Ծիր Կաթին

Արեգակնային համակարգը գտնվում է Ծիր Կաթին գալակտիկայում։ Ծիր Կաթինը հայերենում անվանվում է նաև Հարդագողի ճանապարհ։ Ըստ հայկական առասպելի, մի խիստ ձմեռ հայերի նախնի Վահագնը ասորիների նախնի Բարշամինից հարդ է գողացել, և երկնքում մասամբ երևացող Ծիր Կաթինը գողացած հարդի հետքն է։ Անհիշելի ժամանակներից մարդիկ հիացել են նրա երկնասփյուռ տեսքով։ Երկրից նայելիս այն ներկայանում է դիտողին մշուշոտ թույլ լույսով։ 1609 թ.՝ երբ Գալիլեյն աստղադիտակով դիտեց այդ գոտին, վերջնականապես պարզ դարձավ, որ այն բաղկացած է բազում հեռավոր աստղերից։ 7-րդ դարի հայ մեծ աստղագետ, տոմարագետ և փիլիսոփա Անանիա Շիրակացու ընկալմամբ, Ծիր Կաթինը կամ Հարդագողի ճանապարհը անթիվ-անհամար աստղերի լույսը կուտակած հսկա լուսաշերտ է. «խիստ աստեղք են բազումք, նուազք և յոյժ ընդ աղօտ երևմանէն միաւոր լոյսն տեսանի»։
Ծիր Կաթինը մեկնաբանելու փորձ է արել Կանտը։ Մոլորակային համակարգի առաջացման իր վարկածի նմանությամբ՝ նա համարել է դա պտտվող գազային սկավառակից առաջացած սկավառակաձև աստղային համակարգ, որի առանցքի շուրջը պտտվում են աստղերը, իսկ հեռավոր միգամածություններն էլ, հավանաբար դրանցից դուրս գտնվող նմանատիպ համակարգեր։ Մինչև 1920 թ․ շատ աստղագետներ կարծում էին, որ Ծիր Կաթինում է գտնվում տիեզերքի բոլոր աստղերը։ 1920 թ. ամերիկացի աստղագետ Հարլոու Շեփլին, չափելով գնդաձև աստղակույտերի հեռավորությունները, եզրակացրեց, որ Ծիր Կաթինը շատ ավելի մեծ է, քան կարծում էին մինչ այդ, և Արեգակն էլ նրա կենտրոնում չէ։ Էդվն Հաբլին անելով դիտումներ ցույց տվեց, որ Ծիր Կաթինը միակ գալակտիկան չէ։ Ծիր Կաթինը ունի մի քանի արբանյակ գալակտիկաներ և կազմում է գալակտիկաների Տեղական խմբի մաս, որն էլ իր հերթին հանդիսանում է Կույս գալակտիկաների գերկույտի մաս։ 
Ծիր Կաթինը ձողավոր սպիրալաձև գալակտիկա է։ Տեսանելի տրամագիծը գնահատվում է 170000-200000 լուսատարի։ Ըստ գնահատակաների այն պարունակում է 100-400 մլրդ աստղ և գրեթե նույն քանակի մոլորակներ։ Ծիր Կաթինի շուրջը  հալոն կարող է ձգվել մինչև 2 մլն լուսատարի։ Արեգակնային համակարգը տեղակայված է Գալակտիկայի կենտրոնից 27000 լուսատարի հեռավորության վրա։ Գալակտիկայի կենտրոնում, որը կոչվում է Աղեղնավոր Ա տեղակայված է գերծանր սև խոռոչ՝ 4×106 արեգակի զանգվածով և այն հանդիսանում է ինտենսիվ ռադիոճառագայթման աղբյուր։  Աստղերը և միջաստղային գազը Գալակտիկայի կենտրոնից մեծ հեռավորության վրա կենտրոնի նկատմամբ պտտվում են 220 կմ/վ արագությամբ։ Հաստատուն պտտման արագությունը հակասում է կեպլերյան դինամիկայի օրենքներին և ենթադրվում է, որ Ծիր Կաթինի զանգվածի մեծ մասը անտեսանելի է դիտակների համար, կամ էլ ճառագայթում է չկլանվող էլեկտրամագնիսական ալիքներ։ Այդ ենթադրյալ զանգվածը անվանվել է «մութ մատերիա»։ Արեգակի մոտակայքում կենտրոնի շուրջը պտտման պարբերությունը 240 մլն տարի է։ Ծիր Կաթինը որպես մեկ ամբողջություն արտագալակտիկական օբյեկտների նկատմամբ շարժվում է 600 կմ/վ արագությամբ։
Այսպիսի համակարգում նույն կերպ պտտվող չեզոք ջրածնի ամպերը պետք է մեր նկատմամբ ունենան տարբեր տեսագծային արագություններ, և ռադիոսպեկտրում դրանց 21 սմ-անոց ռադիոգծերը, ունենալով տարբեր դոպլերյան շեղումներ, պետք է տարանջատված լինեն։ Դրա շնորհիվ 1927 թ. Օորտին հաջողվեց ապացուցել Ծիր Կաթնի պտույտը և բացահայտել նրա պարուրաձև կառուցվածքը։
Պարզվեց, որ Ծիր Կաթնի սկավառակում չեզոք ջրածինը բաշխված է ոչ թե համասեռ, այլ կազմում է պտտման կենտրոնի շուրջը փաթաթվող պարուրաթևեր։ Այն ժամանակ հեռավոր աստղերի հեռավորությունների որոշման մեթոդները դեռ բավականաչափ ճշգրիտ չէին, սակայն պարզ էր արդեն, որ Ծիր Կաթնի սկավառակում դիտվեղ աստղերի ու դրանց կույտերի մեծ մասը գտնվում են հենց այդ պարուրաթևերում։ Այսպես ուրվագծվեց Ծիր Կաթնի իրական կառուցվածքը, որը նորովի կոչվեց Գալակտիկա։


