§ 25. Чумацький Шлях. Зоряні скупчення й асоціації. Туманності

1. Чумацький Шлях, Чумацький Шлях — це відносно яскрава сріблисто-біла смуга на зоряному небі (мал. 25.1), що стародавні греки назвали «галактикос» (грецьк. «гала» — «молоко»). У північній півкулі неба Чумацький Шлях проходить через сузір'я Близнюків, Тільця, Візника, Кассіопеї, Цефеї, Лебедя. У сузір'ї Лебедя він роздвоюється й двома смугами перетинає сузір'я Орла, а далі, у південній півкулі неба — сузір'я Щита, Стрільця, Змієносця й Скорпіона. Описавши дугу на відстані 25° від Південного полюса світу, вона над територією України з'являється в сузір'ї Великого Пса і Єдинорога й переходить у північну півкулю через сузір'я Оріона. Кільце Чумацького Шляху утворюють найближчі до нас зірки Галактики, що має як зоряна система вид диска або двоопуклої лінзи. У перших дослідників це кільце створювало враження, що Сонце перебуває в центрі Галактики, але, як побачимо далі, це не так. При вивченні будови Галактики В. Гершель запропонував провести через середину Чумацького Шляху уявлювану площину, згодом названу галактичної. Потім у кожному з 1 083 невеликих, але однакових ділянках неба, розташованих на різних кутових відстанях від згаданої площини, Гершель підрахував кількість

видимих у телескоп зірок і побудував першу модель Галактики. У цій моделі Галактика являла собою диск діаметром про 800 і товщину 1 100 св. л. Зараз можна сказати, що він зменшив розміри Галактики в 17 разів, оскільки не врахував поглинання світла зірок міжзоряним газом, про яке тоді було невідомо.

2. Зоряні скупчення й асоціації. Деяка частина зірок Галактики об'єднана в скупчення, тобто в групи, зв'язані між собою взаємним тяжінням і тому рухаються в просторі як єдине ціле. Розрізняють два види зоряних скупчень: розсіяні й кульові.

Розсіяні зоряні скупчення (мал. 25.2) складаються з декількох десятків, сотень, іноді тисяч зірок і мають неправильну форму. Їхні діаметри становлять 10-20 св. л. Майже всі розсіяні зоряні скупчення перебувають у Чумацькому Шляху або поблизу його. Їх виявлено близько 1 200, а найвідоміші з них — Плеяди й Гіады. Зокрема, у Плеядах неозброєним оком видно лише сім-десять зірок, а при спостереженні в телескоп - понад дві сотні.

Кульові зоряні скупчення (мал. 25.3) мають сферичну або злегка сплюснену форму діаметром до 300 св. л. У них нараховують сотні тисяч і навіть мільйони зірок, що групуються до центру скупчення.

Як показали спостереження, більшість кульових зоряних скупчень зосереджено в одній частині неба — у сузір'ї Стрільця. Правильний висновок із цього ще в 1918 р. зробив американський астроном X. Шеплі. Визначивши відстані до 70 кульових скупчень, він довів, що вони згруповані навколо центра Галактики. Сам же центр Галактики перебуває в сузір'ї Стрільця трохи нижче зірки χ майже на стику «кордонів» сузір'їв Стрільця, Скорпіона й Змієносця.

На відміну від неуважних скупчень всі кульові скупчення розташовуються симетрично щодо центра Галактики, помітно концентруючись довкола нього.

Дуже показове розходження діаграм спектр - світність для розсіяних і кульових скупчень. У розсіяних зоряних скупченнях багато масивних яскравих, а також змінних, що спалахують зірок і зірок з незвичайним хімічним складом. Всі вони розташовуються на головній послідовності, тоді як червоних гігантів і надгігантів там практично немає. Це свідчить про те, що вік розсіяних скупчень у середньому становить усього 1 млрд років. Кульові скупчення, навпаки, в основному складаються із зірок маломасивних, що перебувають на пізніх етапах еволюції. На діаграмі спектр - світність вони займають нижню частину головної послідовності й далі розташовуються уздовж широкої смуги від спектрального класу F0 вертикально нагору в зону червоних гігантів. Вік кульових скупчень визначають в 10-12 млрд років.

