Vytautas Bieliauskas

Kazimieras
Bradūnas

Jonas
Grinius

Paulius
Jurkus

Antanas
Vaičiulaitis

Juozas
Girnius

Leonardas
Andriekus

 
   
 
PAUKŠČIŲ TAKO STRUKTŪRINIAI BRUOŽAI PDF Spausdinti El. paštas
Pirmiausia reikia išmatuoti tuštumą kaip siūlą.

Daiva Karužaitė-Gogola

Per paskutinį dešimtmetį pasikeitė astronomų pažiūros į Paukščių Tako galaktikos struktūrą. Iki 1973 metų Paukščių Tako vaizdas buvo nusistovėjęs tokiuose rėmuose: (1-) platus diskas su spiralės forma išsidėsčiusiomis žvaigždėmis, atvirais žvaigždžių spiečiais ir šviesiais bei tamsiais miglynais, (2-) truputį susiplojusio rutulio formos centrinis išsipūtimas, kuriame tankiai susispietę daugybė žvaigždžių ir (3-) viską gaubianti didžiulė sfera (Halo), kurioje išsidėstę rutuliniai žvaigždžių spiečiai. Visos sistemos skersmuo apie 100,000 šviesmečių,1 totalinė masė tarp 100 ir 200 bilijonų saulės masių.2

Šiais laikais vaizdas kiek pasikeitęs. Šalia trijų pagrindinių struktūros elementų dabar turime ir ketvirtą — koroną. P. Tako sistemos maksimalus skersmuo jau nebe 100,000 švsm., bet mažiausia 400,000, ir totalinė masė mažiausia 600 bilijonų saulės masių, bet gali būti nuo 1 iki 2 trilijonų saulės masių.

Korona
Prie tokių išvadų vedė grynai teoretiniai samprotavimai. Astronomai jautė, kad Paukščių Take turėtų būti daug daugiau masės, negu 200 bilijonų saulės masių. Stebėjimo duomenų, patvirtinančių teoretikų išvadas, dar nebuvo. Galaktinė korona neskleidžia jokios šviesos, tad ji negali būti vizualiai stebima. Bet štai 1978 m. sausio mėn. buvo paleistas orbiton mokslinės paskirties satelitas IUE (International Ultraviolet Explorer). Šio satelito teleskopas, 1979 m. stebėdamas Magelano Debesų šviesiąsias mėlynas žvaigždes, suteikė pirmuosius tiesioginio koronos stebėjimo duomenis.

Netiesioginių duomenų apie koronos egzistenciją ir jos masyvumą gauta 1980 m., tiriant naujai atrastų tarpžvaigždinių debesų greičius, galaktinę rotaciją. Taip pat ir žvaigždžių rutulinių spiečių radialinių greičių tyrinėjimai Hale observatorijoje parodė, kad galaktinė masė turėtų būti lygi bent 600 bilijonų saulės masių.

IUE satelitas 1979 m. aptiko koronos apvalkalą aplink Magelano Debesis. Aiškūs masyvios nematomos galaktikų koronos duomenys išryškėjo M31, M81 ir M1013 radijo studijose. Tai rodo, kad ne vien Paukščių Takas besąs įvilktas į didžiulę koroną, bet ir kaimynai ir gal daugelis kitų galaktikų.

Paukščių Tako korona yra ne kas kita, kaip  labai retų, karštų dujų galaktinė atmosfera. Jos temperatūra siekianti net 100,000° K. Ji apima Magelano Debesis, septynias nykštukus galaktikas ir dar 11 rutulinių spiečių.

Koronos dujų šaltiniu, manoma, yra neseniai atrasti karštų dujų burbulai, pūslės, esančios tarpžvaigždinėj Paukščių Tako erdvėje. Jos susiformuoja, veikiant stipriems žvaigždžių vėjams, ir siekia 10 ar daugiau šviesmečių skersmens. Kai kurios pūslės išsiplečia iki tūkstančių šviesmečių ir jau turi išsiveržti iš galak-tinio disko ribų, išmesti karštas dujas į tarpgalaktinę erdvę. Dalis tokių dujų ištrūksta iš Paukščių Tako gravitacijos lauko, bet didžiausia jų dalis lieka traukos jėgų pririšta prie savosios galaktikos ir sudaro jos koroną, kuri sukasi drauge su visu Paukščių Taku aplink bendrą ašį. Čia ir yra didžiausia galaktinės masės dalis.