== Արտաքին տեսք ==

Ծիր Կաթինը Երկրից երևում է որպես սպիտակ մշուշոտ լույս կամարաձև տեսքով, 300 լայնության վրա։ Այդ լույսը առաջանում է երկնքում առկա աստղերի ճառագայթումից, որոնք տեղակայված են Գալակտիկայի հարթության մեջ։ Մութ տարածքները տիրույթներ են, որտեղ միջաստղային փոշին խոչնդոտում է հեռավոր աստղերի կողմից ճառագայթված լույսի տարածմանը։ Երկնքում այսպիսի տիրույթները կոչվում են խուսափման գոտիներ։ Ծիր Կաթինը ունի ցածր մակերևույթային պայծառություն, որի տեսանելիությունը կարող է մեծապես նվազել ֆոնային լույսի կողմից՝ ինչպիսին է Լուսնի լույսը։ Ինչպես երևում է Երկրից, Ծիր Կաթինի գալակտիկական հարթության տեսանելի տիրույթը երկնքում զբաղեցնում է մի տարածք, որը պարունակում է 30 համաստեղություն։ Գալակտիկայի կենտրոնը ընկած է Աղեղնավորի համաստեղությունում, որտեղ Ծիր Կաթինը ամենապայծառն է։ Գալակտիկական հարթությունը խավարածրի (Երկրի ուղեծրային հարթություն) նկատմամբ թեքված է 600-ով։ Գալակտիկայի հյուսիսային բևեռը մոտ է Վերոնիկայի Վարսեր համաստեղությանը, իսկ հարավային բևեռը Քանդակագործի համաստեղությանը։ 


== Չափերը և զանգվածը ==

Ծիր Կաթինը երկրորդ ամենամեծ գալակտիկան է Տեղական խմբում (Անդրոմեդայից հետո)։ Աստղային սկավառակի տեսանելի տրամագիծը 170-200000 լուսատարի է, իսկ հաստությունը 1000 լուսատարի ։ Ծիր Կաթիինը մոտավորապես 890 մլրդ Արեգակի զանգված է։ Ծիր Կաթինի զանգվածի գնահատականները տարբեր են կախված գնահատման մեթոդից և տվյալներից։ Գնահատման տիրույթի ներքևի սահմանը 5.8×1011  արեգակի զանգված է (M☉):

2010 թ.-ին հալոյում գտնվող աստղերի տեսագծային արագությունների չափումները ցույց են տվել, որ 80 կիլոպարսեկ տիրույթում զանգվածը 7×1011 արեգակի զանգված (M☉): Ըստ 2014թ.-ի ուսումնասիրության Ծիր Կաթինի զանգվածը գնահատվում է մոտ 8.5×1011 Արեգակի զանգված (M☉), բայց սա միայն Անդրոմեդա գալակտիկայի զանգվածի կեսի չափ է։
Ծիր Կաթինի զանգվածի մեծ մասը թվում է թե մութ մատերիա է, անտեսանելի մատերիայի ձև, որը գրավիտացիոն ուժերով փոխազդում է սովորական` տեսանելի մատերիայի հետ։  Մութ մատերիան գրեթե հավասարաչափ է  տարածված Գալակտիկայի կենտրոնից 100 կիլոպարսեկ հեռավորության վրա։ Ըստ մաթեմատիկական մոդելի ենթադրվում է, որ մութ մատերիայի զանգվածը է 1-1.5×1012 Արեգակի զանգված է(M☉): Ծիր Կաթինում գտնվող բոլոր աստղերի ընդհանուր զանգվածը գնահատվում է 4.6×1010 M☉-ի և 6.43×1010 M☉-ի տիրույթում։ Աստղերից բացի կա նաև միջաստղային գազը կազմված 90% ջրածնից և 10% հելիումից։ Միջաստղային գազի զանգվածը Գալակտիկայի ամբողջ աստղերի զանվածի 10-15%-ն է։ Միջաստղային փոշին կազմում է գազի ընդհանուր զանգվածի 1%-ը։


