С наступлением космической эры человечество сумело взглянуть издалека на свою собственную планету. Но, к сожалению, реально увидеть извне "дом", который дал приют уже всей Солнечной системе, то есть нашу Галактику, нам вряд ли когда-либо удастся. Изучать взаимное расположение ее элементов весьма затруднительно, поскольку мы находимся внутри этой впечатляющей структуры. Конечно, мы можем видеть со стороны другие подобные галактики и делать какие-то обоснованные предположения о форме собственной, однако этот процесс реконструкции еще далек от завершения. 

В свое время Млечный Путь перевели в разряд спиральных галактик, обладающих так называемым баром - то есть перемычкой в центре, скрепляющей различные галактические ветви. Ранее, примерно полвека назад, на основе данных, полученных от радиотелескопов, наблюдавших расположение облаков газа, было выявлено месторасположение четырех крупнейших галактических рукавов. Они названы по именам созвездий: Центавра, Персея, Стрельца и Лебедя. Солнце находится в небольшом рукаве Ориона, расположенном между Персеем и Стрельцом. Начиная с 20-х годов прошлого столетия астрономы пытались измерить и массу Млечного Пути. На пути этих измерений всегда стояли определенные сложности. Мешает прежде всего то, что около 90 процентов массы Галактики приходится не на звезды и межзвездный газ, а на несветящееся гало из так называемого темного вещества - загадочной субстанции (вероятно, тяжелых частиц неизвестного типа), которая проявляет себя лишь за счет гравитационного взаимодействия с обычной материей. Наблюдая отдаленные галактики, астрономы могут эту сложность обойти, если оценивают массу объекта по величине отклонения им световых лучей от какого-нибудь фонового источника, ну а с нашей Галактикой такой фокус, естественно, не проходит. 

И вот недавно выяснилось, что астрономы до сих пор неправильно представляли себе размеры нашей Галактики и иерархию, царящую в Местной группе галактик (которая в свою очередь входит в Сверхскопление Девы). Считалось, что крупнейшей доминирующей галактикой в этой системе является наша соседка туманность Андромеды, а Млечный Путь уступает ей по массе примерно в полтора раза. Теперь же новые высокоточные измерения скорости вращения рукавов нашей Галактики показали, что мы на самом деле живем в мире двух равноправных близняшек-галактик: Млечный Путь практически ни в чем не уступает Андромеде и имеет сопоставимую массу. К такому выводу пришла международная группа астрономов под руководством американца Марка Рейда из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра. Эта группа ранее уже прославилась составлением наиболее точных карт галактических рукавов - то есть реализацией долгосрочной программы по измерению расстояний и оценке скоростей движения объектов в Галактике. Измерения производятся с помощью сети радиотелескопов, основу которой составляет американская система VLBA, действующая в режиме радиоинтерферометра со сверхдлинной базой. Эта сеть, находящаяся в ведении Национального научного фонда, простирается от Гавайских островов до Новой Англии и Карибского бассейна и обладает рекордной разрешающей способностью, превосходящей любой иной астрономический инструмент. VLBA может получать снимки на два порядка более детальные, чем те, что доступны космическому телескопу "Хаббл", работающему, впрочем, в ином - оптическом - диапазоне. 

Итак, что же мы знаем о Галактике и что заставило астрономов пересмотреть прежние взгляды? 

Поперечник нашей Галактики оценивается примерно в 100 тысяч световых лет, а всего в ней содержится несколько сотен миллиардов звезд. В середине имеется выпуклость - балдж, постепенно уплощающийся к краям, как на какой-нибудь исполинской шляпе или тарелке. Самый центр Галактики скрыт от нас плотными газопылевыми облаками и не виден в оптическом диапазоне (разглядеть его можно только с помощью инфракрасного и радиоизлучения). Скрыто, разумеется, и все то, что находится за этим центром - на противоположном краю Галактики. Оценить же массу Галактики можно, если мы вспомним о том, что все звезды на самом деле движутся, пусть и медленно. Чем выше общая масса всего этого образования, тем каждая отдельная звезда быстрее будет обращаться вокруг галактического центра. Наша собственная Солнечная система находится примерно в 28 тысячах световых лет от центра Млечного Пути. 

