скопления). В галактической короне также имеются звезды и группы звезд. Некоторые из этих групп взаимодействуют с шаровыми скоплениями и карликовыми галактиками.

Плоскость Галактики и плоскость Солнечной системы не совпадают, а находятся под углом друг к другу, и планетная система Солнца совершает оборот вокруг центра Галактики примерно за 180–220 миллионов земных лет – столько длится для нас один галактический год.

В окрестностях Солнца удается отследить участки двух спиральных рукавов, которые удалены от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где наблюдаются эти участки, им дали название рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине между этими спиральными ветвями. Но сравнительно близко от нас (по галактическим меркам), в созвездии Ориона, проходит ещё один, не очень четко выраженный рукав – рукав Ориона, который считается ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики почти совпадает со скоростью волны уплотнения, образующей спиральный рукав. Такая ситуация является нетипичной для Галактики в целом: спиральные рукава вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы в колесах, а движение звезд происходит с другой закономерностью, поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных рукавов, то выпадает из них. Единственное место, где скорости звезд и спиральных рукавов совпадают – это так называемый коротационный круг, и именно на нём расположено Солнце.

Для Земли это обстоятельство чрезвычайно важно, поскольку в спиральных рукавах происходят бурные процессы, образующие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не смогла бы от него защитить. Но наша планета существует в сравнительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов (или даже миллиардов) лет не подвергалась воздействию этих космических катаклизмов. Возможно, именно поэтому на Земле смогла родиться и сохраниться жизнь.

Анализ вращения Галактики показал, что в ней есть большие массы несветящегося (неизлучающего) вещества, названного "скрытой массой", или "темным гало". Масса Галактики с учетом этой скрытой массы оценивается примерно в 10 триллионов масс Солнца. По одной из гипотез, часть скрытой массы может заключаться в коричневых карликах, в планетах газовых гигантах, занимающих промежуточное положение между звездами и планетами, и в плотных и холодных молекулярных облаках, которые имеют низкую температуру и недоступны для обычных наблюдений. Кроме того, в нашей и других галактиках есть множество тел размерами с планеты, которые не входят ни в одну из околозвездных систем и потому в телескопы не видны. Часть скрытой массы галактик может принадлежать «погасшим» звездам. По другой гипотезе, галактическое пространство (вакуум) также вносит свой вклад в количество темной материи. Скрытая масса есть не только в нашей Галактике, она есть во всех галактиках.

Проблема темного вещества в астрофизике возникла тогда, когда выяснилось, что вращение галактик (включая наш собственный Млечный путь) невозможно корректно описать, если учитывать лишь содержащуюся в них обычную видимую (светящуюся) материю. Все звезды Галактики в таком случае должны были бы разлететься и рассеяться в просторах Вселенной. Для того чтобы этого не произошло (а этого и не происходит), необходимо присутствие дополнительной невидимой материи, имеющей большую массу. Действие этой невидимой массы проявляется исключительно при гравитационном взаимодействии с видимой материей. При этом количество невидимой материи должно примерно в шесть раз превышать количество видимой (информация об этом опубликована в научном журнале Astrophysical Journal Letters). Природа темного вещества, как и темной энергии, наличие которых предполагается в наблюдаемой Вселенной, остается пока не ясной.

Это наша Галактика - Млечный Путь. Ей примерно 12 миллиардов лет. Галактика представляет собой огромный диск с гигантскими спиральными рукавами и утолщением в центре. В космосе таких галактик несчётное множество. - Прежде всего Галактика представляет собой крупное скопление звёзд. В среднем она насчитывает сотню миллиардов звёзд. Это настоящий звёздный инкубатор - место, где звёзды рождаются и где они умирают. Звёзды в галактике появляются в облаках пыли и газа, так называемых туманностях.