Spiralės
Ankstyvesniuose astronomų darbuose Paukščių Takas buvo laikomas dideliu žvaigždžių žiedu, supančiu pagrindinę žvaigždžių sistemą, kurioje saulė esanti apytikriai centre. Bet žiedo nevienodumas kėlė abejonių, ir C. Easton 1900 m. sugestijavo, kad mūsų galaktika galinti būti spiralinės struktūros su saule ekscentriškoj pozicijoj. Tačiau dar ilgą laiką vyravo nespiraliniai galaktikos modeliai. Šimtmečio sąvartoje H. von Seeliger, skaičiuodamas žvaigždes įvairiuose skliauto dalyse, gavo galaktikos modelį, esmėje tokį patį, kaip W. Herschelio sudarytą prieš porą šimtų metų. Bet Seeligerio metodas nedavė dimensijų. Ir tik po to, kai J. C. Kapteyn 1901 m. išvedė tam tikro regimojo šviesumo žvaigždžių atstumus iš jų tikrojo judesio,4 von Seeliger galėjo apskaičiuoti sistemos dimensijas: skersmuo 23,000 švsm., storis 6,000 švsm. su, mažiausia, 45 bilijonais žvaigždžių.

1918 m. Harlovv Shapley pasiūlė naują modelį. Jo Paukščių Takas lęšio pavidalo, 300,000 švsm. skersmens ir 30,000 švsm. storio. Saulė apie 50,000 švsm. atstu nuo galaktikos centro, kuris esąs Šaulio žvaigždyno kryptyje. Ši sistema apimanti ne tik visas regimas žvaigždes bei miglynus, bet ir tų laikų spiralinius miglynus, kurie dabar laikomi atskiromis galaktikomis. Žodžiu, visata, — tai Paukščių Takas.

Paukščių Tako struktūrinė schema. 15 kiloparsekų (kpc) atitinka 50,000 šviesmečių.

Nors H. Shapley modelis kiek priartėjo prie modernios Paukščių Tako sampratos, bet vis tiek nebuvo patenkinamas. Galaktinio disko struktūrines detales nustatyti, stebint vien tik iš vidaus, nėra lengva. Problemos sunkumą taikliai nusakė Cecilija H. Payne-Gaposchkin, sugretindama galaktikai suvokti pastangas su pasiryžimu sudaryti New Yorko planą, stebint miestą vien tik iš 125 gatvės ir Park Avenue sankryžos.5 Dėl to nenuostabu, kad tik 1951 m. tetepasisekė prasilaužti pro spiralinės problemos užtvaras. Tais metais William W. Morgan su savo jaunais studentais Donald Osterbrock ir Stuart Sharpless atsekė tris paraleles spiralinių atsišakojimų sekcijas. Pirmąją jie pavadino Oriono spirale, kurios išvidiniam pakrašty besanti mūsoji saulė. Toliau, jie atrado Persėjaus spiralės dalį, gulinčią apie 7,000 švsm. toliau nuo galaktinio centro, ir pagaliau pastebėjo trečios, išvidinės, spiralės duomenų. Pastarąją jie pavadino Šaulio spirale. Ji begulinti 7,000 švsm. arčiau centro, negu Oriono spiralė.

Šviečia Paukščių Takas pro teleskopo stipinus, nusidriekdamas nuo Erelio (kairiam pakrašty) iki Carinos žvaigždynų. Calaktinis centras tvyro apie pusantro inčo nuo kairiojo fotografijos pakraščio. Maryti ištisa juosta tamsių miglynų, panašiai kaip ir kitose galaktikose, kurias matome iš krašto*
 
Pastaraisiais laikais žymus Paukščių Tako specialistas Bart J. Bok (Arizonos universiteto profesorius emeritas, miręs 1983 m.) išryškino jau keturis spiralinius atsišakojimus. Štai tų atsišakojimų sąrašas: Kentauro spiralė, kurioje gausu neutralaus vandenilio arba HI" debesų; Saulio spiralė su daugybe HI ir keletu ionizuoto vandenilio arba HII6 debesų, kaip Trifid ("Padalytas į tris dalis"J, Lagūnos, Erelio, Omegos miglynais ir keletu atvirų žvaigždžių spiečių; Oriono spiralė, kurioje yra saulės sistema, HI ir HII regionai su Eta
Carinae, Gum, Rozetės, Oriono, Šiaurės Amerikos ir kt. miglynai, atvirieji spiečiai ir vienas iš stipriausių X spindulių šaltinių, vadinamas Cygnus X-l; Persėjaus spiralė su HI regionais, Krebo miglynu ir atvirais žvaigždžių spiečiais.


