Край Вселенной. Путешествие к границам неизведанного

Объясняется, как Эммануил Кант в 1755 году предположил, что Млечный путь — это огромная структура из звёзд, а некоторые туманности — другие галактики. Подтверждение пришло лишь в XX веке с развитием телескопов и классификацией Эдвина Хаббла в 1936 году.

• Классификация Хаббла используется учёными до сих пор.

Das tun: Понимать исторический контекст для оценки современных знаний о галактиках.

Млечный путь — спиральная галактика с перемычкой, возраст звёзд в центральных шаровых скоплениях — около 13 млрд лет, тонкий диск сформировался около 8,8 млрд лет назад. В некоторых областях продолжается звёздообразование.

• Диаметр диска Млечного пути — до 200 000 световых лет.
• В галактике содержится более 4 триллионов планет.

Das tun: Изучать возраст и состав звёзд для понимания эволюции галактики.

Около 90% массы галактики — тёмная материя, невидимая, но гравитационно активная. Масса Млечного пути оценивается от 0,8 до 1,5 триллионов солнечных масс.

• Масса тёмной материи в Млечном пути составляет около 90% от общей массы.

Das tun: Использовать движение звёзд для расчёта массы галактики.

Центр окружён газом и пылью, наблюдаем через окно Бааде. Стрелец А* — сверхмассивная чёрная дыра с массой 4,3 млн солнечных и радиусом менее 16 млн км. Фотография чёрной дыры получена 12 мая 2022 года.

• Радиус Стрельца А* втрое меньше орбиты Меркурия.
• В пределах 3 световых лет от чёрной дыры обнаружено более 6000 звёзд.

Das tun: Наблюдать за орбитами звёзд, например S-62, для изучения релятивистских эффектов.

Звезда S-62 приближается к чёрной дыре на 17,8 астрономических единиц, достигая скорости 6,7% от скорости света. Орбита смещается на 75 угловых минут за оборот из-за релятивистских эффектов.

• Орбита S-62 демонстрирует смещение оси на 75 угловых минут.

Das tun: Анализировать движение звёзд для проверки общей теории относительности.

Вблизи центра находятся крупные скопления массой около 7 млн солнечных. На расстоянии 200 световых лет вероятно скрывается чёрная дыра массой около 100 000 солнечных.

• Масса второго предполагаемого чёрного дыра — 100 000 солнечных масс.

Das tun: Продолжать наблюдения для подтверждения гипотезы.

Область неправильной формы размером 1600–1900 световых лет, масса более 60 млн солнечных. Содержит водород с температурой от -223°C до +327°C, а также угарный газ, метиловый спирт и синильную кислоту.

• Температурный диапазон облака — от 50 до 600 К.

Das tun: Изучать состав и условия звёздообразования.

Балдж — яркое эллиптическое утолщение длиной 10 000 световых лет, массой около 10 млрд солнечных. Бар длиной 13 000 световых лет служит основанием для спиральных рукавов.

• Длина бара — около 13 000 световых лет.

Das tun: Понимать роль структуры в формировании рукавов.

Стивенсон 2 содержит крупнейшее известное светило — Стивенсон 2С1, радиус которого в 2150 раз превышает солнечный. Вероятность обнаружения экзопланет рядом с ним крайне мала.

• Радиус Стивенсон 2С1 превышает солнечный в 2150 раз.

Das tun: Учесть влияние гигантских звёзд на экзопланеты.

Зона обитаемости — кольцо радиусом 22 000–29 000 световых лет, где условия наиболее благоприятны для жизни. Внутри зоны слишком много излучения, снаружи — дефицит тяжёлых элементов. Звёзды могут мигрировать на тысячи световых лет.

• Радиус зоны обитаемости — 22 000–29 000 световых лет.

Das tun: При оценке обитаемости учитывать миграцию звёзд.

Тонкий диск толщиной 1000–1300 световых лет, радиусом около 50 000 световых лет, содержит 80% видимой массы. Толстый диск в 4 раза толще, разряжён и состоит из старых звёзд.