Перед нами «Столпы творения» в туманности Орла - звёздном инкубаторе в самом сердце Млечного Пути. Наша Галактика содержит миллиарды звёзд, многие из которых окружены планетами или лунами. Долгое время мы знали о галактиках совсем немного. Ещё сотню лет назад человечество считало, что Млечный Путь - единственная галактика. Учёные называли его «нашим островом во Вселенной». Другие галактики для них не существовали. Но в 1924 году астроном Эдвин Хаббл изменил общее представление. Хаббл наблюдал космос с помощью самого совершенного телескопа своего времени с диаметром линзы 254 сантиметра, расположенном в обсерватории Маунт-Вилсон близ Лос-Анджелеса. Глубоко в ночном небе он разглядел неясные клубы света, которые находились очень далеко от нас. Учёный пришёл к выводу, что это не единичные звёзды, а целые звёздные города, галактики далеко за пределами Млечного Пути. - Астрономы испытали настоящий пространственно-временной шок. Буквально за год мы переместились из Вселенной внутри Млечного пути во Вселенную из миллиардов таких галактик. Хаббл совершил одно из величайших открытий в астрономии. В космосе существует не одна галактика, а великое множество галактик. Наша Галактика имеет вихревую структуру, у неё есть два спиральных рукава, и она насчитывает около 160 миллионов звёзд. Галактика М 87 представляет собой гигантский эллипс. Это одна из старейших галактик во Вселенной, и звёзды в ней излучают золотистый свет.

