Mūsu Galaktika

Galaktikas uzbūve: Galaktiku veido plakans zvaigžņu disks, no kura centra atzarojas spirālzari.

Miglāji: Miglāji ir lielas spīdošas gāzes masas starpzvaigžņu telpā.

Zvaigžņu kopas: Daļa zvaigžņu apvienotas zvaigžņu kopās.

Starpzvaigžņu vide: Starpzvaigžņu vide ir gandrīz pilnīgs tukšums.

Dzīvība kosmosā: Vai Galaktikā pie kādas zvaigznes pastāv dzīvība?

Galaktikas uzbūve

Mēs dzīvojam zvaigžņu sistēmā, ko sauc par Galaktiku. Lai atšķirtu to no citām, vārdu “Galaktika” raksta ar lielo burtu. Galaktika ir grandioza “zvaigžņu pilsēta” - tajā ir aptuveni 200 miljardi zvaigžņu. Ja būtu iespējams paskatīties uz Galaktiku no malas, tā izskatītos kā plāns disks ar biezāku centrālo sablīvējumu. Raugoties uz Galaktiku no augšas, varētu redzēt spirālzarus, kas atzarojas no centra. Galaktikas disku apņem Galaktikas sfēriskā sastāvdaļa – halo, kurā ir maz zvaigžņu, tāpēc tā saskatāma ar grūtībām.

Andromedas galaktika, kas līdzinās mūsu zvaigžņu sistēmai. AAT attēls. 14,0 kb

Mūsu Galaktika ir spirālveida galaktika. Tās diametrs ir 100 tūkstoši gaismas gadu jeb 30 tūkstoši parseku. Galaktikas centrs atrodas Strēlnieka zvaigznāja virzienā. Tas tieši nav saskatāms, jo to aizsedz gāzu un putekļu mākoņi. Galaktikas centrā atrodas spēcīgs radiostarojuma avots, kura iekšienē atrodas pavisam nelielais Galaktikas kodols. Ir izteikts pieņēmums, ka Galaktikas kodolā atrodas melnais caurums.

Galaktikas shematisks attēlojums. I. Vilka zīmējums. 8,9 kb

Saules sistēma kopā ar Sauli atrodas Galaktikas diska nomalē 10 kiloparseku attālumā no centra t.s. Oriona spirālzarā. Skatoties no Zemes, visvairāk Galaktikas zvaigžņu var redzēt Piena Ceļā, kas stiepjas pāri debesīm kā blāva, miglaina josla, kuru veido vienkop saplūdusī vāji starojošo zvaigžņu gaisma. Saules sistēma Galaktikā ir kā miltu graudiņš, kas iecepts lielā pankūkā. Ja novērotājs raugās Galaktikas diska garenvirzienā, skatiens sastop daudz zvaigžņu, kas arī veido Piena Ceļa joslu.

Piena Ceļš sastāv no daudzām zvaigznēm un tumšiem miglājiem. NASA attēls. 99,6 kb

Galaktikas uzbūve

Miglāji

Starpzvaigžņu telpā sastopami retināti gāzes mākoņi - miglāji. Tie, tāpat kā zvaigznes, sastāv galvenokārt no ūdeņraža un hēlija. Pēc izskata izsķir gaišos un tumšos miglājus. Neregulārās formas dēļ tos sauc arī par difūzajiem miglājiem. Daļa gaišo miglāju spīd tādēļ, ka to tuvumā vai iekšienē atrodas karsta zvaigzne, kas sasilda miglāju līdz augstai temperatūrai, līdz tas sāk spīdēt. Tos sauc par emisijas miglājiem, jo tie paši izstaro gaismu. Var būt arī tā, ka miglājs tikai atstaro tuvumā esošas zvaigznes gaismu, tad šādu miglāju sauc par atstarojošo miglāju.

