Першим вченим, який припустив, що Чумацький Шлях складається з віддалених зір, був Демокрит. У XVIII столітті Вільям Гершель зробив спробу визначити розміри Галактики, ґрунтуючись на результатах своїх підрахунків. Він довів, що наша зоряна система має скінченні розміри й утворює своєрідний товстий диск: у площині Чумацький Шлях простягається на відстань не більше 850 одиниць, а в перпендикулярному напрямку — на 200 одиниць, якщо взяти за одиницю відстань до Сіріуса. За сучасною шкалою відстаней це відповідає 7300 х 1700 світлових років.

Ця оцінка в цілому відображує структуру Чумацького Шляху, хоча вона вельми неточна. Справа в тому, що окрім зір до складу диска Галактики входять також численні газопилові хмари, які послаблюють світло віддалених зір. Перші дослідники Галактики не знали про цю поглинаючу речовину і вважали, що бачать усі її зорі. Реальні розміри Галактики було встановлено лише в XX ст. Виявилось, що вона є пласкішим утворенням, ніж припускалося раніше. Зовні Галактика нагадує зерно сочевиці з потовщенням посередині.

Так, у 40-і рр. XX сторіччя, спостерігаючи галактику М31, більше відому як туманність Андромеди, німецький астроном Вальтер Бааде (що в ті роки працював у США) відзначив, що плоский лінзоподібний диск цієї величезної галактики занурено у розріджену зоряну хмару сферичної форми — гало. Оскільки туманність Андромеди дуже схожа на нашу Галактику, Бааде припустив, що подібну структуру має й Чумацький Шлях. Зорі галактичного диска було названо населенням I типу, а зорі гало (або сферичної складової) — населенням II типу.

За останні десятиліття астрономія зробила великий крок вперед, використовуючи найсучасніші технології для досліджень Галактики в радіо, інфрачервоному, оптичному, рентгенівському і інших частотних діапазонах. Ці дослідження дозволили людям глибше зрозуміти будову і еволюцію нашої Галактики.

Чумацький Шлях в різних довжинах хвиль

Кожен спіральний рукав описує логарифмічну спіраль із нахилом приблизно 12°. Вважається, що у нашій галактиці існують чотири основні спіральні рукави, котрі беруть свій початок у галактичному центрі. Згідно із зображенням ліворуч ці рукави мають такі назви: Трьохкілопарсековий Рукав та Рукав Персея; Рукав Норми та Рукав Лебедя (разом із нещодавно відкритим відгалуженням 6); Рукав Південного Хреста та Щита; Рукав Каріни та Стрільця. Окрім перелічених вище, існують також менші рукави або відгалуження, включаючи: Рукав Оріона, у якому міститься наше Сонце та Сонячна система.

Поза межами основних спіральних рукавів розташоване Зовнішнє Кільце або Кільце Єдинорога. Воно складається із газу та зірок, що були запозичені від інших галактик мільярди років тому. Існування цього кільця передбачили астрономи Брайан Йанні та Хайді Н'юберг.

Сонце розташоване поблизу площини Галактики на відстані 25000 св. років від її ядра. Вектор швидкості Сонця відносно найближчих зір спрямований до сузір’я Геркулес. Разом з усіма сусідніми зорями Сонце обертається навколо ядра Галактики зі швидкістю 250 км /с. Період обертання Сонця навколо ядра називається галактичним роком, який дорівнює 250000000 земних років. Аналіз швидкості обертання зір свідчить про суттєву відміну між поведінкою об’єктів у сферичній та плоскій складових Галактики. Якщо зорі плоскої складової обертаються навколо центра Галактики поблизу однієї площини, то зорі сферичної складової об’єднані у величезні кулясті скупчення, що обертаються навколо центра по витягнутих орбітах у різних площинах. До того ж, період обертання цих скупчень показує, що значна маса Галактики розподілена саме у сферичній складовій. Це можуть бути об’єкти малої маси, які не випромінюють енергію у видимій частині спектра, або чорні діри малої маси.

Однією з таємниць Галактики є так звані спіральні рукави, які зароджуються десь біля її центра. Сонце розташовується на периферії одного з таких рукавів, що закручений у площині галактичного диска. Астрономи вважають, що спіральні рукави виникають як спіральні хвилі густини, які створюються під час стиснення хмар міжзоряного газу на початковому етапі формування зір. У свою чергу, при виникненні зір у міжзоряних хмарах газу та пилу виникають ударні хвилі, що призводить до утворення молодих зір. Коли масивні зорі спалахують як Наднові, то теж утворюються нові туманності, й нові ударні хвилі поширюються у міжзоряному просторі. Тобто формування однієї групи зір забезпечує створення механізму для утворення нового покоління зір. Цей процес інколи називають формуванням зір за допомогою саморозмноження. Такий перебіг подій може формувати спіральні хвилі густини не тільки в нашій Галактиці, але й в інших спіральних галактиках.