А это галактика Сомбреро, в её центре имеется огромное светящееся ядро, окружённое кольцом газа и пыли. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Галактики великолепны. В каком-то смысле они представляют собой основную единицу Вселенной. Они подобны гигантским цевочным колёсам, которые вращаются в космосе. Это настоящие фейерверки, созданные самой природой. Галактики огромны - настоящие гиганты. На Земле расстояние меряют в километрах, в космосе астрономы используют единицу длины «световой год» - расстояние, проходимое светом за год. Оно примерно равно девяти с половиной триллионам километров. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Мы находимся в 25 тысячах световых лет от центра нашей Галактики, а её диаметр составляет 100 тысяч световых лет. Но даже с такими внушительными размерами она лишь малая крупинка на необъятных просторах космоса. Галактика Млечный Путь кажется нам огромной. Но по сравнению с другими галактиками Вселенной она достаточно мала. Наш ближайший галактический сосед - Туманность Андромеды - достигает в диаметре 200 тысяч световых лет, в 2 раза больше нашего Млечного Пути. М 87 - самая крупная эллиптическая галактика в ближайшем космическом пространстве. Она намного крупнее Андромеды, но по сравнению с другим гигантом М 87 кажется крошечной. IC 10 11 в ширину составляет 6 миллионов световых лет. Это самая крупная из известных галактик. Она в 60 раз крупнее Млечного Пути. Итак, мы знаем, что галактики огромны, они повсюду. Но откуда они взялись? - Одним из важнейших вопросов астрофизики является происхождение галактик. Мы до сих пор не имеем на него точного ответа. Вселенная началась с Большого взрыва, который произошёл примерно 13,7 миллиарда лет назад и представлял собой невероятно горячую, очень плотную фазу. Нам известно, что в то время не могло существовать ничего, подобного галактикам. Поэтому можно сказать, что они появились на рассвете Вселенной. Чтобы создать звёзды, нужна гравитация. Чтобы объединить звёзды в галактики, её нужно ещё больше. Первые звёзды появились спустя всего 200 миллионов лет после Большого взрыва. Затем гравитация стянула их вместе. Так появились первые галактики. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Космический телескоп Хаббл позволили нам заглянуть в прошлое, добраться почти до истока времён, в период, когда первые галактики только начали формироваться. Телескоп Хаббл видит множество галактик, но свет большинства из них покинул источник тысячи, миллионы, даже миллиарды лет назад. Всё это время он летел к нам. Таким образом, сегодня мы обозреваем галактики, которые уже стали историей. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Если с помощью Хаббла заглянуть поглубже в космос, можно увидеть небольшие пятнышки, едва ли похожие на существующие галактики. Эти смутные пятна света, скопления миллионов, миллиардов звёзд, которые только начинали объединяться. Эти тусклые пятна - самые ранние из галактик. Они образовались спустя примерно миллиард лет после начала Вселенной. Дальше этого времени Хаббл бессилен. Если нам нужно исследовать более глубокие слои прошлого, нужен другой телескоп. Больше чем тот, который можно запустить в космос. Теперь у нас такой есть в высокой пустыне Северного Чили. Его название АСТ - Атакамский космический телескоп. Этот высочайший из наземных телескопов расположен на отметке 5190 метров над уровнем моря. - Мне очень нравится работать на АСТ в экстремальных погодных условиях. Здесь бывает очень холодно и дуют свирепые ветры. Но огромным плюсом для нашей работы является то, что небо практически всегда чистое. Чистое небо является важным условием для точных рефлекторов АСТ, который фокусируется на ранних галактиках. Профессор Сюзанна Стагс, физик: - С помощью АСТ мы можем приблизить части неба с невероятной точностью. Мы также можем отслеживать развитие таких структур, как галактики и скопления галактик с высочайшей чёткостью изображения. АСТ не распознает видимый свет, только космические микроволны, оставшиеся от времён, когда Вселенной было несколько сотен тысяч лет. С помощью этого телескопа можно не просто видеть разные галактики, но и следить за их ростом. Профессор Сюзанна Стагс, физик: - Мы способны проследить процессы формирования галактик и их скоплений. Мы видим следы каждой из них, начиная с нескольких сот тысячелетий от начала мира до сегодняшнего дня. АСТ помог астрономам понять, как развивались галактики практически от начала времён. Профессор Майкл Стросс, астрофизик: - Начали отвечать на вопросы: как выглядели галактики в начале создания, похожи ли они на современные галактики, как они росли и развивались. Астрономы наблюдают, какой путь прошли галактики от небольших скоплений звёзд до сегодняшней сети звёздных систем. