Коротко:
- Сонячна система лежить у рукаві Оріона (його ще називають Локальним рукавом або відростком Оріона) — невеликій спіральній структурі між двома великими рукавами.
- Відстань до центру Галактики становить близько 26 тисяч світлових років.
- Ми перебуваємо приблизно на половині шляху від центру до зовнішнього краю диска, трохи вище галактичної площини.
- Чумацький Шлях — це барна спіральна галактика діаметром близько 100 тисяч світлових років і товщиною диска близько тисячі світлових років.
- Сонце разом із планетами рухається навколо центру зі швидкістю близько 230 км/с і здійснює один оберт приблизно за 225–230 мільйонів років.
- Наше оточення — відносно спокійне: ми всередині Локальної бульбашки, області зниженої щільності міжзоряного середовища.
Сонячна система не в центрі Чумацького Шляху і навіть не в одному з його головних спіральних рукавів. Ми живемо в невеликому відростку, який астрономи називають рукавом Оріона, на відстані приблизно 26 тисяч світлових років від галактичного центру. Це місце — не особливе і не випадкове одночасно. Воно досить далеке від густого, активного ядра, щоб умови були відносно стабільними, і водночас не на самому краю, де речовини для формування планет уже менше.
Коли дивишся на смугу Чумацького Шляху вночі далеко від міст, бачиш саме диск нашої Галактики збоку. Ми всередині нього, тому і спостерігаємо його як світлу смугу, а не як спіраль зверху. Це просте спостереження багато що пояснює про наше положення.
Далі розберемо, як влаштований Чумацький Шлях, де саме ми стоїмо в цій структурі і чому це місце виявилося зручним для появи життя.
Як виглядає Чумацький Шлях зсередини
Чумацький Шлях — барна спіральна галактика. У центрі є витягнута барна структура з переважно старих зірок, а від неї розходяться спіральні рукави, де зосереджені молоді яскраві зірки, газ і пил. Диск Галактики має діаметр близько 100 тисяч світлових років, а товщина в районі спіральних рукавів — приблизно тисяча світлових років. Це дуже «сплющена» система: якщо уявити її як величезну тарілку, то висота буде в сто разів меншою за діаметр.
У центрі, за хмарами газу і пилу, ховається надмасивна чорна діра Стрілець A* масою близько чотирьох мільйонів сонячних. Навколо неї — балдж, щільне скупчення старих зірок. Далі йде диск зі спіральними рукавами, а зовні — сферичне гало зі старих зірок і кулястих скупчень, плюс величезна кількість темної матерії, яка тримає всю систему разом.
Кількість зірок оцінюють у діапазоні від 100 до 400 мільярдів. Точну цифру назвати важко, бо ми дивимося зсередини, а пил закриває багато областей. Дані місії Gaia Європейського космічного агентства значно уточнили карту найближчих ділянок, але повна тривимірна модель усе ще будується.
Головні спіральні рукави
Сучасні карти показують, що в Галактиці є два домінуючі рукави — Стрільця–Кіля і Персея — і кілька менших відгалужень. Раніше вважали, що рукавів чотири великих, але точніші вимірювання відстаней до областей зореутворення змінили картину. Рукави — це не жорсткі конструкції. Це хвилі щільності, які обертаються навколо центру з іншою швидкістю, ніж самі зірки. Зірки і газ проходять через рукави, і саме там спалахує зореутворення.
Між великими рукавами є проміжки з нижчою щільністю. Саме в одному з таких проміжків ми й опинилися.
Рукав Оріона — наше місце
Сонячна система розташована на внутрішньому краю рукава Оріона, який також називають Локальним рукавом або відростком Оріона–Лебедя. Це не один із головних рукавів. Він коротший і вужчий: довжина оцінюється приблизно в 20 тисяч світлових років, ширина — близько 3,5 тисячі. Він лежить між рукавом Стрільця (ближче до центру) і рукавом Персея (далі назовні).
Довгий час астрономи вважали його просто невеликим відростком. Пізніші вимірювання мазерів у областях масивного зореутворення показали, що структура значно довша і за щільністю та кутом нахилу ближча до повноцінного рукава. Сонячна система перебуває приблизно посередині цієї структури, ближче до її внутрішнього краю.