Великий Провал — туманність, темна смуга в Чумацькому Шляху від сузір'я Лебедя до сузір'я Скорпіона, що збігається з середньою площиною Галактики. Газопилові хмари, які концентруються до площини Галактики, екранують світло розміщених за ними зір і туманностей, що й проявляється як Великий Провал. Просторово комплекс лежить між Сонячною системою та рукавом Стрільця. Відстань до цього комплексу газопилових хмар приблизно 100 парсеків. Маса хмар із плазми і пилу оцінюються приблизно в 1 млн сонячних мас. Неозброєним оком Великий Провал можна спостерігати на зоряному небі як довгу темну смугу через молочне сяйво нашої Галактики, що ділить його на два рукави (завширшки приблизно у третину, із численними відгалуженнями й перемичками).

Понад сто років назад, астрономи вважали, що Чумацький Шлях це весь Всесвіт. В нашій галактиці близько ста мільярдів зірок і приблизно в двічі більше планет, тому навіть не дивно, що вчені допустили таку помилку. Чумацький Шлях є лише однією з мільярдів галактик у Всесвіті.

1. За легендою, колись чумаки їздили по сіль в Крим, а орієнтувались по нічному небу, так і з'явилась найпопулярніша в Україні назва нашої галактики — Чумацький Шлях. Також популярною є назва Молочний шлях.
2. В стародавньому Римі та Греції Чумацький Шлях називали молочною рікою, звідси найбільш популярна у світі назва — Молочний Шлях.
3. В Індії наша галактика називається Акаша Гангу, що з санскриту перекладається, як «Ганг небес».
4. За древнім китайським міфом боги підняли річку на небеса, так і з'явився Чумацький Шлях і саме тому у Китаї його називають «Срібна річка».
5. Найкраще спостерігати за Чумацьким Шляхом знаходячись далеко від штучних джерел світла. Через мізерну кількість людей на території Антарктиди, тут дуже не значне світлове забруднення і тому це одне з кращих місць, де можливо сповна насолодитись виглядом нашої галактики, навіть неозброєним оком.
6. Земля знаходиться на окраїні Чумацького Шляху, відстань до центру нашої галактики понад 8,5 кіло парсек або понад 27 тисяч світлових років. Щоб краще зрозуміти які розміри Чумацького Шляху уявіть собі, що діаметр Сонячної системи всього 1 мм, тоді розміри нашої галактики були б понад 85 км.
7. Розміри нашої галактики близько 100 000 світлових років у діаметрі і хоч вона надзвичайно велика навіть в космічних масштабах, вченим відомі значно більші астрономічні об'єкти. Чумацький Шлях у дев'ять разів менший за галактику Мессьє 87 у сузір'ї Діви. Ще більшою є галактика Геркулес А, розміри якої перевищують 1,5 млн. світлових років.
8. Якщо Земля оберталася б навколо Сонця з тією ж швидкістю, що зірки обертаються навколо центру Чумацького Шляху, то рік тривав би на нашій планеті 3 дні, а не 365.
9. Сьогодні вчені не мають можливості зробити фото Молочного Шляху ззовні. Сонячна система знаходиться на майже рівній відстані від центра нашої галактики та її краю (відстань до центру близько 27 тисяч світлових років) і тому будь-які фото спікальної галактики Чумацький Шлях є або зображенням іншої галактики, або відтворенням талановитого художника.
10. Більшість людей уявляє нашу галактику, як величезний плоский диск, але насправді диск далеко не ідеальної форми. Досліджуючи схожі галактики вчені дійшли висновку, що Молочний Шлях має викривлену форму, через гравітаційну взаємодію з сусідніми галактиками Великою та Малою Магеллановою Хмарою.
11. Схоже гравітаційне викривлення має спіральна галактика ESO 510-G13 в сузір'ї Гідри. Через взаємодію з сусідніми галактикою екватор утворює деформований диск і ймовірно, схожа деформація відбувається також в нашій галактиці.
12. Орбітальна швидкість Сонячної системи навколо центру галактики Чумацький Шлях становить близько 220 км / сек, або 0,073% від швидкості світла. Сонце та наша сонячна система облетіли галактику менш ніж у 20 разів.
13. Чумацький Шлях обертається зі швидкістю близько 270 кілометрів на секунду. Таким чином, фактичне місце в просторі, де ви були годину назад, зараз на відстані 972000 км від вас.
14. В центрі галактики знаходиться надмасивна чорна діра, яка називається Стрілець A*. Маса ядра нашої галактики приблизно в 4,3 мільйона разів більша ніж маса Сонця.
15. Вчені вважають, що маса нашої галактика на 90% складається з темної матерії, це означає ,що всі обєкти які ми можемо побачити неозброєним оком чи за допомогою телескопа складають лише 10% маси Молочного Шляху.
16. Найстарішою відомою зіркою в нашій галактиці є червоний гігант в сузір'ї Терезів — HE 1523-0901. Вчені вважають, що зірка сформувалась незабаром після Великого вибуху і вона всього на півмільярда років молодша за Всесвіт. Вона знаходиться на відстані 7500 світлових років від Землі і її вік становить близько 13,2 мільярда років.
17. Коли ми у нічному небі бачимо Чумацький Шлях, то насправді нашому зору доступно лише близько 0.0000025% від мільярдів зірок в нашій галактиці.
18. Чумацький Шлях постійно зростає внаслідок злиття з іншими меншими галактиками. В даний час Чумацький Шлях поглинає зірки з карликової еліптичної галактики Стрілець.
19. Для того, щоб залишити нашу галактику, зірці чи будь-якому іншому об'єкту потрібно надзвичайно велику кількість енергії. Об'єкт має набути швидкість понад 1.5 млн. км/годину. Сьогодні астрономами зафіксовано менш як два десятки гігантських блакитних зірок, які були викинуті за межі нашої галактики.
20. Наша галактика приблизно через 5 мільярдів років об'єднається з галактикою Андромеди.