Ученые обратили внимание на области активного звездообразования в галактических спиральных рукавах - там процессы, порождаемые взаимодействием космических лучей и газовых молекул, приводят к возникновению естественного мазерного радиоизлучения. Эти источники, именуемые астрофизическими мазерами, и служат яркими "вешками" для наблюдений на VLBA. Измерение расстояний до этих регионов позволяет составить карты галактических спиральных структур. Наблюдая эти регионы в разное время - тогда, когда Земля находится на противоположных сторонах своей околосолнечной орбиты, - астрономы могут отсчитывать небольшие, но вполне различимые смещения позиций объектов на фоне еще более отдаленных источников и тем самым вычислять расстояния до них. 

Как показали новые наблюдения, мы движемся по орбите вокруг галактического центра со скоростью свыше 960 тысяч километров в час, тогда как по предыдущим оценкам это значение составляло менее 800 тысяч километров в час. Исследователи сделали из этого заключение, что Галактика не только вращается значительно быстрее, чем считалось ранее, но и весит в полтора раза больше. Новая оценка массы - около трех триллионов солнечных масс. "Теперь нет никаких оснований воспринимать нашу Галактику как младшую сестру туманности Андромеды", - говорит Марк Рейд. 

Большая масса означает и большую гравитацию, что заметно увеличивает вероятность столкновения с туманностью Андромеды в будущем и ускоряет приход этого события, а также провоцирует не столь катастрофичные по своим последствиям столкновения с небольшими близлежащими галактиками. Впрочем, как бы то ни было, а пара миллиардов лет у нас в запасе, конечно, имеется. Однако в конце концов Млечный Путь и туманность Андромеды сблизятся настолько, что их гравитационное взаимодействие начнет корежить спиральные рукава, образуя протяженные хвосты из звезд и газа, и они сольются в единую эллиптическую галактику, которую уже успели окрестить Млечномедой. 

Рейд и его коллеги выяснили также, что большинство регионов звездообразования, оказывается, не следуют по круговым орбитам вслед за другими галактическими объектами. Вместо этого происходит их замедленное движение, говорящее о том, что они движутся по орбитам эллиптическим, а не круговым. Исследователи связывают это с тем, что в теории именуется волнами плотности. Такие волны способны, в частности, "сгребать" газ на круговых орбитах, сжимать его в форме звезды и вызвать переход получившегося объекта на новую эллиптическую орбиту. Все это, по мнению исследователей, способствует дальнейшему проявлению и укреплению спиральных структур. 

Группа Рейда столкнулась и с другими сюрпризами. Так, измерение расстояний до нескольких регионов в одном из спиральных рукавов позволило им вычислить угол, под которым располагается к нам данный рукав. Эти измерения, по словам Рейда, могут свидетельствовать о том, что наша Галактика, возможно, обладает четырьмя, а не двумя спиральными ветвями из газа и пыли, в которых образуются новые звезды. При этом последние исследования, проведенные с помощью космического телескопа НАСА "Спитцер", свидетельствуют о том, что старые звезды обитают в основном в двух старых спиральных рукавах. В результате этого возникает вопрос: почему же старые звезды не заполняют все доступные рукава? Чтобы правильно ответить на него, потребуются дальнейшие измерения и более глубокий анализ механизмов работы галактических рукавов. 

Разумеется, новые открытия еще потребуют особой проверки. Поскольку скорость звезд зависит, вообще говоря, от распределения в Галактике темного вещества, то все эти исследования в конечном счете оказываются модельно зависимыми. Вероятно, лишь тщательное сопоставление данных, полученных разными методами, поможет подтвердить или опровергнуть выводы астрономов.

Максим Борисов

Итоги.RU