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - По нашим сегодняшним представлениям, звёзды образуют скопления, которые объединяются в галактики, которые, в свою очередь, образуют скопления галактик, а те формируют сверхскопления галактик - самые крупные единицы космоса на сегодня. Ранние галактики представляли собой бесформенные комки звёзд, газа и пыли. Сегодня же галактики приняли аккуратный упорядоченный вид. Как хаотичные скопления звёзд превратились в стройные эллиптические спиральные системы? С помощью гравитации. Сила притяжения объединяет звёзды, управляет их будущим развитием. В центре большинства галактик существует невероятно мощный разрушительный источник гравитации. И наш Млечный Путь не исключение. Галактики существовали более 12 миллиардов лет. Нам известно, что эти обширные империи звёзд принимают самые разные формы от вихревых спиралей до громадных шаров из звёзд. Всё же многое в галактиках остаётся для нас загадкой. Профессор Майкл Стросс, астрофизик: - Как галактики обрели существующую форму? Была ли спиральная галактика всегда в форме спирали? Ответ почти всегда отрицательный. Молодые галактики - бесформенные хаотичные скопления звёзд, газа и пыли. Лишь спустя миллиарды лет они превращаются в такие организованные структуры, как, к примеру, вихревая галактика или наш Млечный Путь. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Млечный Путь вырос не из одного зерна, из множества. То, что сейчас называется галактикой Млечный Путь, когда-то сложилось из множества образований, бесформенных структур, которые объединились в единое целое. Мелкие структуры сходятся благодаря силе притяжения. Она постепенно стягивает звёзды вместе. Они вращаются всё быстрее и быстрее, пока не принимают форму плоского диска. Затем звёзды и газ образуют гигантский спиральные рукава. Этот процесс повторялся на просторах космоса миллиарды раз. Каждая галактика неповторима, но все их объединяет одно: они все вращаются вокруг своего центра. Годами учёные гадали: что обладает достаточной силой, чтобы изменить поведение галактики? И наконец ответ был найден. Чёрная дыра. И не просто чёрная дыра, а сверхмассивная чёрная дыра. - Первым ключом к существованию сверхмассивных чёрных дыр стали галактики, из центра которых вырывался мощный столб энергии. Нам казалось, что эти чёрные дыры питались близлежащими объектами. Что-то вроде гигантского пира в честь Дня благодарения. Пищей для сверхмассивных чёрных дыр служат газ и звёзды. Иногда чёрная дыра поглощает их слишком жадно, и пища выбрасывается обратно в космос в виде луча чистой энергии. Это называется квазар. Когда учёные видят квазар, бьющий из центра галактики, они знают, что у неё есть сверхмассивная чёрная дыра. Как же быть с нашей Галактикой? Ведь у неё нет квазара. Значит ли это, что у неё отсутствует сверхмассивная чёрная дыра? Андреа Гез и её команда вот уже 15 лет пытаются это выяснить. Профессор Андреа Гез, астроном: - Выяснить, есть ли в Млечном Пути сверхмассивная чёрная дыра, можно по движению звёзд. Звёзды вращаются, повинуясь силе тяготения, как и планеты вокруг Солнца. Однако звёзды, расположенные ближе к центру Галактики, скрыты облаками пыли. Поэтому Гез использовала гигантский телескоп Кек на Гавайях, чтобы увидеть сквозь пыль. Её глазам предстала странная и жестокая картина. Профессор Андреа Гез, астроном: - В центре нашей Галактики всё доведено до крайности. Объекты движутся на огромной скорости, звёзды проносятся мимо одна за другой. Всё клокочет, всё бурлит. Такого не увидишь ни в одной точке нашей Галактики. Гез и её команда начали делать снимки некоторых звёзд, вращающихся ближе к центру Галактики. Профессор Андреа Гез, астроном: - Мы поставили себе задачу сделать видеоролик со звёздами в центре Галактики. Пришлось запастись терпением и делать снимок за снимком, прежде чем звёзды задвигались. Фотографии вращающихся звёзд открыли удивительную вещь. Скорость их вращения составила несколько миллионов километров в час. Профессор Андреа Гез, астроном: - Самым волнующим в этом эксперименте был момент, когда мы получили второй снимок и стало ясно, что звёзды вращаются много быстрее обычного. Это полностью подтверждало гипотезу и сверхмассивной чёрной дыре.

