Tajemství Mléčné dráhy strašilo lidi po mnoho staletí. V mýtech a legendách mnoha národů světa se tomu říkalo Cesta bohů, tajemný hvězdný most vedoucí k nebesům, magická Nebeská řeka naplněná božským mlékem. Předpokládá se, že to byl on, kdo myslel, když staré ruské pohádky hovořily o řece mléka s želé. A obyvatelé starověké Hellas ho nazvali Galaxias kuklos, což znamená „mléčný kruh“. Odtud pochází slovo Galaxy, které je dnes známé.
Ale v každém případě byla Mléčná dráha, stejně jako všechno, co lze vidět na obloze, považována za posvátnou. Byl uctíván, chrámy byly postaveny na jeho počest. Mimochodem, jen málo lidí ví, že strom, který zdobíme na Nový rok, není ničím jiným než ozvěnou těch starověkých kultů, když se Mléčná dráha zdála předkům osy Vesmíru, Světového Stromu, na neviditelných větvích, z nichž dozrávají plody hvězd. Mléčná dráha „stojí“na Silvestra svisle, jako kufr stoupající z obzoru. Proto byl při napodobování nebeského stromu věčně nesoucí ovoce pozemský strom oblečen na začátku nového ročního cyklu. Věřili, že to dalo naději na budoucí sklizeň a přízeň bohů.
Co je Mléčná dráha, proč svítí a nejednotně svítí, potom teče podél širokého kanálu a najednou se rozdělí na dvě paže?
Vědeckou historii tohoto čísla lze počítat nejméně 2 000 let. Plato proto nazval Mléčnou dráhu spojem nebeských polokoulí, Democritus a Anaxagoras prohlásili, že je osvětlen hvězdami, a Aristoteles to vysvětlil světelnými páry umístěnými pod Měsícem. Tam byl další návrh, vyrobený římským básníkem Marcus Manilius: možná Mléčná dráha je spojující se záře malých hvězd. Jak blízko byl od pravdy. To však nebylo možné potvrdit pozorováním hvězd pouhým okem.
Záhada Mléčné dráhy byla odhalena až v roce 1610, kdy slavný Galileo Galilei na ni ukázal svým prvním dalekohledem, skrze který viděl „obrovskou hvězdu“, která se pouhým okem spojovala do pevného bílého pruhu. Galileo byl ohromen, uvědomil si, že různorodost, dokonce i potrhaná struktura bílého pruhu, je vysvětlena skutečností, že se skládá z mnoha hvězdokup a tmavých mraků. Jejich kombinace vytváří jedinečný obraz Mléčné dráhy. Proč jsou však tmavé hvězdy soustředěny v úzkém pásmu, tehdy nebylo možné pochopit.
V pohybu hvězd v Galaxii vědci rozlišují celé hvězdné proudy. Hvězdy v nich jsou spolu spojeny. Nezaměňujte hvězdné proudy se souhvězdími, jejichž obrysy mohou být často jednoduchou přírodou a představují spojenou skupinu pouze při pozorování ze sluneční soustavy. Ve skutečnosti se stává, že ve stejné konstelaci jsou hvězdy patřící do různých proudů. Například ve známé kbelíku Ursa Major (nejviditelnější postava této konstelace) patří pouze jednomu proudu pouze pět hvězd ze středu kbelíku, první a poslední v charakteristické postavě z jiného proudu. A zároveň, ve stejném proudu s pěti středními hvězdami, je slavný Sirius - nejjasnější hvězda na naší obloze, která patří do úplně jiné konstelace.
Dalším průzkumníkem Mléčné dráhy byl William Herschel v 18. století. Jako hudebník a skladatel se věnoval výrobě hvězd a teleskopu. Poslední z nich vážil tunu, měl průměr zrcátka 147 centimetrů a délku potrubí 12 metrů. Nicméně, většina z jeho objevů, které se staly přirozenou odměnou za usilovnost, Herschel udělal s dalekohledem poloviční velikost tohoto obra.