Paukščių Tako disko spiralių apytikris vaizdas

Spiralinio pavidalo diskas yra pagrindinis Paukščių Tako struktūros elementas. Jo skersmuo apie 100,000 švsm., storis saulės aplinkoje apie 2,000 švsm. Saulės sistema nutolusi nuo galaktinio centro per 30,000 švsm. Diskas su visa sistema sukasi aplink ašį, einančią per centrą statmenai disko plokštumai. Saulė su savo planetom lekia 220-250 km/s'k. greičiu beveik apvalioj orbitoj, apskriedama Paukščių Tako centrą per 200 milijonų metų. Galaktika turi silpną magnetinį lauką, kurio vidurinis stiprumas siekia vos vieną šimtatūkstantąją(10's') gauso. Tuo tarpu žemės paviršiuje magnetinis laukas svyruoja nuo 0.3 iki 0.6 gausų, saulės paviršiuje siekia 1 gausą, o saulės dėmių laukas net iki 3,000 gausų. Jėgų linijos bėga paraleliai spiralėms. Magnetinis laukas verčia tarpžvaigždines dalelytes išsirikiuoti pagal jėgų linijas, ir tada per dalelytes einanti šviesa poliarizuojasi.


Paukščių Tako vaizdas, žiūrint iš krašto. Platus ir gan plonas diskas su centriniu išsipūtimu ir jame esančiu branduoliu. Aplink primėtyta rutulinių spiečių ir paskirų žvaigždžių. Tai sferoidinis komponentas (Halo)

Branduolys
Paukščių Tako centras glūdi Šaulio žvaigždyno kryptyje. Jo pozicija sutampa su stipriu radijo spindulių šaltiniu, vadinamu Sagittarius A. Manoma, kad tai esąs patsai galaktikos branduolys. Bet kas gi yra tasai branduolys? Radijo duomenys rodo, kad tai esąs labai masyvus gravitacinis verpetas (Black Hole),7 kurio masė 5 milijonus kartų didesnė už saulės masę. Gravitacinį verpetą supa didžiulis akrecijos diskas, kuris per metus sumeta į verpetą 10 saulės masių medžiagos. Šis procesas atpalaiduoja didelius šiluminės energijos kiekius ir įkaitina aplink esančias dulkes bei dujų debesis.

Yra ir daugiau teorijų, aiškinančių branduolio paslaptį. Viena iš jų tvirtina, kad branduolyje esą daugybė supermasyvių žvaigždžių su šimtais ir net tūkstančiais saulės masių. Jų amžius neilgas. Mirdamos jos sprogstančios ir apipilančios branduolio aplinką stipria radiacija bei steliariniais likučiais. Kita teorija sako, kad sferoidinio komponento žvaigždės kartais pereinančios per branduolį, susiduriančios su jo žvaigždėmis ir atpalaiduojančios didelius kiekius energijos. Dar kita sugestijuoja, kad dulkių debesys, kuriuos numetančios nuo savęs branduolio žvaigždės-milžinai, susiduria tarpusavy, susikondensuoja ir tampą neutroninėmis žvaigždėmis.

Teorijų gausumas rodo, kad astronomai dar nežino, kas yra Paukščių Tako branduolyje. Gravitacinis verpetas, atrodo, daugiausia šalininkų susilaukia. Jį patvirtina naujausi Kalifornijos Technologinio instituto astronomų K.Y. Lo ir Mark J. Claussen stebėjimai. 1982 m. pabaigoj galingais radijo teleskopais tyrinėdami centrinę Paukščių Tako dalį, jie pastebėjo tris nereguliarias plazmos8 sroves, spirale sueinančias į vieną tašką.