Emisijas miglājs Ērgļa zvaigznājā. AAT attēls. 18,9 kb	Lielais Oriona miglājs. AURA/NOAO/NSF attēls. 12,2 kb

Tikai nelielai daļai miglāju ir “laimējies”, ka to tuvumā atrodas kāda spoža zvaigzne. Lielākā daļa miglāju ir tumšie jeb absorbcijas miglāji, kas saskatāmi tikai tad, ja atrodas uz gaiša miglāja fona vai zvaigžņu fona. Tāds, piemēram, ir Zirga Galvas miglājs Oriona zvaigznājā. Tā kā tumšajos miglājos nav nekādu “sildelementu”, tie ir ļoti auksti.

Atstarojošais miglājs ap Sietiņa zvaigznēm. AAT attēls. 13,5 kb	Zirga Galvas tumšais miglājs Oriona zvaigznājā. AURA/NOAO/NSF attēls. 18,5 kb

Miglāju iedalījums

Pastāv arī citādi miglāji - planetārie un pārnovu miglāji, kas ir zvaigžņu evolūcijas rezultāts. Planetārais miglājs rodas sarkanajam milzim nometot apvalku un pārvēršoties par balto punduri. Nomestais apvalks izveido aptuveni sfērisku miglāju, kas lēni izplešas. Tā spožums samazinās un miglājs dažu desmitu tūkstošu gadu laikā izklīst apkārtējā telpā. Planetāro miglāju vidējā temperatūra ir samērā augsta, bet tai pat laikā tajos sastopami arī vēsāki apgabali, līdz ar to tur var pastāvēt dažādas molekulas, piemēram, oglekļa monoksīds un putekļi, kas eksistē tikai relatīvi zemā temperatūrā.

Kaķa Acs planetārais miglājs Pūķa zvaigznājā. HST/STScI attēls. 23,2 kb	Hanteles planetārais miglājs Lapsiņas zvaigznājā. AAT attēls. 27,0 kb	Liras gredzenveida planetārais miglājs. AURA/NOAO/NSF attēls. 9,2 kb

Pārnovas miglājs rodas pārnovas sprādzienā. Šī tipa miglāji atšķiras no citiem miglājiem ar daudzveidīgu elektromagnētisko starojumu. Tie izstaro gan radioviļņus, gan redzamo gaismu, gan rentgenstarojumu. Visizteiktākais ir starojums radiodiapazonā, piemēram, miglājs Kasiopejas A ir spēcīgākais radiostarojuma avots pie debess. Pārnovu miglājiem ir izteikta šķiedrveida struktūra un netipisks ķīmiskais sastāvs - tajos ir palielināts smago elementu daudzums. Pārnovu miglāji staro uz sprādzienā izdalītās enerģijas rēķina. Sākumā to izplešanās ātrums sasniedz vairākus tūkstošus km/s, bet, saduroties ar starpzvaigžņu gāzi, ātrums samazinās. Izplešoties miglājs kļūst arvien retinātāks un aptuveni 100 tūkstošu gadu laikā izklīst starpzvaigžņu telpā.

Pārnovas miglājs Buru zvaigznājā. AURA/NOAO/NSF attēls. 108,1 kb	Pārnovas miglāja Kasiopejas A uzņēmums radiodiapazonā. NASA attēls. 36,9 kb

Dati par dažiem miglājiem

Zvaigžņu kopas

Neskaitot zvaigznes, Galaktikā ietilpst arī zvaigžņu kopas. Tās ir divējādas: vaļējās un lodveida. Kaut arī pie debess tās izskatās līdzīgi, to daba ir dažāda. Vaļējās zvaigžņu kopas sastāv no jaunām zvaigznēm, kas nesen izveidojušās. Dažas kopas vēl ir saistītas ar miglājiem, kuros tās radušās. Kopās ir daudz galvenās secības zvaigžņu, bet maz milžu un pārmilžu. Vaļējās kopas nav lielas, tajās ir simts līdz tūkstoš zvaigznes. Tām ir neregulāra forma, to vidējais diametrs ir 3 līdz 5 pc. Vaļējās zvaigžņu kopas ir izvietojušās Galaktikas spirālzaros, kur vēl šodien turpinās zvaigžņu veidošanās. Zvaigznēm, kas tajās ietilpst, ir līdzīgas īpatnējās kustības. Tas nozīmē, ka kosmiskajā telpā tās kustas aptuveni vienā virzienā. Dažas spožākās vaļējās zvaigžņu kopas ir redzamas ar neapbruņotu aci. Tās ir dubultkopa Perseja zvaigznājā, Sile Vēža zvaigznājā, Sietiņš un Hiādes Vērša zvaigznājā.

