El misterio de la Vía Láctea atormentó a la gente durante muchos siglos. En los mitos y leyendas de muchos pueblos del mundo, se llamaba el Camino de los Dioses, el misterioso Puente Estelar que conduce a las arboledas celestiales, el mágico Río Celestial lleno de leche divina. Se cree que fue él quien quiso decir cuando los viejos cuentos de hadas rusos hablaban de un río de leche con bancos de gelatina. Y los habitantes de la antigua Hellas lo llamaron Galaxias kuklos, que significa "círculo de leche". De aquí proviene la palabra Galaxy, conocida hoy en día.
Pero en cualquier caso, la Vía Láctea, como todo lo que se puede ver en el cielo, se consideraba sagrada. Fue adorado, se construyeron templos en su honor. Por cierto, pocas personas saben que el árbol que decoramos para el Año Nuevo no es más que un eco de aquellos antiguos cultos cuando la Vía Láctea parecía a nuestros antepasados el eje del Universo, el Árbol del Mundo, en cuyas ramas invisibles maduran los frutos de las estrellas. Es en la víspera de Año Nuevo cuando la Vía Láctea "se levanta" verticalmente, como un tronco que se eleva desde el horizonte. Por eso, a imitación del árbol celestial, eternamente fructífero, el árbol terrenal se vistió al comienzo del nuevo ciclo anual. Creían que esto les daba esperanza para una cosecha futura y el favor de los dioses.
¿Qué es la Vía Láctea, por qué brilla y brilla de manera no uniforme, luego fluye a lo largo de un canal ancho y, de repente, se divide en dos brazos?
La historia científica de este problema se puede contar al menos 2000 años. Entonces, Platón llamó a la Vía Láctea una costura que conecta los hemisferios celestes, Demócrito y Anaxágoras dijeron que estaba iluminada por las estrellas, y Aristóteles lo explicó por pares luminosos ubicados debajo de la Luna. Hubo otra sugerencia, hecha por el poeta romano Marco Manilius: tal vez la Vía Láctea es el resplandor de las pequeñas estrellas que se fusionan. Qué cerca estaba de la verdad. Pero era imposible confirmarlo observando las estrellas a simple vista.
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El misterio de la Vía Láctea no se reveló hasta 1610, cuando el famoso Galileo Galilei apuntó su primer telescopio hacia ella, a través del cual vio "un inmenso cúmulo de estrellas" fusionándose en una franja blanca sólida a simple vista. Galileo estaba asombrado, se dio cuenta de que la heterogeneidad, incluso la estructura andrajosa de la franja blanca se explica por el hecho de que consta de muchos cúmulos de estrellas y nubes oscuras. Su combinación crea una imagen única de la Vía Láctea. Sin embargo, por qué las estrellas tenues se concentran en una banda estrecha, era imposible de entender en ese momento.
En el movimiento de las estrellas en la Galaxia, los científicos distinguen corrientes estelares completas. Las estrellas en ellos están conectadas entre sí. No confunda las corrientes estelares con las constelaciones, cuyos contornos a menudo pueden ser un simple juego de la naturaleza y representan un grupo conectado solo cuando se observan desde el sistema solar. De hecho, sucede que en una misma constelación hay estrellas pertenecientes a diferentes corrientes. Por ejemplo, en el conocido cubo de la Osa Mayor (la figura más notable de esta constelación), solo cinco estrellas del medio del cubo pertenecen a una corriente, la primera y la última en una figura característica de otra corriente. Y al mismo tiempo, en la misma corriente con las cinco estrellas del medio, está la famosa Sirio, la estrella más brillante de nuestro cielo, que pertenece a una constelación completamente diferente.
Otro explorador de la Vía Láctea fue William Herschel en el siglo XVIII. Como músico y compositor, estuvo involucrado en la ciencia de las estrellas y la fabricación de telescopios. El último de ellos pesaba una tonelada, tenía un diámetro de espejo de 147 centímetros y una longitud de tubería de 12 metros. Sin embargo, la mayoría de sus descubrimientos, que se convirtieron en una recompensa natural a la diligencia, los hizo Herschel con un telescopio de la mitad del tamaño de este gigante.