Jedním z nejdůležitějších objevů, jak to sám Herschel nazval, byl Velký plán vesmíru. Metoda, kterou použil, se ukázala jako jednoduchý počet hvězd v zorném poli dalekohledu. A přirozeně byl v různých částech oblohy nalezen různý počet hvězd. (Na obloze bylo více než tisíc částí oblohy, kde se počítaly hvězdy.) Na základě těchto pozorování Herschel dospěl k závěru, že tvar Mléčné dráhy byl již hvězdným ostrovem ve vesmíru, ke kterému také patří Slunce. Nakreslil dokonce i schematický nákres, který ukazuje, že náš hvězdný systém má nepravidelný protáhlý tvar a připomíná obří mlýnský kámen. Protože tento mlýnský kámen obklopuje náš svět prstenem, v důsledku toho je Slunce uvnitř a nachází se někde poblíž centrální části. Takto Herschel maloval,a tato myšlenka přežila v myslích vědců téměř do poloviny minulého století.
Propagační video:
Na základě závěrů Herschela a jeho následovníků se ukázalo, že Slunce má v galaxii zvláštní centrální postavení zvané Mléčná dráha. Tato struktura byla poněkud podobná geocentrickému systému světa, přijatému před Koperníkovou dobou, s jediným rozdílem, že Země byla dříve považována za střed vesmíru, a nyní je Slunce.
A přesto zůstalo nejasné, zda jsou mimo hvězdný ostrov jiné hvězdy, jinak naše Galaxie? Herschelovy dalekohledy umožnily přiblížit se k vyřešení tohoto tajemství. Vědec objevil mnoho slabých mlhavých míst na obloze a prozkoumal nejjasnější z nich. Když Herschel viděl, že se některá místa rozpadají na hvězdy, dospěl k odvážnému závěru, že to nejsou nic jiného než jiné hvězdné ostrovy, jako je naše Mléčná dráha, jen velmi vzdálené. Tehdy navrhl, aby se předešlo nejasnostem, psát jméno našeho světa velkým písmenem a zbytek - malým písmenem. Totéž se stalo se slovem Galaxy. Když to píšeme velkým písmenem, máme na mysli naši Mléčnou dráhu, když malým písmenem - všechny ostatní galaxie. Dnes astronomové nazývají Mléčnou dráhu „mléčnou řekou“viditelnou na noční obloze a celou naší Galaxií,sestávající ze stovek miliard hvězd. Tento výraz se tedy používá ve dvou smyslech: v jednom - když mluvíme o hvězdách na Zemi, v druhém - když diskutujeme o struktuře vesmíru.
Vědci vysvětlují přítomnost spirálních větví v galaxii obřími vlnami komprese a vzácné frakce mezihvězdného plynu pohybujícího se podél galaktického disku. Vzhledem k tomu, že orbitální rychlost Slunce se téměř shodovala s rychlostí kompresních vln, zůstala před vlnovou frontou několik miliard let. Tato okolnost měla velký význam pro vznik života na Zemi.
Spirální ramena obsahují mnoho hvězd s vysokou jasností a hmotností. A pokud je hmota hvězdy velká, asi desetkrát větší než Slunce, čeká na ni nezáviditelný osud, končící velkolepou kosmickou katastrofou - exploze zvaná exploze supernovy. V tomto případě je světlice tak silná, že tato hvězda září jako všechny hvězdy Galaxie dohromady. Astronomové často zaznamenávají takové katastrofy v jiných galaxiích, ale to se u nás za posledních několik set let nestalo. Když exploduje supernova, generuje se silná vlna tvrdého záření, které může zničit veškerý život na cestě. Snad právě díky jedinečné poloze v Galaxii se naše civilizaci podařilo vyvinout do té míry, že její představitelé se snaží poznat jejich hvězdný ostrov. Ukázalo se, žeže je možné hledat možné bratry pouze v tichých galaktických „zákoutí“, jako jsou ty naše.
