Lekcja nr4: Droga Mleczna

Monaliza

Hmm... Napisze wam cos szczerze. Za pomocą Planisfery (programu, który zamieściłam lekcję wcześniej) mozecie bez problemu zrozumiec lekcje, których nie mogliscie przedtem pojać. Dlatego uważam, że juz mogę zacząć systematyczne pytanie - w następną sobotę pytam Ginny, o czym informuje od razu. Miło by mi było, gdybym dostała także zaległe zadania domowe, bo najprawdopodobniej dzisiaj i jutro bedę je sprawdzać, a w razie braku - T. Za każde zadanie jest osobna ocena, a że sprawdzam hurtem, ktoś moze dostac na raz kilka T. Weźcie to do siebie!

Tematem dzisiejszej lekcji jest galaktyka, w której mieszkamy - czyli Droga Mleczna.

ABC Drogi Mlecznej

Droga Mleczna ukazuje się jako jasny, srebrzysty pas, przecinający nocne niebo. W gruncie rzeczy jest to przekrój przez naszą Galaktykę zwaną również Drogą Mleczną. Najprostszy model Galaktyki (pisanej przez dużą literę "G" jako nazwa właściwa, a nie typ obiektu), przedstawia ją jako płaski dysk z centralnym wybrzuszeniem po obu stronach, czyli jądrem. Od jądra Galaktyki, wybiegają ramiona spiralne, rozpościerające się na tysiące lat świetlnych. Aby zdać sobie sprawę z tej skali odległości, należy uświadomić sobie, że jeden rok świetlny to dystans, jaki przebywa światło w próżni w ciągu jednego ziemskiego roku, czyli 9 bilionów 460 miliardów kilometrów (9,461×1012 km).

Droga Mleczna jest jedną z około trzydziestu galaktyk tzw. Grupy Lokalnej Galaktyk. Większość z jej sąsiadek to galaktyki karłowate o nieregularnych kształtach. Droga Mleczna różni się od nich m.in. większą liczebnością gwiazd. Jednak ich liczba, podawana według różnych źródeł, waha się od 100 do 400 miliardów. Nasza Galaktyka w porównaniu z innymi ma średnie rozmiary. Jej średnica wynosi w przybliżeniu 100.000 lat świetlnych, podczas gdy grubość dysku galaktycznego to zaledwie 3.000 lat świetlnych. Średnica centralnego zagęszczenia (jądra) sięga natomiast około 15.000 lat świetlnych, co stanowi około 15% średnicy Galaktyki.

Słońce, wraz całym Układem Słonecznym, jako jedna z gwiazd ramienia Oriona, krąży w odległości około 32.000 lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej, w przybliżeniu po kołowej trajektorii. Wiedząc, że względem przestrzeni międzygwiazdowej porusza się z prędkością około 370 km/h (wyznaczoną na podstawie pomiarów dopplerowskich), łatwo obliczyć, że na pełny obieg wraz z całym Układem Słonecznym wokół środka Galaktyki, Słońce potrzebuje aż 225 milionów lat. Czas ten nazywany jest rokiem galaktycznym. Rozważania o ruchu Słońca w Galaktyce prowadzą do oczywistego wniosku, że w skali milionów lat, wygląd ziemskiego nieba się zmienia. Jak się okazuje, już w skali tysięcy lat powinny być widoczne istotne zmiany w położeniach gwiazd względem siebie.

Jeśli chodzi o budowę naszej Galaktyki, to jest w rzeczywistości bardziej złożona niż opisuje to najprostszy model. Część gwiazd krąży po wydłużonych eliptycznych orbitach, tworząc sferyczne halo wokół dysku Galaktyki. Sam dysk to w gruncie rzeczy kilka dysków, tworzących prawdopodobnie coś na kształt ciasteczka markizy. Astronomowie wyróżniają cienki dysk, co najmniej jeden gruby oraz tzw. protodysk, którego istnienie jest na razie hipotetyczne. Takie zróżnicowanie w obrębie Galaktyki może wynikać po części z pochłaniania mniejszych galaktyk w obrębie Grupy Lokalnej.

