Чумацький Шлях — це балjna спіральна галактика з оцінюваним діаметром D25 isophotal 26,8 ± 1,1 кілопарсека (87.400 ± 3.600 світлових років) – і тем не менше він товстий лише близько 1.000 світлових років у спіральних рукавах. Якби ви сплощили такий широкий диск до цієї товщини, пропорції швидко стануть дивними: галактика, в якій ми живемо, набагато більше схожа на лист, ніж на сферу.
Вона містить приблизно 100-400 мільярдів зірок і принаймні стільки ж планет, усі обертаються навколо спільного центру, який астрономи змогли сфотографувати безпосередньо лише в 2022 році. Між видимим диском і невидимою матерією, що його оточує, Чумацький Шлях є дивніших і більшим, ніж спокійна смуга світла, якою він здається з темного дворику.
Де Ми Насправді Розташовані
Сонячна система розташована на відстані приблизно 27.000 світлових років (8,3 кпк) від Галактичного Центру, на внутрішньому краї Рукава Оріона, однієї зі спіральних концентрацій газу та пилу, які звиваються через диск. Це розміщує нас далеко від переповненого центру і перед справжнім краєм – досить звичайна адреса в галактиці з сотнями мільярдів зірок.
Подалі від центрального здуття або зовнішнього краю типова орбітальна швидкість зіри становить від 200 до 220 км/с. Кожна зірка в цій середній зоні, включаючи Сонце, обертається навколо Галактичного Центру приблизно з цією швидкістю, усі пов'язані в одну довгу, безшумну орбіту.
Чорна Діра, Яку Ми Нарешті Сфотографували
Зірки в найвнутрішніших 10.000 світлових років Чумацького Шляху утворюють здуття та один або більше брусків, що виходять із здуття, і в абсолютному центрі цього здуття сидить щось дивніше за зірки. Концентрація маси там найкраще пояснюється як змійєя чорна діра (SMBH) з оцінюваною масою від 4,1 до 4,5 мільйонів мас Сонця – об'єкт, який астрономи мали на увазі з руху близьких зірок десятиліття, перш ніж побачити його безпосередньо.
Це змінилося 12 травня 2022 року, коли перший образ Стрільця A* був випущений Event Horizon Telescope Collaboration. Це другий підтвердженої образ чорної діри, коли-небудь виробленої, після змійєї чорної діри Messier 87 в 2019 році – означає, що людство тепер безпосередньо знімає ровно дві чорні діри, і одна з них – це та, що в центрі нашої власної галактики.
Зірки проходять надзвичайно близько до неї. Починаючи з 2020 року, зірка S4714 є рекордсменом найближчого підходу до Стрільця A*, приблизно на 12,6 АС (1,88 мільярда км) – майже так близько, як Сатурн наближається до Сонця – під час подорожі на близько 8% швидкості світла. Зірка, яка коливається так близько до змійєї чорної діри, на значному дробі швидкості світла, є тип екстремальної фізики, що траплялася лише в ядрі галактики.
Два Рукава, Не Чотири
Протягом десятиліть ілюстрації Чумацького Шляху показували чотири основних спіральних рукава. Інфрачервоні опитування ускладнили цю картину: ці докази припускають, що Чумацький Шлях володіє лише двома основними зоряними рукавами, рукавом Персея та рукавом Скутум-Кентавра, з іншими, зведеними до другорядних структур. Рукав Скутум-Кентавра все ще виділяється ясно в даних – він містить приблизно на 30% більше червоних гігантів, ніж очікується в відсутності спірального рукава, сигнатура щільності, яку видиме світло одне не розкриває так чітко.
Брус в центрі галактики пройшов свій власний шлях до визнання. Астрономи вперше припустили в 1960-х роках, що Чумацький Шлях – це балjna спіральна галактика, а не звичайна спіральна галактика, але це тривало десятиліття, щоб підтвердити. Ці припущення були підтверджені спостереженнями Spitzer Space Telescope в 2005 році, які показали центральний брус Чумацького Шляху більшим, ніж раніше думалося – характеристика, приховуюча на виду, затьмарена тим же пилом, який приховує так багато галактичного центру від телескопів видимого світла.