Studie mlhoviny Andromeda hrály důležitou roli při pochopení struktury „vlastní“galaxie. Mlhové skvrny na obloze jsou známy již dlouhou dobu, ale byly považovány za skvrny, které se odtrhly od Mléčné dráhy, nebo sloučení do pevné hmoty vzdálenými hvězdami. Jedním z těchto míst, známých jako mlhovina Andromeda, však bylo nejjasnější a poutavé pozornost. Bylo to srovnáváno se světelným mrakem a plamenem svíčky a jeden astronom dokonce věřil, že v tomto místě je křišťálová kupole nebes tenčí než v jiných a světlo Božího království proudí skrz ni na Zemi.
Mlhovina Andromeda je opravdu velkolepý pohled. Pokud by naše oči byly citlivější na světlo, nezdálo by se nám to jako malá protáhlá mlhavá skvrna, někde ve čtvrtině lunárního disku (toto je jeho centrální část), ale jako formace sedmkrát větší než úplněk. Ale to není všechno. Moderní dalekohledy vidí mlhovinu Andromeda tak, aby do její oblasti zapadalo až 70 celých měsíců. Strukturu mlhoviny Andromeda bylo možné pochopit až ve 20. letech minulého století. To bylo provedeno pomocí dalekohledu o průměru zrcadla 2,5 m americkým astrofyzikem Edwinem Hubbleem. Dostal obrázky, ve kterých se chlubil, nyní nebylo pochyb o tom, obrovský hvězdný ostrov sestávající z miliard hvězd - další galaxie. A pozorování jednotlivých hvězd v mlhovině Andromeda nám umožnilo vyřešit další problém - spočítat vzdálenost k němu. Faktem je, že ve vesmíru jsou takzvané Cefeidy - proměnné hvězdy, pulzující díky vnitřním fyzikálním procesům, které mění jejich jas. K těmto změnám dochází v určitém období: čím delší je toto období, tím vyšší je svítivost Cefeidu - energie uvolněná hvězdou za jednotku času. A z toho můžete určit vzdálenost ke hvězdě. Například Cefeidy nalezené v mlhovině Andromeda umožnily určit vzdálenost k ní. Ukázalo se, že to bylo obrovské - 2 miliony světelných let. Je to však pouze jedna z galaxií, které jsou nám nejblíže, z nichž, jak se ukázalo, ve vesmíru je mnoho.čím vyšší je svítivost Cefeidu - energie uvolněná hvězdou za jednotku času. A z toho můžete určit vzdálenost ke hvězdě. Například Cefeidy nalezené v mlhovině Andromeda umožnily určit vzdálenost k ní. Ukázalo se, že to bylo obrovské - 2 miliony světelných let. Je to však pouze jedna z galaxií, které jsou nám nejblíže, z nichž, jak se ukázalo, ve vesmíru je mnoho.čím vyšší je svítivost Cefeidu - energie uvolněná hvězdou za jednotku času. A z toho můžete určit vzdálenost ke hvězdě. Například Cefeidy nalezené v mlhovině Andromeda umožnily určit vzdálenost k ní. Ukázalo se, že to bylo obrovské - 2 miliony světelných let. Je to však pouze jedna z galaxií, které jsou nám nejblíže, z nichž, jak se ukázalo, ve vesmíru je mnoho.
Čím silnější se dalekohledy staly, tím byly nastíněny možnosti struktury galaxií pozorované astronomy, které se ukázaly být velmi neobvyklé. Mezi nimi jsou tzv. Nepravidelné, které nemají symetrickou strukturu, jsou eliptické a spirálové. Zde se jeví jako nejzajímavější a nejzáhadnější. Představte si zářivě zářící jádro, ze kterého se vynoří gigantické zářící spirálové větve. Existují galaxie, ve kterých je jádro výraznější, zatímco větve dominují v jiných. Existují také galaxie, kde větve nevycházejí z jádra, ale ze speciálního mostu - baru.
