In una certa misura, sappiamo di più sui sistemi stellari distanti che sulla nostra galassia: la Via Lattea. La sua struttura è più difficile da studiare rispetto a quella di qualsiasi altra galassia, perché devi studiarla dall'interno e molto non è così facile da vedere. Le nuvole di polvere interstellari assorbono la luce da una miriade di stelle lontane.
Solo con lo sviluppo della radioastronomia e l'avvento dei telescopi a infrarossi gli scienziati sono stati in grado di capire come funziona la nostra galassia. Ma molti dettagli rimangono ancora poco chiari. Anche il numero di stelle nella Via Lattea è stimato approssimativamente. Le ultime guide elettroniche elencano numeri da 100 a 300 miliardi di stelle.
Non molto tempo fa, si credeva che la nostra galassia avesse 4 grandi braccia. Ma nel 2008, gli astronomi dell'Università del Wisconsin hanno pubblicato i risultati dell'elaborazione di circa 800.000 immagini a infrarossi scattate dal telescopio spaziale Spitzer. La loro analisi ha mostrato che la Via Lattea ha solo due braccia. Per quanto riguarda le altre maniche, sono solo rami laterali stretti. Quindi, la Via Lattea è una galassia a spirale con due braccia. Va notato che la maggior parte delle galassie a spirale che conosciamo hanno anche solo due bracci.
“Grazie al telescopio Spitzer, abbiamo l'opportunità di ripensare la struttura della Via Lattea - ha affermato l'astronomo Robert Benjamin dell'Università del Wisconsin, intervenendo alla conferenza dell'American Astronomical Society. "Stiamo perfezionando la nostra comprensione della Galassia nello stesso modo di secoli fa, quando gli scopritori viaggiarono in tutto il mondo, affinarono e ripensarono le idee precedenti su come fosse la Terra".
Dall'inizio degli anni '90 del XX secolo, le osservazioni effettuate nel raggio dell'infrarosso hanno cambiato sempre di più la nostra conoscenza della struttura della Via Lattea, perché i telescopi a infrarossi consentono di guardare attraverso nuvole di gas e polvere e vedere ciò che è inaccessibile ai telescopi convenzionali.
2004 - L'età della nostra galassia è stata stimata in 13,6 miliardi di anni. È sorto poco dopo il Big Bang. All'inizio era una bolla di gas diffusa contenente principalmente idrogeno ed elio. Nel tempo, si è trasformata in un'enorme galassia a spirale in cui viviamo ora.
caratteristiche generali
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Ma come è andata l'evoluzione della nostra Galassia? Come si è formato - lentamente o, al contrario, molto rapidamente? Come era satura di elementi pesanti? Come sono cambiate la forma della Via Lattea e la sua composizione chimica nel corso di miliardi di anni? Gli scienziati devono ancora fornire risposte dettagliate a queste domande.
La nostra Galassia è lunga circa 100.000 anni luce e lo spessore medio del disco galattico è di circa 3.000 anni luce (lo spessore della sua parte convessa - il rigonfiamento - raggiunge i 16.000 anni luce). Tuttavia, nel 2008 l'astronomo australiano Brian Gensler, dopo aver analizzato i risultati delle osservazioni delle pulsar, ha suggerito che il disco galattico è probabilmente due volte più spesso di quanto si creda comunemente.
La nostra Galassia è grande o piccola per gli standard cosmici? Per fare un confronto, la Nebulosa di Andromeda, la grande galassia più vicina a noi, ha un diametro di circa 150.000 anni luce.
Alla fine del 2008, i ricercatori hanno stabilito con metodi radioastronomici che la Via Lattea ruota più velocemente di quanto si pensasse. A giudicare da questo indicatore, la sua massa è circa una volta e mezza superiore a quanto si credeva comunemente. Secondo varie stime, varia da 1,0 a 1,9 trilioni di masse solari. Ancora una volta, per fare un confronto: la massa della nebulosa di Andromeda è stimata in almeno 1.2 trilioni di masse solari.