В 20-х роках XX в. увага астрономів залучили групи біло-блакитних зірок, що одержали згодом назва ОВ - асоціації. Досліджуючи їх, академік В. А. Амбарцумян в 1952 р. прийшов до висновку, що процес групового формування зірок триває й у наш час. Тоді ж він відкрив групи змінних зірок типу Т Тельця, які одержали назву Т-асоціацій. Це - молоді зірки.

3 . Туманності. Наша Галактика складається не тільки із зірок. Міжзоряний простір заповнений газом і пилом, які дуже розріджена — одна часточка на 10 см³. Але іноді вони утворюють

величезні за розмірами (10-100 пк), досить щільні (10-100 часток в 1 см³), неправильної форми хмари — дифузійні туманності, які розділяють на світлі й темні.

У темні серпневі ночі, коли сузір'я Лебедя майже в зеніті, можна бачити, що Чумацький Шлях, починаючись від Денеба — яскравішої зірки в Лебедеві, двома іскристими стрічками тягнеться до горизонту й далі за горизонт до сузір'я Кентавра. У багатьох його ділянках є зони, де яскраві зірки майже відсутні. Так проявляють себе темні туманності , що поглинають світло зірок, що перебувають на великих відстанях (мал. 25.4). Маси деяких з них досягають 10 000 М_Θ.

Якщо поблизу туманності є досить яскрава зірка, то туманність відбиває її світло й завдяки цьому стає світлою туманністю (мал. 25.5). Якщо ж зірки, які перебувають поблизу або усередині туманності, дуже гарячі (спектрального класу О або В0), то, іонізуючи своїм ультрафіолетовим випромінюванням газ, що входить у її сполуку, вони змушують його світитися приблизно так само, як це відбувається в полярних сяйвах на Землі. І до відбитого

пилом світла додається власне випромінювання газів туманності.

Найвідомішої серед світлих туманностей є туманність Оріона, що видно навіть неозброєним оком як слабенька хмарина {мал. 25.6). Розмір цієї туманності приблизно 20 св. л., відстань до неї — майже 1 000 св. л.

Цікаво, що в спектрі цієї туманності (та й в інші), крім молекул й атомів водню виявлені смуги молекул кисню, води, ціану, метану, окису вуглецю, а також більш складних органічних молекул.

Окрім дифузійних, існують також компактні туманності правильної форми. Вони діляться на волокнисті й планетарні. І якщо з дифузійними туманностями зв'язують сьогодні утворення зірок, то волокнисті й планетарні туманності формуються на заключних етапах еволюції зірок зі скинутих ними оболонок. Частина волокнистих туманностей — це залишки спалахів наднових зірок (мал. 25.7). Одна з них — уже згадувана Крабовидна туманність із сузір'я Тельця, відстань до якої становить 5 500 св. л.,

а видима зоряна величина 8,6^m .Планетарними названі туманності кільцеподібної форми, які видали мають вигляд слабких кілець або дисків. Серед них планетарна туманність Равлик із сузір'я Водолія (мал. 25.8). Відстань до неї — усього 650 св. л. Ці туманності розширюються зі швидкістю 20-40 км/c, так що через 10-20 тис. років після «народження» вони розсіюються в просторі й стають невидимими. Планетарні туманності світяться за рахунок ультрафіолетового випромінювання тих зірок, чиїми оболонками вони колись були.

Як уже було відзначено, частина речовини в міжзоряному середовищі перебуває в неуважному стані. Завдяки поглинанню ним світла далеких зірок у їхніх спектрах виявлені лінії поглинання, які належать атомам і молекулам міжзоряного газу.

1. Які розміри й форма нашої Галактики?

2. Чим відрізняються діаграми спектр - світність для кульових і розсіяних скупчень?

3. Розташування яких об'єктів на небі дало поштовх до пошуку положення центра Галактики?

4. Чим відрізняються світлі й темні туманності?

   1. 25.1. На карті зоряного неба розшукайте: а) місцезнаходження центра Галактики;

   2. б) крапку небесної сфери, у напрямку якої рухається Сонце

5. (її координати α=18^h00^m, δ=+30^о .