Uno de los descubrimientos más importantes, como lo llamó el propio Herschel, fue el Gran Plan del Universo. El método que aplicó resultó ser un simple recuento de las estrellas en el campo de visión del telescopio. Y, naturalmente, se encontraron diferentes números de estrellas en diferentes partes del cielo. (Había más de mil partes del cielo donde se contaron las estrellas). Con base en estas observaciones, Herschel concluyó que la forma de la Vía Láctea ya era una isla estelar en el Universo, a la que también pertenece el Sol. Incluso hizo un dibujo esquemático, que muestra que nuestro sistema estelar tiene una forma alargada irregular y se asemeja a una piedra de molino gigante. Bueno, dado que esta piedra de molino rodea nuestro mundo con un anillo, entonces, en consecuencia, el Sol está dentro de él y está ubicado en algún lugar cerca de la parte central. Así pintó Herschel,y esta idea sobrevivió en la mente de los científicos casi hasta mediados del siglo pasado.
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Según las conclusiones de Herschel y sus seguidores, resultó que el Sol tiene una posición central especial en la Galaxia llamada Vía Láctea. Esta estructura era algo similar al sistema geocéntrico del mundo, adoptado antes de la era copernicana, con la única diferencia de que antes la Tierra se consideraba el centro del Universo y ahora el Sol.
Y, sin embargo, no quedó claro si hay otras estrellas fuera de la isla estelar, de lo contrario, ¿nuestra Galaxia? Los telescopios de Herschel permitieron estar más cerca de resolver este misterio. El científico descubrió muchos puntos de niebla tenues en el cielo e investigó el más brillante de ellos. Al ver que algunas de las manchas solares se están desintegrando en estrellas, Herschel llegó a la audaz conclusión de que no son más que otras islas estelares, como nuestra Vía Láctea, solo que muy distantes. Fue entonces cuando sugirió, para evitar confusiones, escribir el nombre de nuestro Mundo con una letra mayúscula, y el resto, con una letra minúscula. Lo mismo sucedió con la palabra Galaxy. Cuando lo escribimos con mayúscula, nos referimos a nuestra Vía Láctea, cuando con minúscula - todas las demás galaxias. Hoy en día, los astrónomos llaman a la Vía Láctea el "río de la leche" visible en el cielo nocturno, y toda nuestra Galaxia,que consta de cientos de miles de millones de estrellas. Por lo tanto, este término se usa en dos sentidos: en uno, cuando se habla de las estrellas en el cielo de la Tierra, en el otro, cuando se habla de la estructura del Universo.
Los científicos explican la presencia de ramas espirales en la Galaxia por ondas gigantes de compresión y rarefacción de gas interestelar que se mueve a lo largo del disco galáctico. Debido al hecho de que la velocidad orbital del Sol casi coincidió con la velocidad de las ondas de compresión, se ha mantenido por delante del frente de onda durante varios miles de millones de años. Esta circunstancia fue de gran importancia para el surgimiento de la vida en la Tierra.
Los brazos espirales contienen muchas estrellas de gran luminosidad y masa. Y si la masa de una estrella es grande, unas diez veces la masa del Sol, lo espera un destino poco envidiable, que termina en una grandiosa catástrofe cósmica: una explosión llamada explosión de supernova. En este caso, la llamarada es tan fuerte que esta estrella brilla como todas las estrellas de la Galaxia juntas. Los astrónomos a menudo registran tales catástrofes en otras galaxias, pero esto no ha sucedido en la nuestra durante los últimos cientos de años. Cuando una supernova explota, se genera una poderosa ola de radiación dura que puede destruir toda la vida en el camino. Quizás sea precisamente por la posición única en la Galaxia que nuestra civilización ha logrado desarrollarse hasta tal punto que sus representantes están tratando de conocer su isla estelar. Resultaque los posibles hermanos en la mente sólo se pueden buscar en tranquilos "rincones" galácticos como el nuestro.