Моделювання процесу NASA

Зіткнення галактик Чумацький Шлях і Туманність Андромеди — передбачуване зіткнення двох найбільших галактик Місцевої групи: Чумацького Шляху і галактики Андромеди (M31), яке трапиться приблизно через чотири мільярди років.

Галактики знаходяться на відстані 2,5 млн світлових років одна від одної, але швидко скорочують дистанцію під впливом взаємного притягування. Зближення відбувається із швидкістю 111 км/с. Комп'ютерне моделювання показало, що злиття галактик почнеться приблизно через 4 мільярди років і триватиме ще 2 мільярди років, внаслідок чого утвориться нова еліптична галактика. Сонячна система за прогнозами зруйнована не буде, хоча і опиниться ще далі від нового галактичного центру, ніж зараз. Також можливим є варіант об'єднання Чумацького Шляху з іншою сусідньою галактикою — Галактикою Трикутника (M33), можливо ще раніше, ніж з Андромедою. Зірки та газ галактики Андромедибуде видно неозброєним оком приблизно через три мільярди років.

Інші дослідження показують, що на цей час Сонце буде наближатися до стадії перетворення на червоного гіганта. Малоймовірно, що під час таких зіткнень галактик зірки зіштовхуватимуться між собою через малу концентрацію речовини в галактиках та надзвичайну віддаленість об'єктів один від іншого. Наприклад, найближча до Сонця зірка (Проксима Центавра) знаходиться на відстані майже тридцять мільйонів сонячних діаметрів від Землі (якби Сонце було розміром з монету діаметром 2,5 сантиметра, то найближча монета/зірка знаходилась би на відстані 765 кілометрів).

Дослідження також показують, що в новоутвореній галактиці наша Сонячна система буде відкинута від центру галактики на відстань 75 тис. світлових років. Перші детальні комп'ютерні моделі зіткнення цих галактик були зроблені астрономом Джоном Дубинські з Торонтського Університету. Для новоствореної галактики навіть пропонувались різні назви, наприклад англ. Milkomeda.

Вчені почали шукати причину світіння, і чорна діра Стрілець А * стала їх головним підозрюваним. У 2013 р. команда Джосс Бленда вперше навела докази вибуху, спровокованого чорною дірою.

Остання робота команди, опублікована в «Astrophysical Journal», грунтується на попередніх відкриттях і на аналізі нових даних, зібраних космічним телескопом Хаббла. Використовуючи цю інформацію, дослідники підрахували, що вибух стався 3,5 мільйона років тому і тривав близько 300 000 років.

Дві конусоподібні ядерні спалахи (вчені порівняли їх зі світлом маяка) прорізали Чумацький шлях в протилежних напрямках на відстань не менше 200 000 світлових років. Незабаром вони «вдарилися» об Магеллановий потік.

Вчені стверджують, що такий потужний вибух міг бути викликаний тільки ядерної активністю Стрільця А * - надмасивної чорної діри в центрі Чумацького шляху, яка в 4,2 мільйона разів більша за Сонце.

До сих пір Чумацький Шлях представлявся астрономам як неактивна галактика з не дуже динамічним центром, проте нове відкриття доводить зворотне. Спалах, що сталася 3,5 млн років тому, був настільки потужним, що мав наслідки для всієї галактики. За словами вчених, «ми є свідками пробудження сплячої красуні».

За матеріалами Independent