Vaļējā zvaigžņu kopa. AAT attēls. 35,8 kb	Ap šo vaļējo zvaigžņu kopu vēl redzamas ar to saistītā miglāja paliekas. ESO attēls. 26,2 kb

Zvaigžņu kopu iedalījums

Lodveida zvaigžņu kopu skaits nav liels, toties tajās ir ļoti daudz zvaigžņu – vairāki simti tūkstošu līdz vairāki miljoni. Tā kā zvaigžņu kopējā starjauda ir liela, lodveida kopa saskatāma no liela attāluma. Lodveida kopas ir lieli objekti, to diametrs ir 20 līdz 60 pc. Zvaigznes tajās izvietotas tik blīvi, ka tās var atsevišķi izšķirt tikai spēcīgā teleskopā. Lodveida kopas atrodas visā Galaktikas sfēriskajā telpā - diskā, halo, bet visvairāk to ir Galaktikas centrālajā sablīvējumā. Lodveida zvaigžņu kopas ir vieni no vecākajiem Galaktikas objektiem. Tās sastāv no vecām zvaigznēm – sarkanajiem milžiem, Liras RR tipa maiņzvaigznēm un cefeīdām. Divas spožākās lodveida zvaigžņu kopas atrodas pie dienvidu puslodes debess Centaura un Tukāna zvaigznājos un Latvijā nav redzamas. Lielākās lodveida zvaigžņu kopas iespējams ieraudzīt arī tuvākajās galaktikās.

Lodveida zvaigžņu kopa. AAT attēls. 32,1 kb	Lodveida kopās zvaigznes izvietotas tuvu cita citai. HST/STScI attēls. 111,2 kb

Dati par dažām zvaigžņu kopāme

Starpzvaigžņu vide

Telpa starp zvaigznēm nav absolūti tukša. To aizpilda ļoti retināta gāzu un putekļu vide, kas pēc sastāva līdzinās difūzajiem miglājiem. Starpzvaigžņu vides retinājumu ir grūti iztēloties. Lai tik lielā mērā izretinātu 1 cm3 (“uzpirksteņa tiesu”) gaisa, to vajadzētu ievietot absolūti tukšā kubveida tvertnē, kuras malas garums ir 140 kilometri. Tāda tvertne aizņemtu trešdaļu Latvijas teritorijas, bet augstumā sniegtos ārpus atmosfēras robežām. Starpzvaigžņu vidē ir ļoti zema temperatūra - tur valda kosmiskais aukstums. Starpzvaigžņu telpā visvairāk ir ūdeņraža, hēlija atomu un pavisam nedaudz skābekļa, oglekļa, slāpekļa, neona, sēra, argona, silīcija un dzelzs atomu. Galvenais par hēliju smagāko ķīmisko elementu “piegādātājs” ir pārnovu miglāji. Tie nogādā starpzvaigžņu vidē kodolreakciju produktus, kas radušies zvaigznē pārnovas sprādziena laikā. Ar daudziem no tiem mēs saskaramies ikdienā. Atcerēsimies, ka Saule un Zeme arī veidojās no starpzvaigžņu vides, kas bija bagātināta ar pārnovu sprādzienos izsviestajiem ķīmiskajiem elementiem. Gan mūsu ķermenis, gan lietas ap mums sastāv no atomiem, kas kādreiz ir radušies zvaigžņu dzīlēs.

