Природа сама придумала для астрофизиков гигантский всеволновой космический телескоп, основанный на эффекте гравитационного линзирования. Это явление, основанное на общей теории относительности, было теоретически предсказано в тридцатые годы ХХ века Альбертом Эйнштейном. Если на пути света от далекого источника до нас есть какой-либо массивный объект, например галактика, то лучи света в ее поле тяготения будут искривляться, и галактика выступит в роли линзы, собирающей свет. Результат, в частности, может заключаться в появлении кратного (двойного, тройного и т.д.) изображения одного и того же объекта, или усиления его яркости, если Земля оказалась на нужном расстоянии от гравитационной линзы. Первая гравитационная линза была открыта в 1979 г. Это был квазар. Сейчас известно более 25 гравитационных линз. Среди гравитационных линз встречаются образования различной формы, а самыми эффектными выглядят кресты и кольца Эйнштейна. Природа же скрытой массы во Вселенной остается неясной до настоящего времени.

Размеры Галактики.

Основываясь на результатах своих подсчётов, Гершель предпринял по­пытку определить размеры Галактики. Он заключил, что наша звёздная сис­тема имеет конечные размеры и об­разует своего рода толстый диск: в плоскости Млечного Пути она про­стирается на расстояние не более 850 единиц, а в перпендикулярном на­правлении — на 200 единиц, если принять за единицу расстояние до Си­риуса. По современной шкале рассто­яний это соответствует 7300 х 1700 световых лет.

Эта оценка в целом, верно, отражает структуру Млечного Пути, хотя она весьма неточна. Дело в том, что кроме звёзд в состав диска Галактики входят также многочисленные газо­пылевые облака, которые ослабляют свет удалённых звёзд. Первые иссле­дователи Галактики не знали об этом поглощающем веществе и считали, что они видят все её звёзды.

Истинные размеры Галактики бы­ли установлены только в XX в. Оказа­лось, что она является значительно более плоским образованием, чем предполагали ранее. Диаметр галак­тического диска превышает 100 тыс. световых лет, а толщина — около 1000 световых лет. По внешнему виду Галактика напоминает чечевичное зерно с утолщением посередине.

Из-за того, что Солнечная система находится практически в плоскости Галактики, заполненной поглощаю­щей материей, очень многие детали строения Млечного Пути скрыты от взгляда земного наблюдателя. Однако их можно изучать на примере других галактик, сходных с нашей. Так, в 40-е гг. XX столетия, наблюдая галак­тику М 31, больше известную как ту­манность Андромеды, немецкий ас­троном Вальтер Бааде (в те годы он работал в США) заметил, что плоский линза образный диск этой огромной галактики погружён в более разрежен­ное звёздное облако сферической формы — гало. Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Га­лактику, Бааде предположил, что по­добная структура имеется и у Млечно­го Пути. Звёзды галактического диска были названы населением I типа, а звёзды гало (или сферической соста­вляющей) — населением II типа.

Как показывают современные ис­следования, два вида звёздного насе­ления отличаются не только про­странственным положением, но и характером движения, а также хими­ческим составом. Эти особенности связаны в первую очередь с различ­ным происхождением диска и сфери­ческой составляющей.

ГАЛО.

Границы нашей Галактики определяются размерами гало. Ра­диус гало значительно больше разме­ров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч све­товых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска.

Состоит гало в основном из очень старых, неярких мало массивных звёзд. Они встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплений, которые могут включать в себя более миллиона звёзд. Возраст населения сферической составляющей Галакти­ки превышает 12 млрд. лет. Его обыч­но принимают за возраст самой Га­лактики.

Характерной особенностью звёзд гало является чрезвычайно малая до­ля в них тяжёлых химических эле­ментов. Звёзды, образующие шаровые скопления, содержат металлов в сот­ни раз меньше, чем Солнце.

Звёзды сферической составляю­щей концентрируются к центру Га­лактики. Центральная, наиболее плот­ная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галак­тики называется балдж (в переводе с английского “утолщение”).

Звёзды и звёздные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Из-за того, что вращение отдельных звёзд происходит почти беспорядочно (т. е. скорости соседних звёзд могут иметь самые различные направления), гало в целом вращается очень медленно.

ДИСК.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость его вращения не одинакова на раз­личных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до 200—240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него, затем не­сколько уменьшается, снова возраста­ет примерно до того же значения и далее остаётся почти постоянной. Изучение особенностей вращения диска позволило оценить его массу. Оказалось, что она в 150 млрд. раз больше массы Солнца.

Население диска очень сильно от­личается от населения гало. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые звёзды и звёздные скопле­ния, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Они об­разуют так называемую плоскую со­ставляющую. Среди них очень много ярких и горячих звёзд.

Газ в диске Галактики также сосре­доточен в основном вблизи его пло­скости. Он распределён неравномер­но, образуя многочисленные газовые облака — от гигантских неоднород­ных по структуре сверх облаков про­тяжённостью несколько тысяч свето­вых лет до маленьких облачков размерами не больше парсека.

Основным химическим элемен­том в нашей Галактике является водо­род. Приблизительно на 1/4 она со­стоит из гелия. По сравнению с этими двумя элементами остальные при­сутствуют в очень небольших количе­ствах. В среднем химический состав звёзд и газа в диске почти такой же, как у Солнца.

ЯДРО.

Одной из самых интересных областей Галактики считается её центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому его начали изучать только после создания приёмников инфракрасного и радиоизлучения, которое поглощается в меньшей степени.

Для центральных областей Галактики характерна сильная концентрация звёзд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержатся многие тысячи. Расстояния между звёздами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звёзд, по яркости сопоставимых с Луной, и многие тысячи более ярких, чем самые яркие звёзды нашего неба.

Помимо большого количества звёзд в центральной области Галактики наблюдается околоядерный газовый диск, состоящий преимущественно из молекулярного водорода. Его радиус превышает 1000 световых лет. Ближе к центру отмечаются области ионизованного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта - чёрной дыры массой около миллиона масс Солнца. В центре находится также яркий радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывают с активностью ядра.