Los estudios de la nebulosa de Andrómeda jugaron un papel importante en la comprensión de la estructura de la "propia" Galaxia. Los puntos de niebla en el cielo se conocen desde hace mucho tiempo, pero se los consideraba parches que se separaban de la Vía Láctea o se fusionaban en una masa sólida por estrellas distantes. Pero uno de estos puntos, conocido como la nebulosa de Andrómeda, fue el más brillante y el que más llamó la atención. Se comparó tanto con una nube luminosa como con la llama de una vela, y un astrónomo incluso creyó que en este lugar la cúpula de cristal de los cielos es más delgada que en otros, y la luz del Reino de Dios se derrama a través de ella hacia la Tierra.
La nebulosa de Andrómeda es realmente una vista espectacular. Si nuestros ojos fueran más sensibles a la luz, nos parecería no como una pequeña mancha de niebla alargada, en algún lugar del cuarto del disco lunar (esta es su parte central), sino como una formación siete veces más grande que la luna llena. Pero eso no es todo. Los telescopios modernos ven la nebulosa de Andrómeda de tal manera que caben hasta 70 lunas llenas en su área. Fue posible comprender la estructura de la nebulosa de Andrómeda solo en los años 20 del siglo pasado. Esto fue hecho usando un telescopio con un diámetro de espejo de 2.5 m por el astrofísico estadounidense Edwin Hubble. Recibió imágenes en las que hacía alarde, ahora sin duda, de una isla estelar gigante, que consta de miles de millones de estrellas: otra galaxia. Y la observación de estrellas individuales en la nebulosa de Andrómeda nos permitió resolver otro problema: calcular la distancia a ella. El hecho es que en el Universo existen las llamadas Cefeidas, estrellas variables que pulsan debido a procesos físicos internos que cambian su brillo. Estos cambios ocurren con un cierto período: cuanto más largo es el período, mayor es la luminosidad de la Cefeida, la energía liberada por la estrella por unidad de tiempo. Y a partir de él puedes determinar la distancia a la estrella. Por ejemplo, las cefeidas encontradas en la nebulosa de Andrómeda permitieron determinar la distancia hasta ella. Resultó ser enorme: 2 millones de años luz. Sin embargo, esta es solo una de las galaxias más cercanas a nosotros, de las cuales, como resultó, hay muchas en el Universo.cuanto mayor sea la luminosidad de la Cefeida, la energía liberada por la estrella por unidad de tiempo. Y a partir de él puedes determinar la distancia a la estrella. Por ejemplo, las cefeidas encontradas en la nebulosa de Andrómeda permitieron determinar la distancia hasta ella. Resultó ser enorme: 2 millones de años luz. Sin embargo, esta es solo una de las galaxias más cercanas a nosotros, de las cuales, como resultó, hay muchas en el Universo.cuanto mayor sea la luminosidad de la Cefeida, la energía liberada por la estrella por unidad de tiempo. Y a partir de él puedes determinar la distancia a la estrella. Por ejemplo, las cefeidas encontradas en la nebulosa de Andrómeda permitieron determinar la distancia hasta ella. Resultó ser enorme: 2 millones de años luz. Sin embargo, esta es solo una de las galaxias más cercanas a nosotros, de las cuales, como resultó, hay muchas en el Universo.
Cuanto más poderosos se volvían los telescopios, más claras eran las opciones para la estructura de las galaxias observadas por los astrónomos, que resultaron ser muy inusuales. Entre ellos se encuentran los llamados irregulares, que no tienen una estructura simétrica, los hay elípticos y los hay espirales. Aquí parecen ser los más interesantes y misteriosos. Imagínese un núcleo brillantemente brillante del que emergen gigantes espirales resplandecientes. Hay galaxias en las que el núcleo es más pronunciado, mientras que las ramas dominan en otras. También hay galaxias donde las ramas no salen del núcleo, sino de un puente especial: la barra.