Kaip ten bebūtų, bet tasai branduolys Šaulio žvaigždyno kryptyje yra ne tik geometrinis, bet ir gravitacinis Paukščių Tako centras. Jis kontroliuoja disko, sferoidinio komponento ir koronos, t.y. viso Paukščių Tako žvaigždžių ir tarpžvaigždinės medžiagos judesius. Branduolio erdvė nėra didelė. Vos 10 astronominių vienetų' skersmens. Tai truputį toliau, negu saulės — Saturno vidutinis atstumas.

30 švsm. nuotolyje nuo centro primėtyta daugybė senų mirštančių žvaigždžių. Viską supa didžiulė audringos plazmos masė, aplink kurią sukasi milžiniškų tamsių moliakuliarinių debesų žiedas, kurio skersmuo 1,000 švsm.

Branduolinę struktūrą gaubia centrinis disko išsipūtimas. Jo išorinė riba atžymėta dar vienu didesniu milžiniškųjų moliakuliarinių debesų žiedu. Jo sersmuo toks pat, kaip ir išsipūtimo, t.y. 16,000 švsm., kai tuo tarpu išsipūtimo storis siekia apie 10,000 švsm. Išsipūtimo erdvėje dominuoja daugybė senų, senų žvaigždžių, nors šalia jų yra tarpžvaigždinių dujų ir kosminių dulkių su nemažu jaunų, ką tik susiformavusių žvaigždžių skaičiumi. Centrinės Paukščių Tako dalies masė lygi apie 140 bilijonų saulės masių.
Sferoidinis komponentas Paukščių Tako diską gaubia rutulinių spiečių sfera (Halo), kuri iš tikrųjų yra sferoidas, t.y. truputį susiplojęs rutulys. Todėl dabar naujai pramintas steroidiniu komponentu. Jo didysis spindulys siekia 65,000 švsm.

Sferoidiniame komponente yra apie 100 rutulinių spiečių, kurie simetriškai išsidėstę aplink galaktinio disko plokštumą su aiškia koncentracija centrinės dalies kryptimi. Panašiai pasiskirsčiusios ir pavienės žvaigždės, nepriklausančios spiečiams. Be pavienių žvaigždžių ir jų spiečių kai kuriose dalyse yra ir neutralaus vandenilio dujų (HI), susimetusių į debesis, kurie, atrodo, krinta į diską 170 km/sek. greičiu. Sferoidinio komponento masė irgi siekia apie 140 bilijonų saulės masių.

Evoliucija Paukščių Tako evoliucija rekonstruojama, studijuojant įvairių žvaigždžių tipų judesius ir pasiskirstymą erdvėje. Iš tų studijų susidarė toks galaktikos evoliucijos vaizdas. Pradžioje galaktika buvo ne kas kita, kaip didžiulė sferinė dujų masė. Ilgainiui sfera ėmė trauktis, dujos kondensuotis ir iš jų ėmė formuotis žvaigždės. Juo toliau, juo labiau dujos traukėsi, tankumas didėjo ir žvaigždžių formavimosi procesas spartėjo. Pagaliau dujų sfera, besisukdama ir besikondensuodama, sugniužo į diską su centrine kondensacija. Žvaigždės kurios susiformavo prieš šį sugniužimą, yra labai senos (Population II), maždaug 10 bilijonų metų amžiaus, ir pasiskirsčiusios sferinio komponento erdvėje, rutuliniuose spiečiuose ir centrinėje disko dalyje. Žvaigždės, gimusios jau po sugniužimo, yra jaunos (Population I). Jos "gyvena" spiraliniuose atsišakojimuose, kur ir dabar dar vyksta naujų žvaigždžių formavimasis.

Kaip dažnai atsiranda naujos žvaigždės Paukščių Take? Satelito IRAS (Infrared-Astronomy Satellite) duomenys leidžia manyti, kad Paukščių Takas pagimdo po vieną saulės tipo žvaigždę kasmet. Šiam procesui sunaudojama labai daug tarpžvaigždinės medžiagos (dulkių ir dujų). Bet jos , atrodo, netrūksta. Išteklius sugeba papildyti supernovų sprogimai, kurių Paukščių Take atsitinka maždaug kas 30 ar 50 metų.