Відстань до центру Галактики — близько 26 тисяч світлових років. Це означає, що ми не на околиці, але й далеко не в густому центрі. Якщо взяти радіус диска приблизно 50 тисяч світлових років, то ми сидимо приблизно на половині або трохи далі половини шляху від центру.
Сонце трохи вище галактичної площини — оцінки коливаються від 20 до 50–90 світлових років у бік галактичного півночі. Різниця невелика порівняно з товщиною диска, але її помічають за розподілом молодих зірок і молекулярних хмар.
Локальна бульбашка і найближче оточення
Ми живемо всередині Локальної бульбашки — області зниженої щільності міжзоряного газу діаметром у кількасот світлових років (деякі оцінки дають до тисячі). Цю порожнину, ймовірно, «випалили» кільканадцять наднових близько 14 мільйонів років тому. Сонце увійшло в цю область кілька мільйонів років тому. Зараз ми перебуваємо в невеликій щільнішій хмарі всередині бульбашки — Локальній міжзоряній хмарі.
Таке оточення має плюси. Менше щільного газу й пилу означає менший ризик близьких наднових і меншу кількість космічного сміття, яке могло б бомбардувати планети. З іншого боку, саме на поверхні цієї бульбашки зараз активно формуються нові зірки — найближчі області зореутворення лежать на її оболонці.
Як астрономи визначили наше положення
Визначити, де ми стоїмо, непросто. Ми всередині Галактики, а міжзоряний пил сильно поглинає світло в напрямку до центру. Тому основну роботу зробили радіоастрономія, інфрачервоні огляди та вимірювання відстаней до кулястих скупчень і мазерів.
На початку XX століття Гарлоу Шеплі виміряв відстані до кулястих скупчень і показав, що вони розподілені навколо точки в напрямку сузір’я Стрільця, а не навколо Сонця. Це змістило центр Галактики далеко від нас. Пізніше радіоспостереження нейтрального водню і молекулярних хмар дозволили намітити спіральні рукави. Сучасні дані Very Long Baseline Array і місії Gaia дали точні паралакси до багатьох об’єктів і уточнили відстань до центру до приблизно 8 кілопарсеків (близько 26 тисяч світлових років).
Швидкість обертання Сонця навколо центру — близько 230 км/с. Один повний оберт (галактичний рік) триває приблизно 225–230 мільйонів років. Останній раз Сонячна система була в цій точці орбіти ще в тріасовому періоді, коли на Землі з’являлися перші динозаври.
Чому саме тут з’явилося життя
Наше положення часто називають галактичною зоною життя. Ближче до центру занадто багато щільних зіркових скупчень, сильніше випромінювання і частіші близькі наднові. Далі на околиці — менше важких елементів, необхідних для формування кам’яних планет. Рукав Оріона виявився компромісом: досить далеко від бурхливого центру, але все ще в області, де є газ і пил для зореутворення.
За досвідом спостережень у темному небі помічав, наскільки чітко видно смугу Чумацького Шляху саме влітку, коли ми дивимося в напрямку до центру (сузір’я Стрільця). Узимку смуга слабша — ми дивимося назовні, у бік менш щільних ділянок. Це просте підтвердження того, що ми не в центрі.
Орбіта Сонця не ідеально кругла і не лежить точно в площині. Воно трохи «гойдається» вгору-вниз, перетинаючи галактичну площину кожні кілька десятків мільйонів років. Чи впливає це на клімат Землі — питання відкрите, прямих доказів немає, але гіпотези існують.
Що далі з нашим положенням
Через кілька мільярдів років Чумацький Шлях зіткнеться з галактикою Андромеди. Процес розтягнеться на мільярди років, і Сонячна система, ймовірно, виживе, хоча її орбіта сильно зміниться. До того часу Сонце вже стане червоним гігантом, тож для Землі це вже не матиме значення.
Зараз же ми маємо унікальну можливість вивчати Галактику зсередини. Кожні нові дані Gaia, радіотелескопи і інфрачервоні огляди уточнюють карту. Відстань до центру, точна форма рукава Оріона, структура Локальної бульбашки — усе це постійно уточнюється.
Якщо хочете відчути своє місце в Галактиці на практиці — виберіться в темне місце влітку і просто подивіться на смугу Чумацького Шляху. Те, що ви бачите, — це диск, у якому ми пливемо. А центр — десь там, у найяскравішій частині, за десятки тисяч світлових років. Ми не в центрі подій, і саме це, мабуть, і добре.
About the Author