We wnętrzu Drogi Mlecznej materia najbardziej skoncentrowana jest w jądrze, które widać na tle gwiazdozbioru Strzelca. Liczne obłoki gazu i pyłu szczelnie przesłaniają środek Galaktyki, uniemożliwiając wszelkie jego obserwacje optyczne. Chociaż gęstość tych mgławic w warunkach ziemskich można by uznać za niemal doskonałą próżnię (średnio około 1000 atomów na centymetr sześcienny), to jednak w standardach kosmicznych są one stosunkowo gęste. Rozproszone na niewyobrażalnych dystansach, stanowią poważną przeszkodę dla światła widzialnego (tzw. ekstynkcja międzygwiazdowa, czyli rozpraszanie i osłabianie światła oraz absorpcja, czyli pochłanianie). Na szczęście, badania centrum Galaktyki stają się możliwe przy pomocy fal radiowych, które mogą przenikać przez gęste obłoki. Na przykład radiowe obserwacje najgłębszych warstw Drogi Mlecznej ujawniły tam pierścienie zjonizowanej (naładowanej elektrycznie) materii.

W samym środku Galaktyki prawdopodobnie znajduje się supermasywna czarna dziura o masie około 2,6 mln. mas Słońca, która jest źródłem silnego promieniowania. Ten obiekt o niezwykle silnym polu grawitacyjnym, znany jest pod nazwą Sagittarius A*. W porównaniu do innych supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w dalekiej czasoprzestrzeni, pochłania ona materię i promieniowanie już mało efektywnie. Ta czarna dziura odpowiada jednak za bardzo szybkie ruchy gwiazd w centrum Galaktyki (które to pozwoliły oszacować jej masę), zaś opadająca na nią po ciasno nawiniętej spirali materia, jest źródłem niezwykle silnego promieniowania radiowego, rentgenowskiego i gamma.

Wśród gwiazd jądra Galaktyki, jak również w galaktycznym halo, dominują stare czerwone gwiazdy, skupione miejscami w gromadach kulistych. Nazywane są gwiazdami drugiej populacji, a odznaczają się niezwykle małą zawartością metali, czyli w astronomii pierwiastków cięższych od helu. Gwiazdy pierwszej populacji są natomiast młodsze, bardziej obfite w metale oraz leżą w obszarze dysków galaktycznych. Za budulec gwiazd służą międzygwiazdowe obłoki gazu i pyłu, które zapadają się pod własnym ciążeniem. Podstawowym czynnikiem wzbogacającym materię międzygwiazdową w pierwiastki ciężkie są eksplozje supernowych.

Wydaje się, że większość materii Drogi Mlecznej stanowi jednak ciemna materia, której natura wciąż pozostaje niedostatecznie wyjaśniona. Nieduża część tej materii przypada na czarne dziury. Większość ciemnej materii to prawdopodobnie hipotetyczne cząstki, postulowane w rozszerzeniach Modelu Standardowego. Spośród nich najlepszym kandydatem na cząstkę ciemnej materii wydaje się LSP, czyli najlżejszy superpartner. Ta nie emitująca fotonów cząstka byłaby około 100 razy masywniejsza od protonu. Miałaby powstawać masowo w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu z rozpadu jeszcze cięższych superpartnerów "zwykłych" cząstek elementarnych.

Za istnieniem ciemnej materii w naszej Galaktyce najsilniej przemawiają pomiary jej rotacji, które wskazują, że Droga Mleczna obraca się znacznie szybciej niż dopuszczałaby to jej "widzialna" zawartość. Gdyby Galaktyka składała się praktycznie tylko z gwiazd, planet i obłoków gazowo-pyłowych, to przy takich obrotach już dawno powinna się rozpaść. Jeśli wierzymy w prawo powszechnej grawitacji, musimy się pogodzić z faktem, że większość materii Galaktyki, w której żyjemy - prawdopodobnie nawet ponad 80 % - pozostaje dla nas "niewidzialną" tajemnicą.

ZADANIE DOMOWE:
BRAK (Monika masz akaz zadawania zadania, poki nie sprawdzisz starego)

To by było na tyle. Pozdrawiam!

Sylvia Stivens

obecna

Jacky Sparrow

przeczytane