​

Kosmiskā telpa starp zvaigznēm nav absolūti tukša. NASA attēls. 60,7 kb

Kosmiskajā telpā atklāti ne tikai atomi, bet arī aptuveni 100 dažādas molekulas, tai skaitā arī sarežģītas organiskās molekulas, kurām ir svarīga nozīme aminoskābju molekulu veidošanā. Kā zināms, aminoskābes ir galvenais dzīvo šūnu ķīmiskais “ķieģelītis”, tāpēc ir izteikts pieņēmums, ka tālā pagātnē, kad veidojās mūsu planēta, organiskās molekulas no starpzvaigžņu vides nokļuva uz Zemes virsmas un sekmēja dzīvības izveidošanos. Izplatītākās starpzvaigžņu molekulas ir ūdeņradis H2, hidroksilgrupa OH, oglekļa oksīds CO, ciāns CN, amonjaks NH3 un formaldehīds H2CO. Starpzvaigžņu vide satur arī ūdeni ledus veidā. Astronomi atklājuši starpzvaigžņu telpā arī etilspirta molekulas. Ja visas Galaktikā esošās etilspirta molekulas savāktu vienkop, izdotos piepildīt milzīgu tvertni. Taču šai idejai nav praktiska pielietojuma, jo molekulas ir izkliedētas pārāk lielos attālumos.

Galaktiku caurauž arī kosmiskais starojums. Taču tas nav starojums, kā to varētu domāt pēc nosaukuma, bet gan augstas enerģijas daļiņu - ūdeņraža un hēlija atomu kodolu, kā arī elektronu plūsma. Uzskata, ka kosmiskais starojums rodas galvenokārt pārnovu sprādzienos. No kosmosa tas nonāk arī uz Zemes, radot nelielu radioaktīvā starojuma fonu.

Dzīvība kosmosā

Vai mēs Visumā esam vieni? Ja tajā eksistē mūsu saprāta brāļi, tad kā viņus atrast? Šie jautājumi jau sen interesē cilvēkus. Kosmosā visur valda vieni un tie paši dabas likumi. Ja dzīvība radās uz Zemes, tas pats varēja notikt arī uz citām planētām ap citām zvaigznēm. Vai ir iespējams, ka arī citur dzīvība ir attīstījusies līdz saprāta līmenim? Un cik šādu ārpuszemes civilizāciju ir Galaktikā? Uz šiem jautājumiem ir ļoti grūti atbildēt. Tas ir atkarīgs no tā, cik planētu ir mūsu zvaigžņu sistēmā, cik no tām riņķo ap piemērotām zvaigznēm ne pārāk tuvu un ne pārāk tālu tām. Turklāt planētām jābūt piemērota lieluma un ar atbilstošu atmosfēras sastāvu. Jāzina, uz cik procentiem piemērotu planētu rodas dzīvība un attīstās līdz saprāta līmenim. Tāpat jāzina civilizācijas vidējais pastāvēšanas laiks. Visi šie lielumi zināmi ar nelielu precizitāti, vai nav zināmi nemaz, tāpēc civilizāciju skaita novērtējums mūsu Galaktikā svārstās no vienas (mūsu civilizācija) līdz vairākiem miljoniem.

Uz vienu no jautājumiem astronomi tomēr spēj sniegt samērā precīzu atbildi. Veicot spektroskopiskus pētījumus, vairākiem desmitiem Saules apkaimes zvaigžņu ir atklātas planētas. 1995. gadā pie zvaigznes Pegaza 51 tika atklāta pirmā planēta ārpus Saules sistēmas, kopš tā laika atklājumu skaits strauji aug. Lai jaunatklātās planētas atšķirtu no Saules sistēmas planētām, tās ir nosauktas par eksoplanētām. Balstoties uz šiem pētījumiem var secināt, ka aptuveni katrai divdesmitajai zvaigznei mūsu Galaktikā ir viena vai vairākas planētas.

