Daca priviti cerul pe timp de noapte, in orice moment al anului, veti putea vedea o banda de lumina ce se intinde pe acesta, fie prin mijlocul sau, fie in apropiere de linia orizontului. Grecii antici au vazut aceasta banda de lumina si au numit-o “galaxies kuklos”, adica “cerc de lapte”. Romanii au numit-o Calea Lactee. In anul 1610, Galileo a folosit primele telescoape si a determinat ca lumina Caii Lactee provine de la miliardele de stele slab iluminate care ne inconjoara.
Timp de secole, atronomii si-au pus multe intrebari cu privire la Calea Lactee. Ce este? Din ce este facuta? Ce forma are? Toate aceste intrebari erau grele din mai multe motive:
1. Noi traim in interiorul Caii Lactee. Este ca si cum am trai in interiorul unei cutii gigantice si ne-am intreba care este forma cutiei. Din ce este facuta? De unde stim asta?
2. Primii astronomi erau limitati de tehnologie. Telescoapele timpurii nu erau foarte mari, nu aveau o raza mare de actiune si nu puteau amplifica distantele mari.
3. Primele telescoape puteau detecta numai lumina vizibila. Calea Lactee contine o multime de praf care le obstructiona punctul de vedere. In unele directii, privitul la Calea Lactee este ca privitul printr-o furtuna de nisip.
Secolul 20 a adus mari progrese in ceea ce priveste tehnologia telescoapelor. Telescoapele optice de mari dimensiuni, radio, cu raze infrarosii si cele cu raze X (atat terestre, cat si spatiale) au permis astronomilor sa priveasca dincolo de cantitatile mari de praf, tot mai departe in spatiu. Cu ajutorul acestor instrumente, acestia au putut pune cap la cap imaginea reala a Caii Lactee. Ceea ce au descoperit este cu adevarat uimitor:
• Calea Lactee este de fapt o galaxie – un sistem urias de stele, gaz (cea mai mare parte hidrogen), praf si materie intunecata, care orbiteaza in jurul unui centru comun si este tinut in aceasta forma de gravitatie.
• Galaxia noastra are forma unei spirale.
• Contrar credintei populare, sistemul nostru solar nu se afla in centrul galaxiei.
• Calea Lactee este doar una din miliardele de galaxii din Univers.
In continuare vom examina felul in care astronomii si-au dat seama de forma, dimensiunea si structura Caii Lactee. Vom afla cum se misca stelele in interiorul sau si cum se compara Calea Lactee cu alte galaxii.
Primele teorii despre Calea Lactee
Asa cum am mentionat mai sus, Galileo a descoperit ca galaxia noastra este compusa din stele slab iluminate, insa ce ne spune asta despre forma ei? Cum poti determina forma unui obiect in care te afli? La sfarsitul anilor 1700, astronomul Sir William Herschel a fost cel care si-a pus aceasta intrebare. Herschel a spus ca, in cazul in care Calea Lactee ar fi o sfera, am vedea numeroase stele in orice directie am privi. Atunci, el si sora lui au numarat stelele aflate in peste 600 de zone ale cerului. Ei au aflat ca existau mai multe stele in directia benzii Caii Lactee, decat dedesubt si deasupra acesteia. Herschel a tras concluzia ca galaxia avea o structura in forma de disc. Si, deoarece a descoperit ca numarul de stele era acelasi in toate directiile de-a lungul discului, a tras concluzia ca soarele se afla in apropierea centrului galaxiei.
In jurul anului 1920, un astronom olandez, pe nume Jacobus Kapetyn, a masurat distantele aparente pana la stelele apropiate si indepartate, utilizand tehnica paralaxei. Deoarece paralaxa implica masurarea miscarii stelelor, acesta a comparat miscarea stelelor indepartate cu miscarea celor apropiate. Acesta a tras concluzia ca galaxia noastra este un disc ce masoara aproximativ 20 de kiloparseci (65 000 de ani lumina) in diametru. Un kiloparsec are 3260 de ani lumina. Kapetyn a mai tras concluzia ca soarele se afla in centrul sau aproape de centrul Caii Lactee. Insa, viitorii astronomi au pus la indoiala aceste concluzii, iar tehnologia avansata i-au ajutat sa dispute aceste teorii si sa vina cu masuratori mai precise.
Ce forma are Calea Lactee?
Edwin Hubble a studiat galaxiile si le-a clasificat in diferite tipuri de galaxii, eliptice si spirale. Galaxiile spirale au fost caracterizate prin forma de disc cu brate spiralate. De aici s-a tras concluzica ca, deoarece Calea Lactee avea forma de disc si galaxiile spirale aveau forma de disc, Calea Lactee era probabil tot o galaxie spirala. In anii 1930, astronomul R.J. Trumpler a realizat ca estimarile privind marimea galaxiei noastre erau gresite, deoarece masuratorile se bazasera pe observarea lungimilor de unda vizibile. Trumpler a concluzionat ca uriasele cantitati de praf aflate in Calea Lactee absorbeau lumina si faceau ca stelele indepartate sa para mai intunecate decat erau in realitate. Prin urmare, pentru a cartografia cu precizie stelele si roiurile stelare, astronomii aveau nevoie de o modalitate de a vedea prin tot acest praf.