Стара, Повільно Обертова Гало
Поза диском Чумацький Шлях несе гало набагато старіших зірок позаду себе. У зоряному гало зірки мають тенденцію бути старими, більшість старше 12 мільярдів років, і вони рухаються дуже по-іншому від дискових зірок: гало зірки мають спостережену радіальну дисперсію швидкості близко 200 кілометрів на секунду, але низьку середню швидкість обертання близько 50 км/с. Дискові зірки обертаються разом у швидкому, упорядкованому потоці; гало зірки дрейфують у повільному, розпорошеному розрою, який ледь організував себе протягом більше ніж 12 мільярдів років.
Недавні симуляції припускають, що область темної матерії навколо Чумацького Шляху, що також містить деякі видимі зірки, може розширитися до діаметру майже 2 мільйонів світлових років (613 кпк). Враховуючи лише те, що сяє, Чумацький Шлях становить близько 87.400 світлових років у діаметрі; враховуючи те, що його гравітація насправді контролює, він може розширитися на майже 2 мільйони світлових років. Використовуючи цей ширший, граничний 200 кпк для визначення галактики, Чумацький Шлях становить приблизно 0,88 трильйона разів масу Сонця в сумі (8,8×10^11 сонячних мас) – переважна більшість невидима.
Супутник, Який Хвилював Галактику
Чумацький Шлях не самотній навіть в межах його власної гравітаційної досяжності. Карликова сферична галактика Стрільця, супутник Чумацького Шляху, має діаметр приблизно 10.000 світлових років і наразі знаходиться приблизно на 80.380 світлових років від Землі, подорожує по полярній орбіті на відстані приблизно 50.000 світлових років від ядра Чумацького Шляху. Це невелика супутниця, що рухається над полюсами галактики, а не через її диск.
Невелика як вона є, цей супутник залишив слід на всій галактиці. У 2018 році проект Gaia Європейського космічного агентства показав, що карликова сферична галактика Стрільця викликала збурення в наборі зірок поблизу ядра Чумацького Шляху, викликаючи неочікувані хвильові рухи зірок, спричинені, коли вона проходила через Чумацький Шлях між 300 і 900 мільйонів років тому. Карликова галактика, частка розміру Чумацького Шляху, підійшла досить близько, сотні мільйонів років тому, щоб хвилювати зірки близько нашого власного галактичного ядра – і хвиля все ще була виявна, коли Гаї шукала її.
Кожна Зірка, Нанесена Дважди
Масштаб того, що астрономи тепер знають про Чумацький Шлях, багато чим завдячує одному космічному кораблю. Місія Gaia розширила кількість спостережуваних зірок в Чумацькому Шляху з близько 2 мільйонів у 1990-х роках до 2 мільярдів – тисячекратний стрибок в одному поколінні астрономії, і все ще лише невелика частка від 100 до 400 мільярдів зірок, які, як вважається, містить галактика.
Повільна Колізія Вже в Процесі
Довгострокове майбутнє Чумацького Шляху вже записане в русі його сусідів. Колізія Андромеди-Чумацький Шлях – це галактична колізія, що може статися приблизно через 4,5 мільярда років між двома найбільшими галактиками в Місцевій групі, і галактика Андромеди наближається до Чумацького Шляху на близько 110 кілометрів на секунду, як вказується синім зміщенням.
Коли це станеться, дві галактики пройдуть одна через одну з дивовижно малим прямим контактом. Галактика Андромеди містить близько 1 трильйона (10^12) зірок, а Чумацький Шлях близько 300 мільярдів (3×10^11), і навіть так, вірогідність того, що дві зірки зіткнуться, незначна через величезні відстані між зірками. Дві галактики такого масштабу пройдуть одна через одну, і справжня драма злиття розгорнеться майже повністю в порожньому просторі.