Ja citas civilizācijas pastāv, kā nodibināt ar tām sakarus? Varbūt iespējams uztvert ārpuszemes civilizāciju raidītos signālus? Visloģiskāk tos meklēt radiodiapazonā, jo raidīšana tajā prasa mazāku enerģijas patēriņu, nekā, teiksim, gaismas signāla nosūtīšana. Laiku pa laikam šādi novērojumi tiek veikti, taču tie saskaras ar lielām grūtībām. Pirmkārt, ļoti plašs ir iespējamo frekvenču diapazons. Otrkārt, raidījums var pienākt no jebkura debess virziena, bet radioteleskopa redzes lauks ir ierobežots. Treškārt, debesis nav iespējams “klausīties” visu laiku, jo radioteleskopus izmanto arī citiem mērķiem, tāpēc ārpuszemes civilizāciju signālu meklējumus reizēm salīdzina ar adatas meklēšanu siena kaudzē. Līdz šim nekādi mākslīgi signāli no kosmosa nav konstatēti.

	​
Kosmiskajos aparātos Pioneer-10 un Pioneer-11 uzstādītā plāksnīte. NASA attēls. 48,8 kb	Ar kosmiskajiem aparātiem Voyager-1 un Voyager-2 nosūtītais vēstījums. NASA attēls. 109,1 kb

Uz kosmiskajiem aparātiem Pioneer, kas pētīja Jupiteru un Saturnu un pēc tam aizlidoja no Saules sistēmas, tika novietotas tērauda plāksnītes ar zīmējumiem, kas attēlo cilvēkus, kosmisko aparātu, u.c. Kosmiskie aparāti Voyager speciālās skaņuplatēs nes citām civilizācijām domātu vēstījumu, kas satur kodētus Zemes ainavu, cilvēku, dzīvnieku, augu un astronomisku obkektu attēlus, kā arī ierakstītu mūziku un apsveikumus daudzās valodās. Taču pat 100 gadus pēc palaišanas šie kosmiskie aparāti būs veikuši tikai niecīgu daļu attāluma līdz tuvākajai zvaigznei.

Vēstījums saprāta brāļiem, kas tika nosūtīts kosmosā 1974. gadā. Kreisajā pusē – binārais kods, labajā pusē – raidījuma atšifrējums. NASA attēls. 130,9 kb

1974. gadā ar pasaules lielāko radioteleskopu tika nosūtīts vēstījums uz lodveida zvaigžņu kopu Herkulesa zvaigznājā. Vēstījums saturēja informāciju par ķīmiskajiem savienojumiem, kas ir dzīvības pamatā, cilvēku izskatu, augumu un skaitu, Saules sistēmu un radioteleskopu, ar ko tika nosūtīts ziņojums. Tā kā zvaigžņu kopa atrodas tālu, vēstījums atradīsies ceļā aptuveni 25 tūkstošus gadu un atbildi, ja tāda pienāks, varēs sagaidīt tikai pēc 50 tūkstošiem gadu.

“Seja” uz Marsa Sidonijas apgabalā, kuru nofotografējusi zonde Viking. NASA/JPL attēls. 5,3 kb	Mars Global Surveyor iegūtais “sejas” attēls. Malin Space Science Systems/NASA attēls. 16,6 kb

Bet varbūt citu civilizāciju pārstāvji jau ir apmeklējuši Saules sistēmu? Pēc tam, kad vienā no starpplanētu zondes Viking iegūtajiem Marsa attēliem tika ieraudzīts cilvēka sejai līdzīgs veidojums, šāda fantastiska hipotēze tika izvirzīta. “Sejas” garums ir aptuveni 1,5 km, bet augstums – 300 m. Šīs idejas aizstāvji “sejas” tuvumā saskatīja arī citus potenciāli mākslīgus veidojumus. Taču zondes Mars Global Surveyor iegūtais attēls, kurš uzņemts citā Saules staru krišanas leņķī un ar daudz lielāku izšķirtspēju, vairs nemaz nelīdzinās cilvēka sejai.