Entonces, ¿a qué tipo de Vía Láctea pertenece? Después de todo, al estar dentro de la Galaxia, es mucho más difícil entender su estructura que observar de lado. La propia naturaleza ayudó a responder a esta pregunta: las galaxias en relación con nosotros están "dispersas" en varias posiciones. Algunas las podemos ver desde el borde, otras “planas” y otras desde diferentes ángulos.
Durante mucho tiempo se creyó que la galaxia más cercana a nosotros era la Gran Nube de Magallanes. Hoy se sabe que esto no es así. En 1994, las distancias cósmicas se midieron con mayor precisión y una galaxia enana en la constelación de Sagitario tomó la delantera. Sin embargo, recientemente esta declaración también tuvo que ser revisada. Un vecino aún más cercano de nuestra galaxia fue descubierto en la constelación de Canis Major. Está a solo 42 mil años luz del centro de la Vía Láctea.
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En total, se conocen 25 galaxias que conforman el llamado Sistema Local, es decir, una comunidad de galaxias que están conectadas directamente entre sí por fuerzas gravitacionales. El Sistema Local de Galaxias tiene unos tres millones de años luz de diámetro. Además de nuestra Vía Láctea y sus satélites, el Sistema Local también incluye la Nebulosa de Andrómeda, la galaxia gigante más cercana con sus satélites, y otra galaxia espiral en la constelación del Triángulo. Ella se volvió hacia nosotros "plana". Domina el Sistema Local, por supuesto, la Nebulosa de Andrómeda. Es una vez y media más masiva que la Vía Láctea.
Si las Cefeidas de la nebulosa de Andrómeda permitieron comprender que está mucho más allá de nuestra Galaxia, entonces el estudio de las Cefeidas más cercanas permitió determinar la posición del Sol dentro de la Galaxia. El pionero aquí fue el astrofísico estadounidense Harlow Shapley. Uno de los objetos de su interés eran los cúmulos de estrellas globulares, tan densos que su núcleo se funde en un resplandor sólido. La región más rica en cúmulos globulares se encuentra en la dirección de la constelación zodiacal de Sagitario. También se conocen en otras galaxias, y estos cúmulos siempre se concentran cerca de los núcleos galácticos. Si asumimos que las leyes del Universo son las mismas, podemos concluir que nuestra Galaxia debería estar organizada de manera similar. Shapley encontró Cefeidas en sus cúmulos globulares y midió la distancia hasta ellos. Resultóque el Sol no se ubica en absoluto en el centro de la Vía Láctea, sino en sus afueras, se podría decir, en una provincia estelar, a una distancia de 25 mil años luz del centro. Entonces, por segunda vez después de Copérnico, la idea de nuestra posición privilegiada especial en el Universo fue desacreditada.
Al darse cuenta de que estamos en la periferia de la Galaxia, los científicos se interesaron por su centro. Como otras islas estelares, se esperaba que tuviera un núcleo del que emergieran ramas espirales. Los vemos como la franja brillante de la Vía Láctea, pero vemos desde el interior, desde el borde. Estas ramas en espiral, que se proyectan unas sobre otras, no nos permiten comprender cuántas hay y cómo están dispuestas. Además, los núcleos de otras galaxias brillan intensamente. Pero, ¿por qué este resplandor no es visible en nuestra galaxia, es posible que no tenga núcleo? La solución llegó nuevamente gracias a las observaciones de otros. Los científicos han notado que en las nebulosas espirales, al tipo de las cuales también se atribuyó nuestra galaxia, una capa oscura es claramente visible. Esto no es más que una acumulación de polvo y gas interestelar. Fueron ellos quienes permitieron responder la pregunta - ¿por qué no vemos nuestro propio kernel?nuestro sistema solar está ubicado exactamente en un punto en la galaxia que las nubes oscuras gigantes bloquean el núcleo para un observador en la Tierra. Ahora podemos responder a la pregunta: ¿por qué la Vía Láctea se bifurca en dos brazos? Al final resultó que, su parte central está oscurecida por poderosas nubes de polvo. De hecho, hay miles de millones de estrellas detrás del polvo, incluido el centro de nuestra galaxia.
