Fizikos pradžiamokslis. Kuo Galaktika skiriasi nuo Saulės sistemos

Keletą kartų manęs yra klausę, „aplink ką sukasi Saulė“. Tiesą sakant, šitą klausimą ir aš uždaviau mokytojai dar pradinėje mokykloje, kai mums papasakojo, kad Žemė sukasi aplink Saulę, kaip ir kitos aštuonios (taip, tuo metu Plutonas dar buvo nepažemintas…) planetos. Mokytoja pakankamai aiškiai neatsakė, tad išsiaiškinau pats, bet ir dabar paklaustas nelabai žinau, kaip geriausia atsakyti. Trumpas ir tikslus atsakymas yra „aplink Galaktikos centrą“, bet iš jo kyla dvi problemos. Pirmoji problema – natūralus klausimas „o aplink ką sukasi Galaktikos centras?“, atsakant į kurį tenka aiškinti apie Didžiojo sprogimo teoriją ir Visatos plėtimąsi. Antroji problema – komentaras „a, tai Galaktika iš esmės yra panaši į Saulės sistemą, daug žvaigždžių sukasi aplink vieną centrą“. Toks komentaras galbūt ir logiškas, bet yra tik iš dalies teisingas. O paaiškinti, kodėl tai yra neteisinga, ne taip jau ir paprasta. Pabandysiu tą glaustai padaryti čia.

Žvaigždžių sukimasis aplink Galaktikos centrą atsiranda dėl tos pačios gravitacinės sąveikos, dėl kurios ir planetos sukasi aplink Saulę. Tačiau objektų judėjimas gravitaciniame lauke labai priklauso nuo tą lauką kuriančios masės išsidėstymo. Saulės sistemos atveju praktiškai visa masė yra sutelkta santykinai mažame centriniame kūne – Saulėje, kurios spindulys yra daugybę kartų mažesnis už netgi artimiausios planetos – Merkurijaus – orbitos spindulį. Taigi gravitacinis laukas yra kuriamas iš esmės taškinio kūno; šis taškinis kūnas išlaiko visą sistemą tokią, kokia ji yra. Aplink Saulę planetos sukasi eliptinėmis orbitomis – šitai suprato dar Kepleris, o matematiškai paaiškino Niutonas. Idealiu klasikinės fizikos atveju tokios orbitos yra uždaros – tai reiškia, kad apsukusi vieną ratą elipse, planeta grįžta tiksliai į tą patį tašką. Dėl nedidelės kitų planetų ir visos Galaktikos įtakos, bei dėl reliatyvistinių efektų (erdvės iškreiptumo), orbitos šiek tiek precesuoja – jų didžiausio nuotolio nuo Saulės taškas juda apskritimu aplink tą pačią Saulę, taigi kiekvieną sykį apsukusi orbitą, planeta atsiduria nebe tame pačiame, o šiek tiek kitame taške. Tokį precesijos ratą orbita apsuka paprastai per milijonus metų.

Galaktika nuo Saulės sistemos iš principo skiriasi būtent tuo, kad centrinio objekto įtaka žvaigždžių judėjimui yra nykstamai maža. Taip yra todėl, kad tas centrinis objektas – juodoji skylė – sudaro nykstamai mažą Galaktikos masės dalį: juodosios skylės masė yra keturi milijonai Saulių, o visos Galaktikos – netoli šimto milijardų. Juodosios skylės įtaka juntama tik maždaug dešimties šviesmečių nuotoliu nuo jos (palyginimui, Galaktikos skersmuo yra maždaug 100 tūkstančių šviesmečių, storis – aštuoni tūkstančiai), vadinamojoje „įtakos zonoje“. Visos kitos žvaigždės juda gravitaciniame lauke, kuriamame visų kitų žvaigždžių, dujų ūkų ir debesų, tamsiosios materijos ir žvaigždžių liekanų, kitaip tariant, įvairių taškinių ir išsisklaidžiusių kūnų. Nors toks medžiagos pasiskirstymas gali būti gana tiksliai prilygintas daugmaž tolygiam Galaktikos formos debesiui, vien tai sukelia daug įdomių efektų. Pavyzdžiui, kiek arčiau nei Saulė prie Galaktikos centro egzistuoja zona, vadinama baldžu (angl. „bulge“, gražaus lietuviško vertimo šis terminas, kiek žinau, neturi; kartais vadinama „centriniu telkiniu“), kurioje esančios žvaigždės juda labai keistomis trajektorijomis, per daug orbitų užpildančiomis stačiakampio gretasienio formos erdvę. O štai Galaktikos diske – plokščioje dalyje, kurioje yra ir Saulė – žvaigždžių judėjimo greičiai beveik nekinta, tolstant nuo centro. Saulės sistemoje tie greičiai smarkiai mažėja. Įvertinus tai, kad žvaigždės yra atskiri beveik taškiniai kūnai, aptinkami ir kiti efektai – staigūs žvaigždžių trajektorijų pasikeitimai dėl praskridimų nedideliu nuotoliu, žvaigždžių grupės ir spiečiai, ir taip toliau. Ir ši vien dinaminių (t.y. su objektų judėjimu susijusių) efektų gausa yra tik pats paviršius tos gausybės įdomių dalykų, vykstančių Galaktikoje.

Tad apibendrinant, esminiai kokybiniai skirtumai tarp Saulės sistemos ir Galaktikos yra du. Pirma, Saulės sistemoje centrinis objektas yra svarbus, Galaktikoje – beveik ne. Ir antra, Saulės sistemoje planetų tarpusavio sąveika yra reikšminga tik atskirais neesminiais atvejais, o Galaktikoje žvaigždžių tarpusavio sąveika nulemia didelę dalį Galaktikos evoliucijos.

Iki kito karto. Linkiu nepasiklysti Galaktikoje :)

Laiqualasse

8 comments

  1. Atgalinis pranešimas: Galaktikos metai | Konstanta-42
  2. kaip ir kitos aštuonios (taip, tuo metu Plutonas dar buvo nepažemintas…) planetos.

    aštuonios –> devynios, nes kaip pats mini, Plutonas dar buvo planeta.

    Baldžas -> pūpsnis, santalka, storymė, stormuo… Daugiau „ant smūgio“ neprisimenu/nesugalvoju :D

    1. Nagi aštuonios. Nes iš viso devynios :)

      Žinau, kad „baldžas“ yra žargonas; oficialiai būna „centrinis telkinys“, paprastai taip ir rašau.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *