Откуда мы знаем, как выглядит Млечный Путь?

SPACE.com:  Хотя наши телескопы сделали несколько поистине потрясающих снимков Млечного Пути, астрономы имеют лишь смутное представление о нашей родной галактике. Потребовалось много работы даже для того, чтобы получить этот эскиз, и удивительно то, чего мы смогли постичь с точки зрения ограниченности наших  возможностей.

Здесь, на поверхности Земли, галактика Млечный Путь видна невооруженным глазом в виде туманной полосы на небе. В то время как астрономы и философы веками обсуждали истинную природу и местоположение Млечного Пути, великий астроном, физик и универсальный гений Галилео Галилей был первым, кто открыл истинную природу галактики: бесчисленные звезды настолько малы, что их свет сливается воедино. В середине 1700-х годов философ Иммануил Кант правильно предположил, что Млечный Путь представляет собой вращающийся диск из звезд, и поскольку мы были встроены в этот диск, он казался нам полосой. Несколько десятилетий спустя астроном Уильям Гершель попытался создать карту Вселенной, но без особого успеха.

Только в начале 1900-х годов мы по-настоящему начали собирать воедино истинную природу нашей галактики. Именно тогда астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что туманность Андромеды на самом деле является галактикой Андромеды, "островом во вселенной", расположенной в миллионах световых лет от нас. Млечный путь не просто диск из близлежащих звезд. Он формирует основную часть нашей собственной галактики, поэтому наша галактика и носит его название.

Наблюдения за другими галактиками помогли нам собрать воедино то, как выглядела наша родная галактика. У большинства дисковых галактик есть спиральные рукава и плотная центральная выпуклость, поэтому естественно предположить, что Млечный Путь также обладает этими особенностями. Но прямое картографирование Млечного Пути - чрезвычайно сложная задача. Во—первых, он большой - примерно 100 000 световых лет в самом широкой его  части. И внутри него много чего — примерно от 100 до 400 миллиардов звезд, сотни тысяч областей звездообразования, бесчисленные планеты, черные дыры, нейтронные звезды и многое другое. Таким образом, исследования даже небольших участков Млечного Пути требуют огромного количества сил и затрат.

И еще есть пыль. Висящая в межзвездном пространстве пыль обладает раздражающим свойством затемнять и рассеивать свет. Поскольку мы встроены в Млечный Путь, чем дальше мы пытаемся заглянуть, тем больше пыли закрывает наш обзор. Даже самые мощные телескопы в мире не могут непосредственно исследовать регионы на противоположной стороне галактики.

яркая белая полоса звезд прочерчивает ночное небо

Итак, чтобы составить карту Млечного Пути, исследователи используют множество видов наблюдений и объединяют их со сравнениями с другими галактиками и умным теоретическим моделированием, чтобы составить полную картину.

Например, шаровые скопления вращаются вокруг центра Млечного Пути примерно сферически. Построив график их расположения в трехмерном пространстве, мы можем определить, где находится центр галактики - примерно в 25 000 световых лет от нас.

Мы также можем изучить движение звезд по орбите вокруг центра и использовать наше понимание гравитации для моделирования того, как должно выглядеть ядро. Именно благодаря этому методу мы думаем, что наша галактика представляет собой "зарешеченную" спираль — ядро вытянуто и, возможно, даже имеет форму арахиса. Это подтверждается наблюдениями, показывающими, что определенный вид красных гигантских звезд, лежащих вблизи ядра, разделен на две популяции и что инфракрасный свет, исходящий от ядра, не симметричен.

Космический аппарат Gaia, запущенный в 2013 году, преследует одну главную миссию: провести перепись как можно большего числа звезд, регистрируя их расстояния, движение, яркость и цвета. На сегодняшний день эта миссия каталогизировала почти 2 миллиарда звезд, что, хотя и впечатляет, все же составляет лишь примерно 1% от всех звезд Млечного Пути.

Тем не менее, это дает астрономам огромное хранилище информации о нашем локальном участке галактики. Помимо предоставления точной карты окрестностей нашей галактики, эти данные могут быть использованы в качестве основы для сравнения и противопоставления других, гораздо более узких, но более глубоких исследований в поисках чего-либо интересного, что могло бы помочь нам составить карту более крупной галактики.

Возьмем спиральные рукава. Несмотря на их впечатляющий внешний вид, они всего лишь примерно на 10% плотнее, чем их окружение. Вместо этого они кажутся визуально поразительными, потому что являются областями активного звездообразования, в которых находится множество недавно сформировавшихся крупных ярких звезд. Поскольку у нас есть подробная карта нашего местного галактического участка, который не так активен в плане звездообразования, мы можем поискать более высокие концентрации звездообразования, чтобы нарисовать спиральные рукава.

Благодаря этим методам мы знаем, что у Млечного Пути есть, по крайней мере, два заметных спиральных рукава, и эти рукава закреплены на центральном стержне или сердцевине, похожей на арахис, в гигантской S-образной форме. Однако дальше все немного размыто. У галактики могут быть два дополнительных рукава средней интенсивности или просто запутанная канитель отрогов и ответвлений. Любая "карта" Млечного Пути, с которой вы можете столкнуться, в основном является предположением и, вероятно, будет меняться каждые несколько лет по мере того, как мы совершенствуем наши методы и получаем большее понимание.