== Պարունակությունը ==
Ծիր Կաթինը պարունակում է 100-400 մլրդ աստղ և ամենաքիչը այդչափ մոլորակ։ Համեմատության համար հարևան Անդրոմեդա գալակտիկան պարունակում է մեկ  տրիլիոն (1012) աստղ։ Հնարավոր է Ծիր Կաթինը կարող է պարունակել 10 մլն սպիտակ թզուկ,  1 մլրդ նեյտրոնային աստղ և 100 մլն աստղային սև խոռոչ։ Աստղերի միջև տարածությունը լցնում է գազը և փոշին, որը կոչվում է միջաստղային միջավայր։ 
Ծիր Կաթինում աստղային սկավառակը չունի կտրուկ եզրեր և եզրերում աստղեր բացակայում են։ Աստղերի կոնցենտրացիան Ծիր կաթինի կենտրոնից հեռանալիս նվազում է։ Գալակտիկայի հարթությունը  շրջապատված է սֆերիկ հալոյով և նրա մեջ գտնվող գնդաձև ասղակույտերով։ Ծիր Կաթինի  ինտեգրալ բացարձակ աստղային մեծությունը շուրջ -20.9 է։ 
Գրավիտացիոն միկրոլինզավորումը և մոլորակների տրանզիտ դիտումները ցույց են տալիս, որ Գալակտիկայում պետք է լինի այնքնան մոլորակ որքան կա աստղ։


== Կառուցվածք ==

Երկրից նայելիս Ծիր Կաթնի տեսքում առանձնանում են երկու տիրույթներ։ Անհամեմատ ուռուցիկ մասը ներկայացնում է Գալակտիկայի այն կենտրոնական տիրույթը, որի շուրջը պտտվում է ողջ համակարգը։ Հակադիր ուղղությամբ երևում է Ծիր Կաթնի ամենանոսր մասը, քանի որ այդ ուղղության վրա է գտնվում Գալակտիկայի սկավառակի մեզ ամենամոտ եզրը։ Այսինքն մեր դիտակետը գտնվում է Գալակտիկայում, բայց նրա կենտրոնից զգալիորեն շեղված դիրքում։ Գալակտիկայի տրամագիծը կազմում է 30 կպկ (100 000 լուսատարի)։ Պարունակում է մոտ 200 մլրդ աստղ։ Աստղերի հիմնական մասը բաշխված է Գալակտիկայի սկավառակի հարթության մեջ։ 2009 թ. տվյալներով, Գալակտիկայի զանգվածը՝ 3×10¹² Արեգակի զանգված։ Արեգակը գտնվում է կենտրոնից 10 կպկ հեռավորության վրա, որը Գալակտիկայի շառավղի 2/3-ն է։
Հետագայում ստացվել են ավելի մանրամասն փաստեր։ Պարզվեց, որ կենտրոնից հեռանալիս՝ աստղերի շարժման միջին արագությունը նախ կտրուկ աճում է, հետո մի փոքր նվազում, իսկ հետո որոշ տատանումներով դանդաղ աճում մինչև եզրը։ Արագությունների կախումը հեռավորությունից չէր կարող այլ կերպ լինել, քանի որ զանգվածը կուտակված չէ կենտրոնում։ Զանգվածի՝ ոչ սֆերիկ բաշխման պատճառով յուրաքանչյուր աստղի ձգում են սկավառակում պարուրաթևերի երկայնքով բաշխված մնացած բոլոր աստղերը։
Արեգակնային համակարգը շարժվում է ուղեծրով 250 կմ/վ արագությամբ։ Մեկ պտույտը Գալակտիկայի կենտրոնի շուրջը տևում է 250 մլն տարի։