Гипотеза была верна. Гез и её команда проследили траекторию звёзд и вычислили расположение от центра их вращения. Существует только одна вещь, достаточно мощная, чтобы вращать вокруг себя громадные звёзды, - сверхмассивная чёрная дыра. Профессор Андреа Гез, астроном: - Только сила притяжения сверхмассивной чёрной дыры заставляет звёзды вращаться. Их траектории стали доказательством сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики. Чёрная дыра в центре Млечного Пути имеет гигантские размеры. Её ширина 24 миллиона километров. Есть ли опасность для нашей планеты? Профессор Андреа Гез, астроном: - Нет ни малейшей опасности, что нас засосёт в сверхмассивную чёрную дыру. От нас слишком далеко.

Планета Земля находится на расстоянии 25 тысяч световых лет от чёрной дыры в центре Млечного Пути. Это многие миллиарды километров, так что Земля в безопасности. Пока. Сверхмассивные чёрные дыры могут быть источником мощной гравитации. Но у них не хватит сил, чтобы удержать связь между телами галактики. По всем законам физики галактики должны распадаться. Почему этого не происходит? В космосе существует сила более мощная, чем сверхмассивная чёрная дыра. Её нельзя увидеть, и практически невозможно вычислить. Но она существует, она называется тёмной материей, и она повсюду. Астрономы выяснили, что в центре галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры, которые притягивают звёзды на высоких скоростях. Но чёрные дыры недостаточно сильны, чтобы соединить все звёзды гигантской галактики в единое целое. Что же это за сила? Это оставалось загадкой, пока один независимый учёный не предположил, что мы имеем дело с чем-то неизведанным. В 30-е годы 20 века швейцарский астроном Фриц Цвикки задался вопросом, почему галактики не распадаются. По его расчётам, они не вырабатывают достаточно силы притяжения, следовательно, должны разлетаться по космосу. - Он заявил: «Я вижу своими глазами, что они не распадаются, а держатся вместе плотной группой. А значит, что-то не даёт им распадаться. Но их собственная сила притяжения не имеет достаточной мощи для этого. Поэтому заключу, что существует нечто, о чём неизвестно человечеству, нечто невообразимое». Он дал ему имя - тёмная материя. Это было как божественное откровение. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Фриц Цвикки опередил своё время на несколько десятков лет, и, конечно, наткнулся на непонимание коллег-астрономов. Но в конечном итоге, он был прав. Если то, что Цвикки назвал тёмной материей, объединяло галактики в группы, возможно, оно же не давало распадаться отдельным галактикам. Чтобы это проверить, учёные сконструировали на компьютере виртуальные галактики с виртуальными звёздами и виртуальной гравитацией. - Мы сделали модель галактики, заселили её звёздами на орбитах в форме плоского диска. В точности, как наша Галактика. И решили, что создали идеальную галактику. Мы гадали, станет ли она спиральной или какой-то другой. Но все наши галактики разлетались на кусочки. Этой галактике не хватало гравитации, чтобы оставаться единым целым, поэтому Острайкер добавил её вместе с виртуальной тёмной материей. Профессор Джереми Острайкер, астрофизик: - Естественно, нам захотелось попробовать, это решило проблему. Всё получилось. Сила притяжения тёмной материи оказалась связующей силой галактики. Профессор Джереми Острайкер, астрофизик: - Тёмная материя играет роль строительных лесов галактики. С её помощью галактики фиксируются на месте и не распадаются на отдельные тела. Теперь учёные предполагают, что тёмная материя не только поддерживает галактику, но даёт толчок её рождению. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Мы считаем, что первые скопления тёмной материи появились в результате Большого взрыва. Через какое-то время эти скопления стали явными - зёрнами, из которых выросли галактики. Но учёные до сих пор не знают, что же такое тёмная материя. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Тёмная материя остаётся чем-то необъяснимым. Мы не понимаем её сущности. Но она однозначно сделана из другого материала… Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - …чем мы с вами. На неё нельзя опереться, её нельзя потрогать. Возможно, она окружает нас повсюду, подобно призраку, который проходит тебя насквозь, как будто ты вовсе не существуешь. Мы можем не знать о тёмной материи, но космос наполнен ею. Доктор Эндрю Бенсон, астрофизик: - Вес тёмной материи эквивалентен, по крайней мере, шестикратному весу Вселенной из обычной материи, то есть, из которой сделаны все мы, без которой невозможно представить нормальную работу законов Вселенной. Однако эти законы работают. Получается, тёмная материя действительно существует. И недавно её следы обнаружены в глубоком космосе. Сделать такое утверждение помогли наблюдения за её влиянием на поведение света. Траектория луча искривляется. Это явление называется гравитационной линзой.

Доктор Эндрю Бенсон, астрофизик: - Гравитационная линза позволяет определить присутствие тёмной материи. Как оно работает? Представьте, что луч света из какой-нибудь дальней галактики летит к нам. Если на его пути встречаются крупные скопления тёмной материи, его траектория обогнёт тёмную материю под действием силы притяжения.Если смотреть на космические глубины в телескоп Хаббл, форма некоторых галактик представляется искажённой и вытянутой.

Это происходит из-за того, что тёмная материя деформирует изображение. Она как бы помещает её в круглый аквариум. Доктор Эндрю Бенсон, астрофизик: - Проанализировав очертания этих галактик и степень искажения, можно с определённой точностью рассчитать в них количество тёмной материи. Теперь стало ясно, что тёмная материя является неотъемлемой частью космоса. Она существует с начала времён и оказывает влияние на всё и повсеместно. Она создаёт условия для рождения галактик и не даёт им распадаться. Она не видна взглядом, не вычисляется приборами, но, тем не менее, тёмная материя - хозяйка Вселенной. Кажется, что галактики существуют отдельно. Между ними действительно триллионы километров, но, тем не менее, галактики объединены в группы, скопления галактик. Скопления галактик образуют сверхскопления, в которые входят десятки тысяч галактик. Какое место среди них занимает наш Млечный Путь? Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - На общем плане космоса видно, что наша Галактика является частью небольшой группы примерно из тридцати галактик. Наш Млечный Путь и Туманность Андромеды в ней самые крупные. Но, если взглянуть шире, мы лишь небольшая часть сверхскопления галактик под названием Дева. В настоящее время учёные составляют общую карту Вселенной, определяют места расположения галактических скоплений и сверхскоплений. Это обсерватория Апачи - Пойнт в штате Нью-Мексико, в которой находится Слоановский цифровой небесный обзор. Это всего лишь небольшой телескоп, но на него возложена уникальная миссия. Цифровой обзор Слоана составляет первую трёхмерную карту звёздного неба. Она позволит определить точное расположение десятков миллионов галактик. Для этого обзор Слоана охотится за галактиками далеко за пределами Млечного Пути. Он точно определяет расположение галактики, эта информация записывается на алюминиевые диски. - Эти алюминиевые диски в ширину около 30 дюймов и имеют по 640 сквозных отверстий, каждое из которых предназначено для нужного объекта в космосе. Космические объекты - это галактики. Свет от галактики проходит сквозь отверстие и дальше по кабелю из оптоволокна. Таким способом можно записывать сведения о расстоянии и местоположении тысяч галактик и наносить их на трёхмерную карту. Дэн Лонг, инженер Слоановского цифрового обзора неба: - Мы определяем их очертания, состав, а также то, насколько равномерно они рассыпаны по космическому пространству. Всё это очень важно для астрономии, для понимания законов Вселенной.

Перед нами плоды их работы: крупнейшая трёхмерная карта из существующих сегодня. Карта демонстрирует вещи, до этого недоступные взору: целые скопления и сверхскопления галактик. И картина мира продолжает раздвигаться. Мы видим, что сверхскопления галактик образуют цепочки - филаменты. Обзор Слоана обнаружил одну протяжённостью в 1,4 миллиарда световых лет. Её назвали Великой стеной Слоуна. Это самая крупная единичная структура, открытая в истории науки.

Дэн Лонг, инженер Слоановского цифрового обзора неба: - Ты чувствуешь колоссальность этого пространства. Мимо твоего взгляда проносятся скопления, филаменты, и каждый из этих крохотных комочков света - огромные галактики. Не звёзды, а целые галактики, и их вокруг сотни и тысячи. Обзор Слоана показывает галактическую географию в крупном масштабе. Учёные пошли дальше. В сверхмощном компьютере они построили целую Вселенную. И здесь не разглядеть отдельные галактики, трудно разобрать даже их скопления. На экране можно увидеть только сверхскопления галактик, составляющие гигантскую космическую паутину филаментов.

Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Если вглядеться в масштабную картину космоса, можно различить узор филаментов, космическую паутину, состоящую из галактик и их скоплений, которые простираются в тысячи различных направлений. С этой точки космос напоминает по своей структуре гигантскую губку. Каждый филамент служит приютом миллионам галактических скоплений, все они связаны между собой тёмной материей. На этой компьютерной модели видно, как тёмная материя просвечивает сквозь сплетения филаментов. Доктор Эндрю Бенсон, астрофизик: - Тёмная материя влияет на местоположение галактики во Вселенной. Посмотрите на галактики: они не рассыпаны по космосу беспорядочно. Они собираются небольшими группами, что в очередной раз свидетельствует о масштабе распространения тёмной материи. Тёмная материя поддерживает всю макроструктуру космоса. Она связывает галактики в скопления, а те, в свою очередь, образуют сверхскопления. Сверхскопления вплетены в цепочки филаментов. Без тёмной материи вся структура космоса просто развалится на части. Вот наша Вселенная крупным планом.

Где-то в глубинах этой гигантской космической паутины, в одном из филаментов приютилась и наша Галактика - Млечный Путь. Он существует уже около 12 миллиардов лет, и ему предстоит погибнуть в мощном космическом столкновении. Галактики - это обширные царства звёзд. Некоторые представляют собой огромные шары, другие - сложные спирали, но все они постоянно меняются. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Когда мы смотрим на свою Галактику, нам кажется, что она неизменна и существовала вечно. Но это не так. Наша Галактика находится в постоянном движении, её природа менялась с течением космического времени. Галактики не только меняются, но и передвигаются. Случается, что галактики сталкиваются друг с другом, и тогда одна поглощает другую. - Во Вселенной существует целая стая различных галактик, которые взаимодействуют и сталкиваются между собой - с другими членами стаи.