Struttura delle galassie
Quindi, la Via Lattea non è di dimensioni inferiori alla nebulosa di Andromeda. "Non dovremmo più trattare la nostra galassia come la sorella minore della nebulosa di Andromeda", ha detto l'astronomo Mark Reid dello Smithsonian Center for Astrophysics dell'Università di Harvard. Allo stesso tempo, poiché la massa della nostra Galassia è maggiore del previsto, anche la sua forza gravitazionale è maggiore, il che significa che aumenta anche la probabilità della sua collisione con altre galassie nelle nostre vicinanze.
Buco nero
La nostra galassia è circondata da un alone globulare che raggiunge i 165.000 anni luce di diametro. Gli astronomi a volte si riferiscono all'alone come "atmosfera galattica". Contiene circa 150 ammassi globulari, oltre a un piccolo numero di stelle antiche. Il resto dello spazio dell'alone è pieno di gas rarefatto, oltre che di materia oscura. La massa di quest'ultimo è stimata in circa un trilione di masse solari.
I bracci a spirale della Via Lattea contengono enormi quantità di idrogeno. È qui che continuano a nascere le stelle. Nel tempo, le giovani stelle lasciano le braccia delle galassie e "migrano" verso il disco galattico. Tuttavia, le stelle più massicce e luminose vivono per un tempo piuttosto breve, quindi non hanno il tempo di allontanarsi dal loro luogo di nascita. Non è un caso che le braccia della nostra galassia brillino così intensamente. La maggior parte della Via Lattea è composta da stelle piccole e non molto massicce.
La parte centrale della Via Lattea si trova nella costellazione del Sagittario. Questa zona è circondata da nuvole scure di gas e polvere, oltre le quali non si vede nulla. Solo a partire dagli anni '50, utilizzando i mezzi della radioastronomia, gli scienziati sono stati in grado di vedere gradualmente cosa si trova lì. In questa parte della Galassia è stata scoperta una potente sorgente radio, chiamata Sagittarius A. Le osservazioni hanno mostrato che qui si concentra una massa, che supera di parecchi milioni di volte la massa del Sole. La spiegazione più accettabile per questo fatto è possibile solo: c'è un buco nero al centro della nostra galassia.
Ora, per qualche motivo, si è presa una pausa per se stessa e non mostra molta attività. L'afflusso di materia qui è molto scarso. Forse nel tempo il buco nero avrà appetito. Quindi inizierà di nuovo ad assorbire il velo di gas e polvere che lo circonda e la Via Lattea si unirà alla lista delle galassie attive. È possibile che prima di questo nel centro della Galassia le stelle inizieranno ad apparire vigorosamente. È probabile che tali processi vengano ripetuti regolarmente.
2010 - Gli astronomi americani che utilizzano il telescopio spaziale Fermi, progettato per osservare le sorgenti di radiazioni gamma, hanno scoperto due strutture misteriose nella nostra galassia: due enormi bolle che emettono radiazioni gamma. Ognuno di loro ha una media di 25.000 anni luce di diametro. Si disperdono dal centro della Galassia nelle direzioni nord e sud. Forse stiamo parlando dei flussi di particelle che una volta erano emessi da un buco nero nel mezzo della Galassia. Altri ricercatori ritengono che si tratti di nubi di gas esplose quando sono nate le stelle.
Ci sono diverse galassie nane intorno alla Via Lattea. Le più famose di queste sono le Grandi e Piccole Nubi di Magellano, collegate alla Via Lattea da una sorta di ponte a idrogeno, un enorme pennacchio di gas che si estende dietro queste galassie. Si chiamava "Magellanic Stream". Si estende per circa 300.000 anni luce. La nostra galassia inghiotte costantemente le galassie nane più vicine, in particolare la galassia Sagitarius, che si trova a 50.000 anni luce dal centro galattico.
Resta da aggiungere che la Via Lattea e la nebulosa di Andromeda si stanno muovendo l'una verso l'altra. Presumibilmente, in 3 miliardi di anni, entrambe le galassie si uniranno per formare una galassia ellittica più grande, che è già stata chiamata "Milky Honey".