Takže k jakému typu naší Mléčné dráhy patří? Koneckonců, je uvnitř Galaxie, je mnohem těžší pochopit její strukturu, než pozorovat ze strany. Příroda sama pomohla odpovědět na tuto otázku: galaxie ve vztahu k nám jsou „rozptýleny“na různých pozicích. Některé vidíme od okraje, jiné „ploché“a ještě jiné z různých úhlů.
Dlouho se věřilo, že nejbližší galaxií k nám je Velký Magellanův mrak. Dnes je známo, že tomu tak není. V roce 1994 byly přesněji změřeny kosmické vzdálenosti a ujala se vedení trpasličí galaxie v souhvězdí Střelce. V poslední době však muselo být toto tvrzení také revidováno. Ještě bližší soused naší Galaxie byl objeven v souhvězdí Canis Major. Je to jen 42 000 světelných let od centra Mléčné dráhy.
Celkem je známo 25 galaxií, které tvoří tzv. Lokální systém, tj. Společenství galaxií, které jsou vzájemně přímo spojeny gravitačními silami. Lokální systém galaxií je asi tři miliony světelných let. Kromě naší Mléčné dráhy a jejích satelitů zahrnuje místní systém také mlhovinu Andromeda, nejbližší obří galaxii se svými satelity a další spirálovou galaxii v souhvězdí Triangulum. Ona je obrácena k nám "byt". Dominuje místní systém, samozřejmě, mlhovina Andromeda. Je jeden a půlkrát hmotnější než Mléčná dráha.
Pokud Cefeidy mlhoviny Andromeda umožnily pochopit, že je daleko za naší Galaxií, pak studium bližších Cefeidů umožnilo určit polohu Slunce uvnitř Galaxie. Průkopníkem zde byl americký astrofyzik Harlow Shapley. Jedním z předmětů jeho zájmu byly kulovité hvězdokupy, tak husté, že se jejich jádro sloučilo do pevné záře. Region nejbohatší v kulovitých shlucích se nachází ve směru zvěrokruhu souhvězdí Střelce. Jsou také známy v jiných galaxiích a tyto shluky jsou vždy soustředěny poblíž galaktických jader. Pokud předpokládáme, že zákony pro vesmír jsou stejné, můžeme dojít k závěru, že naše Galaxie by měla být uspořádána podobným způsobem. Shapley našel Cefeidy ve svých kulovitých shlucích a změřil vzdálenost k nim. Ukázalo se tože Slunce se vůbec nenachází ve středu Mléčné dráhy, ale na jeho okraji by se dalo říci v hvězdné provincii ve vzdálenosti 25 tisíc světelných let od centra. Podruhé po Copernicus byla myšlenka našeho zvláštního privilegovaného postavení ve vesmíru odhalena.
Když si vědci uvědomili, že jsme na periferii Galaxie, začali se zajímat o její centrum. Podobně jako jiné hvězdné ostrovy se očekávalo, že bude mít jádro, ze kterého se vynoří spirálové větve. Vidíme je jako jasný pruh Mléčné dráhy, ale - vidíme zevnitř, z okraje. Tyto spirálové větve, které se promítají na sebe, nám neumožňují pochopit, kolik jich je a jak jsou uspořádány. Navíc jádra jiných galaxií jasně září. Ale proč není tato záře v naší Galaxii viditelná, je možné, že nemá jádro? Řešení přišlo znovu díky pozorování druhých. Vědci si všimli, že ve spirálních mlhovinách, k jakému typu byla naše Galaxie rovněž připisována, je jasně patrná tmavá vrstva. To není nic jiného než hromadění mezihvězdného plynu a prachu. Právě oni dovolili odpovědět na otázku - proč nevidíme vlastní jádro:naše sluneční soustava se nachází přesně v takovém bodě v galaxii, že obrovské temné mraky blokují jádro pro pozorovatele na Zemi. Nyní můžeme odpovědět na otázku: Proč se Mléčná dráha rozdvojuje na dvě paže? Jak se ukázalo, jeho centrální část je zakryta silnými prachovými mračny. Ve skutečnosti jsou za prachem miliardy hvězd, včetně středu naší galaxie.