Это NGC 2207. На первый взгляд, она похожа на огромную двойную спиральную галактику, но на самом деле это две столкнувшиеся галактики. Столкновение продлится миллионы лет, и в конечном итоге две галактики сольются в одну. Подобные столкновения происходят в космосе повсеместно, и наша Галактика не исключение. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Млечный Путь, по сути, является каннибалом. Он приобрёл свою настоящую форму, поглотив множество более мелких галактик. Даже сегодня на его теле видны небольшие полоски звёзд оставшихся без границ бывших отдельных галактик, которые пополнили собой Млечный Путь. Но это «цветочки» по сравнению с тем, что ждёт нас в будущем. Мы стремительно движемся навстречу галактике Туманность Андромеды, и для Млечного Пути это не сулит ничего хорошего. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Млечный Путь приближается к Андромеде со скоростью примерно 250 тысяч миль в час, а это значит, что через 5–6 миллиардов лет нашей Галактики не станет. Доктор Т. Дж. Кокс, астрофизик: - Андромеда надвигается на нас всей своей чудовищной массой. При взаимодействии галактик каждая из них в отдельности распадается, и их тела постепенно перемешиваются, нарастают, как снежный ком. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Две галактики начинают пляску смерти.

Это воспроизведение будущего столкновения, ускоренное в миллионы раз. При столкновении двух галактик клубы газа и пыли разлетаются во все стороны. Сила притяжения сливающихся галактик срывает звёзды с орбит и забрасывает в тёмные глубины Вселенной. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Судный день Млечного Пути станет живописной картиной, и мы будем наблюдать разрушение нашей Галактики из первых рядов. Постепенно две галактики пройдут друг друга насквозь, а затем вернутся, чтобы слиться в единое целое. Как ни странно, звёзды не столкнутся между собой. Они по-прежнему слишком далеко друг от друга. Доктор Т. Дж. Кокс, астрофизик: - Звёзды просто перемешаются. Вероятность столкновения двух отдельных звёзд фактически равна нулю. Однако пыль и газ между звёздами начнут разогреваться. В какой-то момент они воспламенятся, и сталкивающиеся галактики раскалятся добела. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - В какой-то момент в небесах может разгореться настоящий пожар. Доктор Т. Дж. Кокс, астрофизик: - Галактики Млечный Путь и Туманность Андромеды перестанут существовать. Появится новая галактика - Мелкомеда, которая станет новой космической единицей. Новая галактика Мелкомеда будет иметь вид огромного эллипса без рукавов и спиралей. Избежать будущего нам не удастся. Вопрос в том, что оно принесёт планете Земля. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Нас может либо отбросить в открытый космос вместе с обрывками рукавов Млечного Пути, либо засосать в тел новой галактики. Звёзды и планеты раскидает по всей галактике и за её пределы, и для планеты Земля это может стать печальным концом. Вселенная ещё не раз увидит столкновение галактик. Но эра галактического каннибализма тоже когда-нибудь закончится. Галактики служат приютом звёздам, солнечным системам, планетам и лунам. Галактика обеспечивает себя всем необходимым. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Галактики - это живая кровь в теле Вселенной. Мы существуем потому, что мы возникли внутри Галактики, и всё, что мы видим, всё, что имеет для нас значение, происходит внутри Галактики. При всём этом галактики представляют собой хрупкие структуры, соединённые воедино тёмной материей. Учёные обнаружили ещё одну действующую силу Вселенной. Её называют тёмной энергией. Тёмная энергия действует в противовес тёмной материи. Если одна соединяет галактики, то другая отделяет их друг от друга. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Тёмная энергия, о которой нам известно буквально одно десятилетие, является доминантой космоса и представляет собой ещё большую тайну. У нас нет ни малейшего понятия - зачем она нужна. Доктор Эндрю Бенсон, астрофизик: - Трудно сказать, из чего она состоит. Мы знаем, что она есть, но что это такое, какая у неё функция, остаётся загадкой. Профессор Джереми Острайкер, астрофизик: - Тёмная энергия - странная штука. Кажется, космическое пространство пронизано крохотными источниками, которые заставляют предметы отталкиваться друг от друга. Учёные считают, что в далёком-далёком будущем тёмная энергия выиграет космическую битву с тёмной материей, и галактики начнут распадаться. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Тёмная энергия истребит галактики. Это произойдёт, когда остальные галактики начнут постепенно удаляться от нашей, пока не пропадут из поля зрения. И так как галактики разлетятся в стороны со скоростью выше скорости света, они буквально исчезнут с наших глаз. Не сегодня, не завтра, но, возможно, через триллионы лет мы останемся в пустой Вселенной. Галактики станут одинокими островами на бескрайних просторах космоса. Но это случится ещё очень нескоро. Сегодня Вселенная процветает, а галактики создают все условия для существования жизни. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Без галактик меня бы здесь не было, вас бы не было, да и жизнь могла бы не зародиться вовсе. Нам несказанно повезло: жизнь зародилась на Земле только благодаря тому, что наша крохотная Солнечная система находится в нужной части Галактики. Расположись мы чуть ближе к центру, мы бы не выжили. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Жизнь в центре Галактики очень жестокая, и, если бы наша Солнечная система располагалась ближе к центру, там было бы столько радиации, что мы не смогли бы выжить. Жить слишком далеко от центра тоже не лучше. Количество звёзд на краях Галактики резко уменьшается. Нас бы могло вообще не быть. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Можно сказать, что мы выбрали золотую середину Галактики: не далеко, не близко, а точно в яблочко. Учёные верят, что этот золотой пояс Галактики может включать миллионы звёзд, а среди них наверняка найдутся другие Солнечные системы, способные поддерживать жизнь. И они находятся в нашей собственной Галактике. И если у нас есть обитаемая зона, в других галактиках она тоже может существовать. Профессор Андреа Гез, астроном: - Вселенная огромна, она снова и снова преподносит нам сюрпризы. Профессор Джереми Острайкер, астрофизик: - Каждый раз, когда мы думаем, что нашли ответ на какой-то вопрос, выясняется, что он привёл нас к ещё большему вопросу. Это разжигает интерес. Наша родная Галактика Млечный Путь и другие галактики во Вселенной ставят перед нами бесконечные вопросы, требующие ответов, и тайны, ещё никем не открытые. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Кто бы мог предположить 10 лет назад, что мы сможем найти чёрную дыру в центре Галактики? Кто из астрономов всего 10 лет назад поверил бы в тёмную материю и тёмную энергию? Всё больше учёных посвящают свои исследования галактикам. Именно в них лежит ключ к пониманию законов Вселенной. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Разве это не удивительно - жить на этом отрезке времени в истории космоса на этой маленькой планете на окраинах случайной галактики и получать ответы на вопросы о Вселенной с самого её начала и до самого конца. Мы должны бесконечно радоваться этому краткому моменту в лучах Солнца. Галактики рождаются, развиваются, сталкиваются и погибают. Галактики - это сверхзвёзды для мира науки. У каждого учёного-астронома есть свои любимчики. Профессор Майкл Стросс, астрофизик: - Вихревая галактика или М51. Профессор Джереми Острайкер, астрофизик: - Если бы можно было повесить её на стену, я бы выбрал галактику Сомбреро. Профессор Лоуренс Краусс, астрофизик: - Галактика Сомбреро, кольцевые галактики - они очень красивы. Профессор Митио (Мичио) Каку, физик: - Моя любимая галактика - Млечный Путь. Это мой родной дом. Нам повезло, что Млечный Путь даёт нам всё необходимое для жизни. Наша судьба напрямую зависит от нашей Галактики и от всех остальных галактик. Они создали нас, они придали нашей жизни форму, и наше будущее в их руках.