Los estudios también han demostrado que si la nube de polvo no nos molestara, los terrícolas observarían un gran espectáculo: un elipsoide gigante brillante del núcleo con innumerables estrellas ocuparía un área de más de cien lunas en el cielo.
Los telescopios que operan en tales rangos del espectro de radiación electromagnética con los que el escudo de polvo no interfiere ayudaron a ver el núcleo galáctico detrás de esta nube de polvo. Pero la mayoría de estas emisiones quedan atrapadas por la atmósfera terrestre, por lo que, en la etapa actual, la astronáutica y la radioastronomía juegan un papel fundamental en el conocimiento de la Galaxia. Resultó que el centro de la Vía Láctea brilla bien en el radio de alcance. Los científicos estaban especialmente interesados en la llamada fuente de radio Sagitario A *, un objeto en la Galaxia que emite activamente ondas de radio y rayos X. Hoy en día se puede considerar realmente probado que en la constelación de Sagitario hay un misterioso objeto espacial: un agujero negro supermasivo. Se estima que su masa puede ser igual a la masa de 3 millones de soles. Este objeto de monstruosa densidad tiene un campo gravitacional tan poderoso,que ni siquiera la luz puede escapar de ella.
Naturalmente, el agujero negro en sí no brilla en ningún rango, pero la materia que cae sobre él emite rayos X y le permite encontrar la ubicación del "monstruo" cósmico. Es cierto que la radiación de Sagitario A * es más débil que la que se encuentra en los núcleos de otras galaxias. Quizás esto se deba al hecho de que la caída de materia no se lleva a cabo de manera intensiva, pero cuando ocurre, se registra un destello de radiación de rayos X. Una vez que el brillo del objeto Sagitario A * aumentó literalmente en minutos, esto es imposible para una gran formación. Por lo tanto, este objeto es compacto y solo puede ser un agujero negro. Por cierto, para convertir la Tierra en un agujero negro, debe comprimirse al tamaño de una caja de cerillas.
En general, se han descubierto muchas fuentes variables de rayos X en el centro de nuestra galaxia, que posiblemente sean agujeros negros más pequeños que se agrupan alrededor del supermasivo central. Están siendo observados por el observatorio espacial estadounidense de rayos X "Chandra".
Otra confirmación de la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro del núcleo de nuestra galaxia fue proporcionada por el estudio del movimiento de estrellas ubicadas en las inmediaciones del núcleo. Entonces, en el rango infrarrojo, los astrónomos lograron observar el movimiento de una estrella que se deslizó desde el centro del núcleo a una distancia insignificante en una escala galáctica: solo tres veces el radio de la órbita de Plutón. Los parámetros de la órbita del movimiento de esta estrella indican que se encuentra cerca de un objeto invisible compacto con un campo gravitacional monstruoso. Esto solo puede ser un agujero negro y uno supermasivo. Su investigación está en curso.
Sorprendentemente, hay poca información sobre la estructura de los brazos espirales de nuestra Galaxia. Por la aparición de la Vía Láctea, solo se puede juzgar que la Galaxia tiene forma de disco. Y solo con la ayuda de las observaciones de la radiación de hidrógeno interestelar, el elemento más abundante en el Universo, fue posible reconstruir un poco la imagen de los brazos de la Vía Láctea. Esto fue posible nuevamente gracias a una analogía: en otras galaxias, el hidrógeno se concentra solo a lo largo de los brazos espirales. También hay regiones de formación de estrellas - muchas estrellas jóvenes, cúmulos de polvo y gas - nebulosas de gas y polvo.
En los años 50 del siglo pasado, los científicos lograron trazar una imagen de la distribución de las nubes de hidrógeno ionizado en la vecindad galáctica del Sol. Resultó que hay al menos tres áreas que podrían identificarse con los brazos espirales de la Vía Láctea. Uno de ellos, el más cercano a nosotros, los científicos lo llamaron brazo Orion-Cygnus. El más alejado de nosotros y, en consecuencia, cercano al centro de la Galaxia se llama brazo Sagitario-Carina, y el periférico, brazo Perseo. Pero el vecindario galáctico explorado es limitado: el polvo interestelar absorbe la luz de las estrellas distantes y el hidrógeno, por lo que se vuelve imposible comprender el dibujo adicional de las ramas espirales.