Didžiulės Paukščių Tako dimensijos sunkiai suvokiamos ribotam žmogaus protui ir vaizduotei. Juo labiau, kai milžinas Paukščių Takas tampa tik šapeliu visatos kontekste, kur panašaus dydžio galaktikos sudaro dar didesnius kosminius vienetus, — galaktikų spiečius ir ištisas jų grandines.

Išnašos

1.    Galaktiniams ir tarpgalaktiniams nuotoliams bei matmenims reikšti paprastai vartojamas parsekąs vietoj šviesmečio. Parsekąs yra atstumas, iš kurio saulės-žemės vidutinis nuotolis matomas vienos sekundės kampu. Tasai atstumas lygus 3.26 (tiksliau 3.261633) šviesmečiams. 1000 parseku sudaro kiloparseką, ir 1000 kiloparsekų (arba milijonas parseku) — megaparseką. Tad Paukščių Tako sersmuo lygus 30 kiloparsekų. Astronomai irgi kartais bando pabėgti nuo "astronomiškų" skaičių.

2.    Saulės masė yra tapusi standartu kitų kosminių kūnų masėms reikšti. Saulės masė lygi 1.9891 x 2033 gramų, t.y. beveik 2,000 trilijonų trilinų tonų.

3.    Tai prancūzų astronomo Charles Messier (1730 - 1817) sudaryto miglynų ir žvaigždžių spiečių katalogo objektai. M31 — garsioji Andromedos spiralinė galaktika, netolimas Paukščių Tako kaimynas, tik 2.2 milijonų švsm. atstume. M8t — spiralinė galaktika Didžiųjų Grigo ratų žvaigždyne, 7 milijonų švsm. atstume. M101 — kiek tolimesnė spiralinė galaktika irgi Did. Grigo ratų žvaigždyne už 15 milijonų švsm.

4.    Tikrasis arba savas judesys yra žvaigždės pasislinkimas skliaute. Jis reiškiamas lanko sekundėmis per metus. Vidutinis nuoga akim regimų žvaigždžių tikrasis judesys yra apie O.l lanko sekundės per metus. Didžiausią tikrąjį judesį turi Bernardo žvaigždė Gyvatnešio (Ophiuchus) žvaigždyne — 10.27 lanko sekundes per metus.

5.    C.H. Payne-Gaposchkin, Introduction to Astronomy. New York, 1954.

6.    HI ir HII regionai yra tarpžvaigždinės erdvės sritys, kuriose yra vandenilio dujų. HI regione vandenilio atomai yra neutralūs, šalti, apie 100°K temperatūros ir skleidžia 21 cm. ilgio radijo bangas, bet neskleidžia šviesos. Ši radijo banga padeda nustatyti Paukščių Tako struktūrą. HII regione vandenilio atomai ionizuoti, karšti, apie 10,000°K temperatūros, skleidžia įvairaus ilgio radijo bangas ir šviesą. Tai didieji Paukščių Tako miglynai, kurių dujas jonizuoja juose įsivėlusių ar netoli esančių labai karštų žvaigždžių ultravioletinė radiacija.

7.    Neturime tinkamo termino Black Hole sąvokai reikšti. Tenka suabejoti, ar Lietuvoj toks terminas egzistuoja, nes mokslinė literatūra ten rašoma rusiškai. Populiariuose leidiniuose ten naudojamas vergiškas vertinys "juodoji skylė". "Gravitacinis verpetas", atrodo, labiau nusako Black Hole esmę.

8.    Fizikoje plazma vadinamos aukštos temperatūros dujos, susidedančios iš elektronų ir teigiamai pakrautų atominių branduolių, t.y. ionų. Kitaip sakant, tai elektronų ir pozityvių ionų mišinys. Didžiausia materijos dalis visatoje yra plazmos padėtyje su temperatūra nuo 10,000 iki 100 milijonų laipsnių. Tai žvaigždžių vidus, tarpplanetinės dujos (saulės vėjas), didelė tarpžvaigždinių dajų dalis (HII regionai) ir kt.

9.    Astronominis vienetas yra vidutinis saulės-žemės atstumas, paskutiniu metu nustatytas iš Vikingo satelitų, nusileidusių Marse 1976m. duomenų 100 metrų tikslumu — 149,797,870.7 kilometrų. Tai pagrindinis vierfetas saulės sistemos nuotoliams reikšti.
 
 
Sukurta: Kretingos pranciškonai