Если вы, оказавшись вдали от городских огней, обратите свой взор на ночное небо, то увидите величественную светящуюся полосу, пересекающую небосвод — это Млечный Путь, наша галактика, видимая с ребра. Находясь в рукаве Ориона, мы наблюдаем другие спиральные рукава: в направлении созвездия Стрельца мы видим центр Млечного Пути и рукав Стрельца-Киля, а в противоположном направлении — рукав Персея. Миллиарды далеких звезд сливаются в мерцающий поток, создавая одно из самых завораживающих зрелищ, которое едва ли способно оставить хоть кого-то равнодушным.
Но как астрономы определили, что весь Млечный Путь имеет спиральную структуру, если мы находимся внутри него и не можем увидеть галактику целиком?
Первые догадки
История берет свое начало в первой половине XX века, когда голландский астроном Корнелий Истон выдвинул революционную по тем временам гипотезу о том, что Млечный Путь может иметь спиральную структуру. Эта идея возникла на фоне «Великого спора» в астрономии — фундаментальной дискуссии о масштабах Вселенной. До 1920-х годов преобладало представление, что Млечный Путь и есть вся Вселенная, а спиральные туманности, включая туманность Андромеды, считались просто газовыми облаками внутри нашей Галактики.
Истон, наблюдая за спиральными туманностями, предположил, что если эти объекты имеют спиральную структуру, то и наш Млечный Путь может быть устроен аналогичным образом. Это было проявление поразительной научной интуиции, особенно учитывая ограниченность наблюдательных данных того времени.
Определить форму Млечного Пути изнутри — задача сродни попытке понять архитектуру огромного собора, находясь внутри него и не имея возможности выйти наружу. Тысячи и тысячи астрономов из разных уголков земного шара кропотливо собирали фрагменты головоломки, чтобы потом, объединив всю имеющуюся информацию, раскрыть истинную структуру нашего звездного дома.
Метод "космического картографа"
Одним из ключевых методов, позволивших установить спиральную структуру Млечного Пути, стало картирование различных объектов в Галактике. Это похоже на то, как геологи изучают подземные структуры, не имея возможности непосредственно их увидеть — по косвенным признакам.
Звездные скопления и цефеиды
Астрономы обнаружили, что определенные типы звездных скоплений и особые звезды-цефеиды (чья яркость меняется с точно предсказуемой периодичностью) концентрируются вдоль определенных изогнутых линий в пространстве. Эти линии соответствуют спиральным рукавам. Цефеиды особенно ценны, поскольку по периоду их пульсаций (регулярным изменениям яркости) можно точно определить их истинную светимость, а значит — и расстояние до них, создавая трехмерную карту.
Области звездообразования
В спиральных рукавах происходит сжатие межзвездного газа под действием гравитационных волн плотности, что запускает процесс формирования новых светил. Именно поэтому молодые горячие звезды спектрального класса O и B, а также яркие эмиссионные туманности, подсвечиваемые ими, наглядно указывают на спиральную структуру. Подобно тому, как цветы распускаются вдоль водоемов, молодые звезды "распускаются" вдоль спиральных рукавов.
Облака межзвездного газа и молекулярные мазеры
Радиоастрономы, изучая распределение нейтрального водорода и молекулярных облаков, обнаружили, что эти структуры также выстраиваются в спиральные узоры. Особую роль сыграло открытие мазеров — областей, где молекулы межзвездного газа усиливают радиоизлучение аналогично тому, как работает лазер. Мазеры, связанные с областями звездообразования, четко выстраиваются вдоль спиральных рукавов, подтверждая их существование.
Совокупность этих данных создала убедительную картину Млечного Пути как спиральной галактики, где материя распределена не хаотично, а организована в четкие спиральные структуры.
Инфракрасный взгляд
Решающий прорыв произошел в 2005 году, когда инфракрасный космический телескоп NASA "Спитцер" смог "посмотреть" сквозь чрезвычайно плотные облака космической пыли, которые блокируют видимый свет.
Наблюдения "Спитцера" не только подтвердили спиральную структуру Млечного Пути, но и выявили важную деталь — наличие перемычки* в центре Галактики. Это позволило классифицировать Млечный Путь как спиральную галактику с перемычкой типа SBbc.
*Перемычка, или бар — это вытянутая структура из звезд, проходящая через галактический центр. Она напоминает своеобразный "мост", соединяющий спиральные рукава. Бар играет важную роль в эволюции галактики, направляя газ из внешних областей к центру, тем самым поддерживая активное звездообразование и питая сверхмассивную черную дыру в ядре. Примерно две трети всех спиральных галактик во Вселенной имеют такую перемычку, что делает наш Млечный Путь типичным представителем своего класса.
Финальные штрихи
Благодаря данным, полученным с помощью космического телескопа ESA Gaia, миссия которого была завершена 15 января 2025 года, была создана трехмерная карта Млечного Пути. Нет никаких сомнений, что наша Галактика является спиральной.
Данные Gaia будут изучаться десятилетиями, а значит ученые продолжат уточнять расположение и структуру рукавов, а также характеристики галактического бара.
