Droga Mleczna. Nasze miejsce we wszechświecie

Wszechświat jest ogromny i składa się z bilionów galaktyk. Wśród nich jest Droga Mleczna, czyli "nasz" kosmiczny zakątek, w którym znajduje się Układ Słoneczny. Jak wielka jest galaktyka, ile ma gwiazd i co jest w jej centrum? Odpowiedzi na te i wiele innych pytań znajdziecie w poniższym artykule.

Nasza galaktyka powstała kilkanaście mld lat temu. Jeszcze przed laty sądzono, że może mieć około 11 mld lat. Najnowsze badania wskazują na większy wiek. Szacuje się, że Droga Mleczna może liczyć około 13,6 mld lat. To dużo czy mało?

Jeśli Droga Mleczna ma mniej więcej tyle lat, to oznacza, że powstała po około 200 mln lat od Wielkiego Wybuchu. Cały wszechświat został zapoczątkowany około 13,8 mld lat temu.

Droga Mleczna to galaktyka spiralna z poprzeczką, a więc ma charakterystyczne ramiona (na jednym z nich znajduje się Układ Słoneczny) i całość obraca się wokół środka. Średnicę naszej galaktyki określa się na około 105,7 lat świetlnych. Ile to kilometrów? W przybliżeniu ponad biliard kilometrów (1 000 399 200 000 000 kilometrów).

Dla porównania najbliższa planeta, czyli Wenus, znajduje się najbliżej nas w odległości około 40 mln km (gdy oba światy są na jednej linii wobec Słońca). Średnica Układu Słonecznego nie jest ściśle zdefiniowana, ale do krańców Obłoku Oorta jest to około 20-30 bln kilometrów. Można więc sobie wyobrazić jak wielka jest cała galaktyka.

Warto też dodać, że masę Drogi Mlecznej szacuje się na około 10¹² masy Słońca. Kilka mln przypada na masę centralnej czarnej dziury, o której więcej w dalszej części artykułu. Mamy jeszcze halo galaktyczne, którego promień może rozciągać się nawet na około 330 tys. lat świetlnych. To dalej niż odległość do najbliższych galaktyk karłowatych i ponad 10 proc. odległości do sąsiedniej galaktyki Andromedy. Halo wypełnione jest starymi gwiazdami czy gromadami kulistymi.

Droga Mleczna nie ma zdefiniowanej liczby gwiazd, gdyż jest ich tak dużo, że nie w sposób sklasyfikować wszystkie. Jakiś czas temu astronomowie szacowali, że w całej galaktyce może być od 100 do 400 mld obiektów gwiezdnych. Dziś mówi się nawet o tym, że może ich być nawet około biliona.

Układ Słoneczny, w którym jest Ziemia, położony jest w mniejszym Ramieniu Oriona, które znajduje się pomiędzy dużymi ramionami galaktyki - Perseusza oraz Strzelca. Do centrum Drogi Mlecznej mamy około 26-27 tys. lat świetlnych. Nasz system znajduje się ponadto około 20 lat świetlnych powyżej płaszczyzny równika galaktyki.

Nasz układ porusza się bardzo szybko wokół centrum Drogi Mlecznej. Prędkość szacuje się na około 828 tys. km/h. Oczywiście nie odczuwamy tego. Astronomowie uważają, że jedno pełne okrążenie Układu Słonecznego wokół centrum galaktyki trwa około 230 mln lat.

Droga Mleczna jest wypełniona przeróżnymi gwiazdami. Najwięcej jest karłów (głównie czerwonych), których udział liczebny przekracza ponad 70 proc. Jak to wygląda w przypadku obiektów podobnych do Słońca?

Gwiazd podobnych do Słońca w Drodze Mlecznej jest znacznie mniej. Żółte karły mają około 10-proc. udział. Niby mało, ale to nadal kilkadziesiąt mld gwiazd. Oczywiście w galaktyce jest znacznie więcej typów obiektów. Występują olbrzymy i nadolbrzymy (na przykład Betelgeza), gwiazdy neutronowe i białe karły, cefeidy oraz obiekty zmienne.

W naszej galaktyce ciągle powstają nowe gwiazdy, ale w niezbyt dużej ilości. Niedawne badania wykazały, że ośrodek gwiazdotwórczy może mieć promień około 40 tys. lat świetlnych, a więc jest mniejszy od całej Drogi Mlecznej. Układ Słoneczny znajduje się w jego wnętrzu. Dalsze zakątki wypełniają stare gwiazdy.

W przypadku planet sytuacja wygląda jeszcze ciekawiej i w rzeczywistości w całej Drodze Mlecznej mogą ich być setki miliardów. Pamiętajmy, że pierwsze egzoplanety odkryto i potwierdzono dopiero przed ponad trzema dekadami. Dziś sklasyfikowano już około 6,2 tys. światów pozasłonecznych, z których większość występuje w układach z co najmniej dwoma planetami. Policzenie wszystkich jest oczywiście niemożliwe.

Droga Mleczna, jak i wiele innych galaktyk, w centrum ma supermasywną czarną dziurę. Jest nią Sagittarius A*, którego masę szacuje się na około 4,3 mln mas Słońca, a promień to około pół minuty świetlnej, czyli trzynaście razy więcej od promienia naszej gwiazdy.

To zwarty i jasny obiekt (choć sama czarna dziura nie emituje światła i jest ono wynikiem dysku akrecyjnego w pobliżu), który jest potężnym źródłem radiowym. Badania przeprowadzone z użyciem obserwatorium Chandra agencji NASA wykazały, że niemal codziennie dochodzi tu do rozbłysków rentgenowskich. W odległości około 1 parseka (a więc dosyć bliskim sąsiedztwie tworu) znajdują się tysiące gwiazd.

Badania wykazały, że Sagittarius A* w ciągu ostatnich 5-10 mld lat zwiększył swoją masę około 2-4-krotnie. Stało się to możliwe właśnie poprzez pochłanianie pobliskich gwiazd.

Pierwsze zdjęcie Sagittariusa A* udało się zrobić w 2022 r. z użyciem Teleskopu Horyzontu Zdarzeń, choć ponownie warto mieć na uwadze, że sama czarna dziura nie emituje światła i na obrazie jest widoczny otaczający ją dysk materii.

Droga Mleczna to galaktyka, która w swojej przeszłości zaliczyła ogromne katastrofy. Uczeni szacują, że doszło do kolizji z innymi obiektami tego typu co najmniej kilka razy, a dowody na to widoczne są w zewnętrznych regionach naszego zakątku wszechświata.

Na tym nie koniec, bo w przyszłości dojdzie do kolejnych katastrof o kosmicznych rozmiarach. Wchłonięte zostaną sąsiednie galaktyki karłowate, jak Mały i Wielki Obłok Magellana, które znajdują się w odległości około 160 tys. lat świetlnych.

Prawdziwa katastrofa nadejdzie za kilka mld lat, gdy Droga Mleczna zderzy się z galaktyką Andromedy odległą o około 2,5 mln lat świetlnych. Jej średnica jest ponad dwa razy większa od naszej galaktyki. Część uczonych uważa, że obie już dziś ze sobą oddziałują i jest to zapowiedź przyszłego zderzenia.