In anii 1950, au fost inventate primele telescoape radio. Astronomii au descoperit ca atomii de hidrogen emit radiatii in lungimi de unda radio si ca aceste unde radio ar putea penetra praful din Calea Lactee. Astfel, a devenit posibila cartografierea bratelor spiralate ale Caii Lactee. Cheia a fost reprezentata de stelele indicatoare, ca cele utilizate in masuratorile de distanta. Astronomii au descoperit ca stelele de categoria O si B erau numai bune. Aceste stele aveau cateva caracteristici, si anume:
• Luminozitate: sunt foarte vizibile si adeseori se gasesc in grupuri mici sau asociatii.
• Caldura: acestea emit mai multe lungimi de unda (vizibile, infrarosii, radio).
• Viata scurta: traiesc aproximativ 100 de milioane de ani, deci, avand in vedere rata la care orbiteaza stelele in jurul centrului galaxiei, acestea nu se misca prea departe de locul in care au luat nastere.
Astronomii au utilizat telescoapele radio pentru a cartografia cu precizie pozitiile acestor stele si au utilizat schimbarile Doppler ale spectrului de frecvente radio pentru a determina ratele lor de miscare. Dupa ce au facut acest lucru cu multe stele, au fost in stare sa produca harti combinate ale bratelor Caii Lactee. Fiecare brat este numit dupa constelatiile care se afla in acesta. Astronomii cred ca miscarea materialului in jurul centrului galactic creeaza valuri de densitate (zone cu densitate mare si mica), asemanatoare cu ceea ce vedeti cand amestecati aluatul de tort cu mixerul. Se crede ca, aceste valuri de densitate sunt responsabile pentru natura spiralata a galaxiei.
Structura Caii Lactee
Conform sistemului de clasificare al lui Edwin Hubble, Calea Lactee este o galaxie spirala, desi dovezile de cartografiere mai recente arata ca aceasta poate fi o galaxie spirala prescrisa. Calea Lactee are peste 200 de miliarde de stele, are diametrul de aproximativ 100 000 de ani lumina, iar soarele se afla la aproximativ 28 000 de ani lumina distanta de centrul galaxiei.
Daca ne uitam la structura Caii Lactee, asa cum ar putea parea din exterior, putem observa urmatoarele parti:
1. Disc galactic: aici se gasesc cele mai multe stele din Calea Lactee. Discul este compus din stele vechi si noi, precum si din cantitati mari de praf si gaz. Stelele din interiorul discului orbiteaza in jurul centrului galaxiei (orbitele sunt aproape circulare). Discul in sine este impartit in urmatoarele componente:
• Nucleu: centrul discului;
• Protuberanta: aceasta este zona din jurul nucleului;
• Bratele spiralate: aceste zone se extind spre exterior pornind din nucleu.
Sistemul nostru solar se afla intr-unul din aceste brate spiralate ale Caii Lactee.
2. Clustere globulare: cateva sute de asemenea clustere sunt dispersate deasupra si dedesubtul discului. Clusterele globulare orbiteaza centrul galactic in orbite eliptice, in care directiile sunt imprastiate in mod aleatoriu. Stelele din clusterele globulare sunt mult mai batrane decat cele aflate in discul galactic, si aici exista foarte putin praf si gaz, sau chiar deloc.
3. Nimb: aceasta este o regiune uriasa, slab iluminata, care inconjoara intreaga galaxie. Nimbul este compus din gaz fierbinte si, posibil, materie intunecata.
Toate aceste componente orbiteaza in jurul nucleului si sunt tinute impreuna de gravitatie. Deoarece gravitatia depinde de masa, ati putea crede ca cea mai mare parte din masa galaxiei se afla in discul galactic sau aproape de centrul acestuia. Insa, prin studierea curbelor de rotatie ale Caii Lactee si ale altor galaxii, astronomii au ajuns la concluzia ca cea mai mare parte a masei se afla in portiunile exterioare ale galaxiei (cum ar fi nimbul), unde exista mai putina lumina provenita de la stele sau gaze.
Gravitatia Caii Lactee actioneaza asupra unor galaxii satelit mai mici, numite Micul Nor Magellanic si Marele Nor Magellanic. Acestea orbiteaza mai jos de discul Caii Lactee si sunt vizibile in emisfera sudica. Marele Nor Magellanic are 70 000 de ani lumina in diametru si se afla la 160 000 de ani lumina distanta de Calea Lactee. Astronomii sunt de parere ca galaxia noastra sustrage gaz si praf din aceste galaxii satelit.
Numarul de stele din galaxia noastra
Astronomii au estimat numarul de stele existente in Calea Lactee cand au facut masuratorile masei din galaxie. Dar cum s-au realizat acele masuratori? Cu siguranta nu cu ajutorul unui cantar. Astronomii au utilizat miscarea orbitei. Cu ajutorul versiunii lui Newton despre a treia lege a lui Keppler privind miscarea planetelor, a vitezei orbitale a unui obiect aflat in orbita circulara si a algebrei, se poate deriva o ecuatie prin care se poate calcula cantitatea de masa care se afla in orice orbita circulara. Cu ajutorul acestei ecuatii, astronomii au ajuns la concluzia ca in Calea Lactee se afla aproximativ 200 de miliarde de stele. Desi oamenii de stiinta au facut progrese in descifrarea catorva dintre misterele Caii Lactee, mai exista inca numeroase lucruri de aflat despre aceasta zona pe care o numim casa.