L'origine della Via Lattea
Per molto tempo si è creduto che la Via Lattea si fosse formata gradualmente. 1962 - Olin Eggen, Donald Linden-Bell e Allan Sandage proposero un'ipotesi che divenne nota come modello ELS (dal nome delle lettere iniziali dei loro cognomi). Secondo lei, una volta una nuvola di gas omogenea ruotò lentamente al posto della Via Lattea. Somigliava a una palla ed era di circa 300.000 anni luce di diametro e consisteva principalmente di idrogeno ed elio. Sotto l'influenza della gravità, la protogalassia si ridusse e divenne piatta; allo stesso tempo, la sua rotazione è notevolmente accelerata.
La nebulosa di Andromeda
Per quasi due decenni, questo modello è stato adatto agli scienziati. Ma le nuove osservazioni hanno mostrato che la Via Lattea non poteva sorgere nel modo in cui l'avevano dettata i teorici.
Secondo questo modello, si forma prima un alone e poi un disco galattico. Ma il disco contiene anche stelle molto antiche, come la gigante rossa Arturo, la cui età supera i 10 miliardi di anni, o numerose nane bianche della stessa età.
Sono stati trovati ammassi globulari sia nel disco galattico che nell'alone che sono più giovani di quanto suggerisce il modello ELS. Ovviamente, vengono inghiottiti dalla nostra successiva Galassia.
Molte stelle nell'alone ruotano in una direzione diversa rispetto alla Via Lattea. Forse anche loro una volta erano fuori dalla Galassia, ma poi sono stati attirati in questo "vortice stellare" - come un nuotatore accidentale in un vortice.
1978 Leonard Searle e Robert Zinn hanno proposto il proprio modello per la formazione della Via Lattea. È stato designato come il "modello SZ". Ora la storia della Galassia è diventata molto più complicata. Non molto tempo fa, nella mente degli astronomi, la sua giovinezza era descritta semplicemente come, secondo l'opinione dei fisici, un movimento di traslazione rettilineo. La meccanica di ciò che stava accadendo era chiaramente visibile: c'era una nuvola omogenea; consisteva solo nel diffondere uniformemente il gas. Niente, per la sua presenza, ha complicato i calcoli dei teorici.
Ora, invece di un'unica enorme nuvola nelle visioni degli scienziati, apparvero contemporaneamente diverse piccole nuvole sparse in modo fantasioso. Tra loro c'erano le stelle; tuttavia, si trovavano solo nell'alone. Tutto all'interno dell'aureola ribolliva: le nuvole si scontrarono; le masse di gas sono state miscelate e compattate. Nel tempo, da questa miscela si è formato un disco galattico. In esso iniziarono ad apparire nuove stelle. Ma questo modello è stato successivamente criticato.
Era impossibile capire cosa collegasse l'alone e il disco galattico. Questo disco ispessito e lo scarso involucro stellare attorno ad esso avevano poco in comune. Già dopo che Searle e Zinn hanno compilato il loro modello, si è scoperto che l'alone ruota troppo lentamente per formare un disco galattico. A giudicare dalla distribuzione degli elementi chimici, questi ultimi derivavano dal gas protogalattico. Infine, il momento angolare del disco si è rivelato 10 volte superiore a quello dell'alone.
Il segreto è che entrambi i modelli contengono un granello di verità. Il problema è che sono troppo semplici e unilaterali. Entrambi ora sembrano essere frammenti della stessa ricetta con cui è stata creata la Via Lattea. Eggen ei suoi colleghi hanno letto alcune righe di questa ricetta, Searle e Zinn alcune altre. Pertanto, cercando di reimmaginare la storia della nostra Galassia, di tanto in tanto notiamo righe familiari che sono già state lette una volta.
Via Lattea. Modello computerizzato
Quindi tutto è iniziato poco dopo il Big Bang. “Oggi è generalmente accettato che le fluttuazioni nella densità della materia oscura abbiano dato origine alle prime strutture - i cosiddetti aloni oscuri. Grazie alla forza di gravità, queste strutture non si sono disintegrate”, osserva l'astronomo tedesco Andreas Burkert, autore di un nuovo modello della nascita della Galassia.
Gli aloni scuri sono diventati gli embrioni - i nuclei - delle future galassie. Il gas si è accumulato intorno a loro sotto l'influenza della gravità. Si è verificato un collasso omogeneo, come lo descrive il modello ELS. Già 500-1000 milioni di anni dopo il Big Bang, gli ammassi di gas che circondavano gli aloni scuri divennero "incubatrici" di stelle. Qui apparvero piccole protogalassie. In dense nubi di gas sorsero i primi ammassi globulari, perché le stelle nacquero qui centinaia di volte più spesso che altrove. Le protogalassie si sono scontrate e si sono fuse tra loro: è così che si sono formate le grandi galassie, inclusa la nostra Via Lattea. Oggi è circondato dalla materia oscura e da un alone di singole stelle e dei loro ammassi globulari, queste rovine dell'universo, la cui età supera i 12 miliardi di anni.
C'erano molte stelle molto massicce nelle protogalassie. In meno di poche decine di milioni di anni, la maggior parte di loro è esplosa. Queste esplosioni hanno arricchito le nubi di gas con elementi chimici pesanti. Pertanto, non tali stelle sono nate nel disco galattico come nell'alone: contenevano centinaia di volte più metalli. Inoltre, queste esplosioni hanno generato potenti vortici galattici che hanno riscaldato il gas e lo hanno spazzato via dalle protogalassie. Si è verificata la separazione delle masse gassose e della materia oscura. Questa è stata la fase più importante nella formazione delle galassie, non precedentemente presa in considerazione in nessun modello.
Allo stesso tempo, gli aloni scuri si scontravano sempre più tra loro. Inoltre, le protogalassie si allungarono o si disintegrarono. Queste catastrofi ricordano le catene di stelle che sono state conservate nell'alone della Via Lattea fin dai tempi della "giovinezza". Studiando la loro ubicazione, è possibile valutare gli eventi accaduti in quell'epoca. A poco a poco, una vasta sfera si è formata da queste stelle: l'alone che vediamo. Mentre si raffreddava, nuvole di gas penetrarono al suo interno. Il loro momento angolare è stato preservato, perché non sono collassati in un unico punto, ma hanno formato un disco rotante. Tutto questo è accaduto oltre 12 miliardi di anni fa. Il gas è stato ora compresso come descritto nel modello ELS.
In questo momento, si forma anche il "rigonfiamento" della Via Lattea, la cui parte centrale ricorda un ellissoide. Bulge è composto da stelle molto antiche. Probabilmente è sorto alla fusione delle più grandi protogalassie che hanno trattenuto le nubi di gas per il tempo più lungo. Tra di loro c'erano stelle di neutroni e minuscoli buchi neri - relitti dell'esplosione di supernove. Si sono fusi tra loro, assorbendo simultaneamente flussi di gas. Forse è così che è nato un enorme buco nero, che ora si trova al centro della nostra galassia.
La storia della Via Lattea è molto più caotica di quanto si pensasse in precedenza. La nostra galassia domestica, impressionante anche per gli standard cosmici, si è formata dopo una serie di impatti e fusioni, dopo una serie di catastrofi cosmiche. Tracce di quei vecchi eventi si possono ancora trovare oggi.
Quindi, ad esempio, non tutte le stelle nella Via Lattea ruotano attorno al centro galattico. Probabilmente, nel corso dei miliardi di anni della sua esistenza, la nostra Galassia ha "inghiottito" molti compagni di viaggio. Ogni decima stella nell'alone galattico ha meno di 10 miliardi di anni. A quel punto, la Via Lattea si era già formata. Forse questi sono i resti di galassie nane una volta catturate. Un gruppo di scienziati britannici dell'Astronomical Institute (Cambridge), guidato da Gerard Gilmour, ha calcolato che la Via Lattea, a quanto pare, potrebbe assorbire da 40 a 60 galassie nane del tipo Karin.
Inoltre, la Via Lattea attrae enormi masse di gas. Così, nel 1958, gli astronomi olandesi notarono molti piccoli punti nell'alone. In effetti, si sono rivelate nuvole di gas, che consistevano principalmente di atomi di idrogeno e si precipitavano verso il disco galattico.
La nostra galassia non modererà il suo appetito in futuro. Forse assorbirà le galassie nane più vicine a noi - Fornax, Karina e, probabilmente, Sextans, per poi fondersi con la nebulosa di Andromeda. Intorno alla Via Lattea - questa insaziabile "stella cannibale" - diventerà addirittura deserta.
A. Volkov