Studie také ukázaly, že kdyby nás prachový mrak nezasahoval, pozemšťané by pozorovali velkolepou podívanou: obrovský zářící elipsoid jádra s bezpočtem hvězd by na obloze zabíral více než sto měsíců.
Dalekohledy pracující v takovém rozpětí spektra elektromagnetického záření, že prachový štít nezasahuje, pomohly vidět galaktické jádro za tímto prachovým mrakem. Většina těchto emisí je však zachycena zemskou atmosférou, a proto v současné fázi hrají astronautika a radioastronomie zásadní roli ve znalostech Galaxie. Ukázalo se, že střed Mléčné dráhy dobře svítí v dosahu rádia. Vědci se zvláště zajímali o tzv. Radiový zdroj Střelec A * - objekt v Galaxii, který aktivně vysílá radiové vlny a rentgenové paprsky. Dnes lze považovat za skutečně prokázané, že v souhvězdí Střelce je tajemný vesmírný objekt - superhmotná černá díra. Odhaduje se, že jeho hmotnost se může rovnat hmotnosti 3 milionů sluncí. Tento objekt monstrózní hustoty má tak silné gravitační pole,že z toho nemůže uniknout ani světlo.
Samotná černá díra přirozeně nesvítí v žádném rozsahu, ale hmota, která na ni dopadá, emituje rentgenové záření a umožňuje vám najít umístění kosmického „monstra“. Je pravda, že záření Střelce A * je slabší než záření v jádrech jiných galaxií. Možná je to způsobeno tím, že pád hmoty není prováděn intenzivně, ale když k tomu dojde, je zaznamenán záblesk rentgenového záření. Jakmile se jas objektu Střelec A * zvýšil doslova v minutách - to není možné pro velkou formaci. Tento objekt je tedy kompaktní a může to být pouze černá díra. Mimochodem, aby se Země změnila v černou díru, musí být komprimována na velikost krabičky zápalek.
Obecně bylo v centru naší Galaxie objeveno mnoho variabilních rentgenových zdrojů, což jsou možná menší černé díry seskupené kolem centrálního supermasivního. Sleduje je americká kosmická rentgenová observatoř Chandra.
Další potvrzení přítomnosti supermasivní černé díry ve středu jádra naší Galaxie bylo provedeno studiem pohybu hvězd umístěných v bezprostřední blízkosti jádra. V infračerveném pásmu se astronomům podařilo pozorovat pohyb hvězdy, která sklouzla z centra jádra v zanedbatelné vzdálenosti v galaktickém měřítku: pouze trojnásobkem poloměru Plutoovy oběžné dráhy. Parametry oběžné dráhy pohybu této hvězdy ukazují, že je umístěna poblíž kompaktního neviditelného objektu s monstrózním gravitačním polem. Může to být pouze černá díra a supermasivní díra. Její výzkum stále probíhá.
O struktuře spirálních ramen naší Galaxie je překvapivě málo informací. Vzhledem Mléčné dráhy lze pouze posoudit, že Galaxie má tvar disku. A pouze pomocí pozorování záření mezihvězdného vodíku - nejhojnějšího prvku ve vesmíru - bylo možné do jisté míry rekonstruovat obraz zbraní Mléčné dráhy. To se opět stalo možné díky analogii: v jiných galaxiích je vodík koncentrován právě podél spirálních ramen. Existují také oblasti tvorby hvězd - mnoho mladých hvězd, shluky prachu a plynu - plynové a prachové mlhoviny.