• Толщина тонкого диска — 1000–1300 световых лет.
• Толстый диск в 4 раза толще тонкого.

Das tun: Анализировать состав дисков для понимания истории галактики.

Между 11 и 8 млрд лет назад Млечный путь поглотил карликовую галактику Гайя Энцелат, подарившую миллиарды звёзд и газ, что вызвало всплеск звёздообразования и формирование толстого диска.

• Поглощение произошло 8–11 млрд лет назад.

Das tun: Изучать следы поглощений для понимания эволюции галактики.

Выделяют два главных рукава — Центавра и Персея, два вторичных — Наугольника и Стрельца, иногда пятый — Лебедя. В рукавах концентрация звёзд и газа выше, там рождается в 3–5 раз больше молодых звёзд.

• Рукав Ориона длиной 11 000 световых лет и шириной 3500 световых лет соединяет рукава Стрельца и Персея.

Das tun: Изучать рукава для понимания процессов звёздообразования.

Область с массой около 1 млн солнечных, заполненная пылью и газом, непрозрачна в оптике, но излучает радиоволны и тепло. Содержит аммиак, спирты и аминокислоты, потенциальный очаг звёздообразования.

• Масса большого провала — около 1 млн солнечных.

Das tun: Следить за развитием звёздообразования в этой области.

Сферическая область радиусом до 260 000 световых лет, содержит старые звёзды и звездные потоки, например поток Стрельца, захваченный из карликовой галактики Sagittarius D.

• Гало простирается на 260 000 световых лет.
• Sagittarius D находится в 50 000 световых лет и будет поглощена.

Das tun: Изучать гало для понимания взаимодействия галактик.

Млечный путь вытянул миллионы звёзд из карликовой галактики, образовав цепочку массой около 100 млн солнечных, которая трижды обернулась вокруг галактики.

• Масса звездной цепочки — около 100 млн солнечных.

Das tun: Анализировать последствия гравитационного взаимодействия.

Тёмное гало простирается до 2 млн световых лет, невидимо в электромагнитном спектре, обнаруживается по гравитации, обеспечивает устойчивость галактики, остаётся загадкой.

• Размер тёмного гало — до 2 млн световых лет.

Das tun: Использовать гравитационные методы для изучения тёмной материи.

Межгалактическое пространство — область между галактиками, почти вакуум, размером миллионы световых лет, заполнена ионизированным газом с плотностью менее одного атома на кубический дециметр.

• Плотность газа в межгалактическом пространстве в 10 000 раз меньше межзвёздной.

Das tun: Понимать состав для оценки условий вне галактик.

Газ содержит водород, гелий, углерод, азот, кислород, серу и металлы, питает звёздные формации в галактиках, существует в разнообразных облаках с разной плотностью и температурой.

• Межгалактический газ содержит аминокислоты и сложные молекулы.

Das tun: Изучать химический состав для понимания звёздообразования.

В межгалактическом пространстве обнаружено несколько триллионов звёзд, около 650 в окрестностях Млечного пути, они обычно невидимы и были открыты благодаря анализу спектров квазаров.

• Вокруг Млечного пути обнаружено около 650 межгалактических звёзд.

Das tun: Использовать спектроскопию для поиска невидимых объектов.

Газ мог остаться после Большого взрыва, но наличие тяжёлых элементов говорит о звёздной пыли из галактик. Газ играет ключевую роль в эволюции Вселенной, медленно втягивается в галактики со скоростью около одной солнечной массы в год.

• Скорость втягивания газа в галактики — около одной солнечной массы в год.

Das tun: Моделировать движение газа для понимания звёздообразования.

Звёздный ветер — процесс выброса материи из звёзд, уменьшающий их массу и влияющий на срок жизни. Он переносит вещество на огромные расстояния, обеспечивая обмен материей между галактиками.

• Звёздный ветер способен разгонять частицы до скорости выше второй космической.

Das tun: Изучать звёздный ветер для понимания циркуляции вещества.