The birth of the galaxy in 60 seconds - Scott Hershberger

Переводчик: Natalia Savvidi Редактор: Rostislav Golod

Within the Milky Way, the Earth resides on the inner edge of a spiral arm.

Земля находится на краю с внутренней стороны

одного из спиральных рукавов нашей Галактики.

But this isn’t our permanent address.

Но её местоположение непостоянно.

When most dinosaurs went extinct,

Когда ещё только вымерли динозавры,

our solar system was in a different arm than it is today!

наша Солнечная система находилась совсем в другом рукаве!

The Milky Way never stops changing;

Наша Галактика не перестаёт меняться;

even its structure continues to evolve.

даже её структура продолжает развиваться.

To see why, let's start at our galaxy's very beginning.

Чтобы понять почему,

давайте начнём с самого начала существования нашей Галактики.

13 billion years ago,

13 миллиардов лет назад движение частиц газа и пыли,

propelled by supernovae and the general chaos of the early universe,

носившихся по всем направлениям

the gas and dust particles that eventually became our Milky Way

из-за наличия сверхновых звёзд и общего хаоса ранней Вселенной,

привело в итоге к возникновению нашей Галактики,

were whizzing around in every direction.

Each particle had a certain angular momentum—

Частицы обладали определённым угловым моментом —

the magnitude and direction of its rotation

величиной и направлением вращения

around the emerging galaxy’s center.

вокруг центра формирующейся галактики.

Just as the new galaxy’s total mass

Точно так же, как общая масса новой галактики

was the sum of the individual particles’ masses,

представляла собой сумму масс отдельных частиц,

the galaxy also had an angular momentum

галактика имела также угловой момент,

that was the sum of the particles’ angular momenta.

равный сумме угловых моментов частиц .

So, despite the wild motion of its parts,

Таким образом, несмотря на беспорядочное движение частей,

the galaxy as a whole was rotating about an axis.

галактика в целом вращалась вокруг некоторой оси.

Meanwhile, the gas and dust particles frequently collided,

Между тем частицы газа и пыли часто сталкивались друг с другом,

losing some energy to heat.

и часть энергии переходила при этом в тепло.

Because they slowed down,

Поскольку они замедлялись,

gravity was able to pull them closer to the galactic center.

гравитация смогла приблизить их к центру Галактики.

So, why did the Milky Way, like most galaxies, become flat,

Итак, почему наша Галактика, как и большинство галактик, стала плоской,

and not spherical like stars and planets?

а не сферической, как звёзды и планеты?

The answer lies in its angular momentum.

Это объясняется угловым моментом.

The laws of physics dictate that in the absence of external forces,

Согласно законам физики, в отсутствие внешних сил

the total angular momentum of an object or system has to stay the same over time.

общий угловой момент объекта или системы должен оставаться неизменным во времени.

In a star or planet, the spinning material is so dense

В составе звезды или планеты вращающееся вещество настолько плотно,

that the outward pressure partners with gravity

что из-за внешнего давления в сочетании с гравитацией

to create a mostly spherical shape.

эти небесные тела приобретают чаще всего сферическую форму.

But emerging galaxies tend to have low densities and high angular momenta,

Но зарождающиеся галактики

имеют обычно низкую плотность и большой угловой момент,

meaning that the spinning motion is a more significant factor

а это значит, что вращательное движение является более важным фактором,

than the outward pressure.

чем внешнее давление.

Indeed, if a galaxy has a lower angular momentum,

Действительно, если галактика имеет небольшой угловой момент,

an egg shape can form.

она может приобрести форму яйца.

In galaxies like the Milky Way,

В таких галактиках, как наша,

particles, instead of falling directly towards the center,

частицы, вместо того чтобы падать прямо к центру,

tended to fall parallel to the axis of rotation,

обычно падали параллельно оси вращения,

as to keep the larger total angular momentum constant.

чтобы поддерживался постоянный общий угловой момент.

Over billions of years the cloud of particles gradually fell,

В течение миллиардов лет облако частиц постепенно падало,

sped up in their orbits, and created a spinning disc.