Sin embargo, cuando la astronomía óptica no puede ayudar, los radiotelescopios vienen al rescate. Se sabe que los átomos de hidrógeno emiten a una longitud de onda de 21 cm, y fue esta radiación la que empezó a captar el astrofísico holandés Jan Oort. La imagen que recibió en 1954 fue impresionante. Los brazos espirales de la Vía Láctea ahora se pueden rastrear a grandes distancias. No había más dudas: la Vía Láctea es un sistema estelar en espiral similar a la nebulosa de Andrómeda. Sin embargo, todavía no tenemos una imagen detallada del patrón en espiral de la Vía Láctea: sus ramas se fusionan entre sí y es muy difícil determinar la distancia a ellas.
Hoy se sabe que nuestra galaxia es un sistema estelar gigante, que incluye cientos de miles de millones de estrellas. Todas las estrellas que vemos en lo alto en una noche clara pertenecen a nuestra Galaxia. Si pudiéramos movernos por el espacio y mirar la Vía Láctea desde un lado, nuestra mirada parecería una ciudad estelar en forma de un enorme platillo volador de 100 mil años luz de diámetro. En su centro, veríamos un notable engrosamiento - una barra - de 20 mil años luz de diámetro, desde la cual salen gigantescas ramas espirales al espacio.
A pesar de que la apariencia del Galaxy sugiere un sistema plano, esto no es del todo cierto. El llamado halo, una nube de materia enrarecida, se extiende a su alrededor. Su radio alcanza los 150 mil años luz. Alrededor de la protuberancia central y el núcleo hay muchos cúmulos de estrellas globulares de estrellas rojas viejas y frías. Harlow Shapley los llamó el "esqueleto del cuerpo" de nuestra Galaxia. Las estrellas frías constituyen el llamado subsistema esférico de la Vía Láctea, y su subsistema plano, en otras palabras, brazos espirales, es la "juventud estelar". Hay muchas estrellas brillantes y prominentes de alta luminosidad.
Aparecen estrellas jóvenes en el plano galáctico debido a la presencia de una gran cantidad de polvo y gas allí. Se sabe que las estrellas nacen debido a la compresión de materia en nubes de gas y polvo. Luego, durante millones de años, las estrellas recién nacidas “inflan” estas nubes y se vuelven visibles. La Tierra y el Sol no son el centro geométrico del Mundo, están ubicados en uno de los rincones tranquilos de nuestra Galaxia. Y, aparentemente, este lugar en particular es ideal para el surgimiento y desarrollo de la vida.
Desde hace diez años, los científicos han podido detectar grandes planetas, del tamaño de Júpiter, en otras estrellas. Hoy se conocen alrededor de un centenar y medio. Esto significa que tales sistemas planetarios están muy extendidos en la Galaxia. Armados con telescopios más poderosos, puedes encontrar planetas tan pequeños como la Tierra, y en ellos, quizás, hermanos en mente.
Todas las estrellas de la Galaxia se mueven en sus órbitas alrededor de su núcleo. El sol tiene su propia órbita. Para hacer una revolución completa, el Sol necesita no menos de 250 millones de años, que es un año galáctico (la velocidad del Sol es de 220 km / s). La Tierra ya ha dado la vuelta al centro de la Galaxia entre 25 y 30 veces. Significa que son exactamente tantos años galácticos.
Es muy difícil rastrear el camino del Sol a través de la Vía Láctea. Pero los telescopios modernos también pueden detectar este movimiento. En particular, para determinar cómo cambia la apariencia del cielo estrellado cuando el Sol se mueve en relación con las estrellas más cercanas. El punto hacia el que se mueve el sistema solar se llama ápice y está ubicado en la constelación de Hércules, en el límite con la constelación de Lyra.