V 50. letech minulého století se vědcům podařilo sestavit obrázek distribuce mraků ionizovaného vodíku v galaktické blízkosti Slunce. Ukázalo se, že existují alespoň tři oblasti, které lze identifikovat spirálovými rameny Mléčné dráhy. Jeden z nich, nejblíže k nám, vědci nazýval rameno Orion-Cygnus. Ten, který je od nás dále a podle toho blízko středu galaxie, se nazývá rameno Střelec-Carina a periferní rameno Perseus. Prozkoumané galaktické okolí je však omezené: mezihvězdný prach pohlcuje světlo vzdálených hvězd a vodíku, takže není možné pochopit další kresbu spirálových větví.
Kde však optická astronomie nemůže pomoci, přijdou k záchraně radioteleskopy. Je známo, že atomy vodíku emitují při vlnové délce 21 cm. Právě toto záření začal holandský astrofyzik Jan Oort zachytit. Obrázek, který obdržel v roce 1954, byl působivý. Spirální ramena Mléčné dráhy se nyní daly vysledovat na velké vzdálenosti. Už nebylo pochyb: Mléčná dráha je spirální hvězdný systém podobný mlhovině Andromeda. Zatím však nemáme podrobný obrázek spirálového vzorce Mléčné dráhy: její větve se navzájem slučují a je velmi obtížné určit vzdálenost k nim.
Dnes je známo, že naše Galaxie je obří hvězdný systém, který zahrnuje stovky miliard hvězd. Všechny hvězdy, které vidíme nad hlavou za jasné noci, patří naší Galaxii. Kdybychom se mohli pohybovat vesmírem a dívat se na Mléčnou dráhu ze strany, vypadal by náš pohled hvězdným městem v podobě obrovského létajícího talíře napříč 100 000 světelných let. V jeho středu bychom viděli znatelné zahušťování - sloupec - průměr 20 000 světelných let, z něhož do vesmíru vycházejí obrovské spirálové větve.
Přestože vzhled Galaxie naznačuje plochý systém, není to úplně pravda. Kolem ní se táhne tzv. Halo, oblak vzácných látek. Jeho poloměr dosahuje 150 tisíc světelných let. Kolem centrální boule a jádra je mnoho kulovitých hvězdokup starých a chladných červených hvězd. Harlow Shapley je nazval „kostrou těla“naší Galaxie. Chladné hvězdy tvoří tzv. Sférický subsystém Mléčné dráhy a jeho plochý subsystém, jinými slovy spirální ramena, je „hvězdná mládí“. Existuje mnoho jasných, prominentních hvězd vysoké jasnosti.
Mladé hvězdy v galaktické rovině se objevují díky přítomnosti obrovského množství prachu a plynu. Je známo, že hvězdy se rodí díky stlačování hmoty v oblacích plynu a prachu. Poté, po miliony let, novorozené hvězdy „nafukují“tyto mraky a stanou se viditelnými. Země a Slunce nejsou geometrickým středem světa - nacházejí se v jednom z klidných koutů naší Galaxie. A toto konkrétní umístění je zjevně ideální pro vznik a rozvoj života.
Vědci dokázali už deset let detekovat velké planety - velikost Jupiteru - v jiných hvězdách. Dnes je známo asi jeden a půl sta. To znamená, že takové planetární systémy jsou v Galaxii rozšířené. Vyzbrojeni silnějšími dalekohledy můžete najít takové malé planety, jako je Země, a na ně, možná, bratři.
Všechny hvězdy v galaxii se pohybují po svých drahách kolem svého jádra. Slunce má svou vlastní orbitu. K úplné revoluci potřebuje Slunce ne méně než 250 milionů let, což je galaktický rok (rychlost Slunce je 220 km / s). Země již kroužila ve středu galaxie 25-30krát. To znamená, že je to přesně tolik galaktických let.
Je velmi obtížné sledovat cestu Slunce Mléčnou dráhou. Tento pohyb však mohou detekovat i moderní dalekohledy. Zejména určit, jak se mění vzhled hvězdné oblohy, když se Slunce pohybuje relativně k nejbližším hvězdám. Bod, ke kterému se sluneční soustava pohybuje, se nazývá vrchol a nachází se v souhvězdí Hercules, na hranici se souhvězdí Lyra.