ускорялось на своих орбитах, и получился вращающийся диск.

Now what about the arms?

А как же обстоит дело с рукавами?

Spiral arms, like the one Earth is in,

Спиральные рукава, в одном из которых находится Земля, —

are regions where stars and gas are packed more tightly together.

это области, в которых звёзды и газ расположены более плотно.

But the arms aren't static structures.

Но эти рукава не являются статичными структурами.

They are caused by zones of compression that travel through the galaxy as waves.

Они возникли из-за зон сжатия, перемещающихся по галактике в виде волн.

Just as a whirlpool has multiple peaks and troughs,

Подобно тому, как водоворот имеет множество точек максимума и минимума,

a density wave in a galaxy has multiple regions of high density—

волна плотности в галактике состоит из областей высокой плотности —

the bright spirals— separated by regions of lower density.

ярких спиралей, отделённых друг от друга областями с меньшей плотностью.

And as the wave travels,

По мере распространения волны

different stars are constantly entering and leaving the spirals.

разные звёзды постоянно входят в спирали и покидают их.

Density waves can form in several ways.

Волны плотности могут образовываться несколькими способами.

For some galaxies, a nearby companion galaxy stirs the pot.

В некоторых галактиках движущей силой является соседняя галактика-компаньон.

Its gravitational pull breaks the disc’s symmetry,

Её гравитационное притяжение нарушает симметрию диска,

generating a wave that could last for a billion years.

в результате чего возникает волна, которая может сохраняться миллиард лет.

For other galaxies,

В других галактиках

the presence of a small clump of tightly packed stars and gas within the galaxy

наличие небольшого скопления плотно упакованных звёзд и газа

can have a ripple effect, spontaneously giving rise to a wave.

может спонтанно вызвать волну.

This is thought to be the cause of the Milky Way's spirals.

Считается, что именно из-за этого и возникли спирали нашей Галактики.

In both scenarios,

В обоих случаях

the galaxy’s overall rotation bends the dense region into spirals,

общее вращение галактики превращает плотные области в спирали,

which rotate around the galaxy’s center.

вращающиеся вокруг центра галактики.

Our solar system is orbiting the galactic center faster than the spiral arms.

Наша Солнечная система вращается вокруг центра Галактики

быстрее, чем спиральные рукава.

We’ll be moving deeper into our current arm for millions of years

Миллионы лет мы будем уходить вглубь нашего нынешнего рукава,

before eventually putting it in our rearview mirror.

прежде чем в конце концов не покинем его.

And recent observations have added another wrinkle to the picture.

А недавние наблюдения добавили к картине ещё одну проблему.

Rather than just one density wave,

В типичной спиральной галактике,

a typical spiral galaxy likely has two or more waves that overlap with each other

скорее всего, есть не одна волна плотности, а две или более.

and travel at different speeds.

Они пересекаются друг с другом и движутся с разной скоростью.

The result would be spiral arms that last for tens or hundreds of millions of years

В результате возникают спиральные рукава,

которые существуют десятки или сотни миллионов лет,

before breaking apart and re-forming.

прежде чем они распадутся на части и снова сформируются.

This may be happening in the Milky Way,

Возможно, это происходит в нашей Галактике,

meaning that when the Earth formed 4.5 billion years ago,

а это значит, что при образовании Земли 4,5 миллиарда лет назад

the spirals themselves may have looked entirely different than they do today.

сами спирали, возможно, выглядели совершенно иначе, чем сегодня.

In any case, our spirals won't last forever.

В любом случае, наши спирали не будут существовать вечно.

About 5 billion years from now,

Примерно через 5 миллиардов лет

the Milky Way will start to merge with the Andromeda galaxy,

наша Галактика начнёт сливаться с галактикой Андромеды,

throwing off the balance of angular momentum and creating an egg shape—

баланс угловых моментов нарушится, и она примет форму яйца,

the birth of a new era in our galaxy’s history.

что даст начало новой эре в истории нашей Галактики.