Только в начале 1900-х годов мы действительно начали собирать воедино истинную природу нашей галактики.
Хотя наши телескопы сделали несколько поистине потрясающих снимков Млечного Пути, астрономы имеют лишь смутное представление о нашей родной галактике. Потребовалось много работы даже для того, чтобы сделать этот набросок, и удивительно, что мы смогли узнать с нашей ограниченной точки обзора.
Здесь, на поверхности Земли, галактика Млечный Путь видна невооруженным глазом как туманная полоса на небе. В то время как астрономы и философы веками спорили об истинной природе и местоположении Млечного Пути, великий астроном, физик и универсальный гений Галилео Галилей был первым, кто открыл истинную природу галактики: бесчисленные звезды, такие маленькие, что их свет сливается воедино. В середине 1700-х годов философ Иммануил Кант правильно предположил, что Млечный Путь представляет собой вращающийся звездный диск, и поскольку мы были встроены в этот диск, он казался нам полосой. Несколько десятилетий спустя астроном Уильям Гершель попытался составить карту Вселенной, но безуспешно.
Только в начале 1900-х годов мы действительно начали собирать воедино истинную природу нашей галактики. Именно тогда астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что туманность Андромеды на самом деле является галактикой Андромеды, "островной вселенной", расположенной в миллионах световых лет от нас. Млечный Путь был не просто диском ближайших звезд. Он составлял основную часть нашей собственной галактики, поэтому наша галактика получила название от этого знакомого объекта на небе.
Наблюдения за другими галактиками помогли нам составить представление о том, как выглядела наша родная галактика.
У большинства дисковых галактик есть спиральные рукава и плотная центральная выпуклость, поэтому естественно предположить, что Млечный Путь также обладает этими особенностями. Но прямое картографирование Млечного Пути - чрезвычайно сложная задача. Во-первых, он большой — примерно 100 000 световых лет в самом широком месте. Внутри него много всего — где-то от 100 до 400 миллиардов звезд, сотни тысяч областей звездообразования и бесчисленное количество планет, черных дыр, нейтронных звезд и многого другого. Таким образом, для исследования даже небольших участков Млечного Пути требуется огромное количество ресурсов.
А еще есть пыль. Зависая в межзвездном пространстве, пыль обладает раздражающим свойством приглушать и рассеивать свет. Поскольку мы встроены в Млечный Путь, чем дальше мы пытаемся заглянуть, тем больше наш обзор заслоняет пыль. Даже самые мощные телескопы в мире не могут напрямую исследовать регионы на противоположной стороне галактики.
Итак, для составления карты Млечного Пути исследователи используют множество видов наблюдений и объединяют их со сравнениями с другими галактиками и умным теоретическим моделированием, чтобы составить полную картину.
Например, шаровые скопления вращаются вокруг центра Млечного Пути примерно сферически. Нанеся на график их положение в трехмерном пространстве, мы можем определить, где находится центр — примерно в 25 000 световых годах от нас.
Мы также можем исследовать движение звезд по мере того, как они вращаются вокруг центра, и использовать наше понимание гравитации для моделирования того, как должно выглядеть ядро. Именно благодаря этому методу мы думаем, что наша галактика представляет собой "зарешеченную" спираль - ядро удлиненное и, возможно, даже имеет форму арахиса. Это подтверждается наблюдениями, показывающими, что определенный вид красных гигантских звезд, расположенных вблизи ядра, разделен на две популяции и что инфракрасный свет, исходящий от ядра, не симметричен.
У космического аппарата Gaia, запущенного в 2013 году, есть одна главная миссия: провести перепись как можно большего числа звезд, регистрируя их расстояния, движение, яркость и цвета. На сегодняшний день эта миссия внесла в каталог почти 2 миллиарда звезд, что, хотя и впечатляет, все же составляет лишь примерно 1% от всех звезд Млечного Пути.
Тем не менее, это дает астрономам огромное хранилище информации о нашем локальном участке галактики. Помимо предоставления точной карты окрестностей нашей галактики, эти данные могут быть использованы в качестве основы для сравнения и противопоставления другим, гораздо более узким, но более глубоким исследованиям в поисках чего-либо подозрительного, что могло бы помочь нам составить карту более крупной галактики.
Возьмем спиральные рукава.
Несмотря на их впечатляющий внешний вид, они всего лишь примерно на 10% плотнее окружающей среды. Вместо этого они кажутся визуально поразительными, потому что являются областями активного звездообразования, в которых находится множество новообразованных, больших, ярких звезд. Поскольку у нас есть подробная карта нашего локального галактического участка, который не так уж активен в плане звездообразования, мы можем искать более высокие концентрации звездообразования, чтобы нарисовать спиральные рукава.
Благодаря этим методам мы знаем, что Млечный Путь имеет по крайней мере два выступающих спиральных рукава, и эти рукава закреплены на центральном стержне, напоминающем сердцевину арахиса, в гигантской S-образной форме. Однако, помимо этого, все немного размыто. У галактики могут быть два дополнительных рукава средней интенсивности или просто запутанный беспорядок отрогов и ответвлений. Любая "карта" Млечного Пути, с которой вы можете столкнуться, в основном является предположением и, вероятно, будет меняться каждые несколько лет по мере совершенствования наших методов и лучшего понимания.