=== Գալակտիկայի կենտրոնը ===
Արեգակը գալակտիկայի կենտրոնից գտնվում է 25000-28000 լուսատարի հեռավորության վրա։ Այս արժեքը գնահատվել է օգտագործելով երկրաչափական մեթոդներ կամ չափելով ընտրված աստղագիտական օբյեկտները, որոնք ծառայում են որպես հեռավորության չափման ստանդարտ մեթոդներ։ Ներքին մասին մի քանի կիլոպարսեկը (շուրջ 10000 լուսատարի շառավղով)  հին աստղերի խիտ կոնցենտրացիա է գրեթե գնդաձև տեսքով և կոչվում է բալջ (անգլ.՝ bulge)։
Գալակտիկայի կենտրոնը նշանավորվում է ինտենսիվ ռադիոճառագայթումով և կոչվում է Աղեղնավոր Ա (անգլ.՝ Sagittarius A): Մատերիայի շարժը գալակտիկայի կենտրոնի շուրջ ցույց է տալիս, որ Աղեղնավոր Ա – ում տեղակայված է զանգվածեղ, կոմպակտ օբյեկտ։ Այս զանգվածի կենտրոնացումը ամենալավը բացատրվում է որպես գերծանր զանգվածով սև խոռոչ, որի զանգվածը գնահատվում է 4․1-4․5 × 106 Արեգակի զանգված։ Գերծանր սև խոռոչի ակրեցիայի տեմպը գնահատվում է 1 × 10-5 Արեգակի զանգված։ Դիտումները ցույց են տալիս որ նորմալ գալակտիկաների մեծ մասի կենտրոնում տեղակայված է գերծանր սև խոռոչ։
2010 թ-ին Fermi տիեզերական գամմա դիտակով գրանցած տվյալները օգտագործելով, Ծիր Կաթինի միջուկի  հյուսիսային և հարավային կողմում  հայտնաբերվեցին բարձր էներգիաների ճառագայթմամբ երկու  հսկայական օղակներ։ Յուրաքանչյուր օղակի տրամագիծը մոտավորապես 25000 լուսատարի է։
Ավելի ուշ 2015թ հունվարի 5-ին ՆԱՍԱ-ն հաղորդեց Աղեղնավոր Ա-ից ռենտգենյան բռնկման մասին, որը 400 անգամ ավելի ուժեղ էր քան սովորաբար նկատվում է։ Ոչ սովորական իրադարձությունը միգուցե պատճառվել էր աստղակերպի՝ սև խոռոչի վրա, ընկնելուց կամ  Աղեղնավոր Ա-ում հոսող պլազմայում մագնիսական դաշտի գծերի խճճվելուց։


=== Պարույրաթևեր ===
Մեր Գալակտիկան պատկանում է պարուրաձև գալակտիկաների շարքին, այսինքն թևերը դասավորված են հարթության մեջ։ Սկավառակը սահմանափակված է գնդաձև ուղեծրերով։ Սկավառակը շրջապատված է հալոյով (հալո՝ լուսավոր պսակ լուսատուի շուրջը)։ Սկավառակի օբյեկտները խտանում են դեպի Գալակտիկայի հարթությունը, իսկ հալոյի օբյեկտները՝ դեպի կենտրոն։ Քանի որ մեր Արեգակնային համակարգը գտնվում է հենց այստեղ, դա հնարավորություն չի տալիս մեզ ավելի ճշգրիտ ուսումնասիրել Գալակտիկան։ Միջաստղային գազի նոր ուսումնասիրությունները վկայում են այն, որ մեր Գալակտիկայում կա երկու թև, որոնք սկսվում են Գալակտիկայի խորքերից։ Բացի դրանից, խորքերում կա ևս մի քանի թև, որոնք գնալով ճյուղավորվում են, և լավ տեսանելի են դառնում թթվածնային տիրույթում։
Գալակտիկայի ձողի գրավիտացիոն ազդեցությունից դուրս, միջաստղային միջավայրի և աստղերի կառուցվածքը Ծիր Կաթինի սկավառակում կազմված է չորս պարույրաձև թևերից։ Պարույրաձև թևերը պարունակում են բարձր խտությամբ միջաստղային գազ և փոշի քան Գալակտիկան միջինում, ինչպես նաև մեծ կոնցենտրացիայով աստղաառաջացման H II տիրույթներ և մոլեկուլային ամպեր and մոլեկուլային ամպեր.։
Ծիր Կաթինի պարույրաձև կառուցվածքը անորոշ է, և ներկայումս չկա  համաձայնություն դրանց բնույթի հետ կապված։ Կատարյալ լոգարիթմական սպիրալային ձևը միայն նկարագրում են հատկությունները Արեգակի շրջակայքում, որովհետև գալակտիկաները հիմնականում ունեն թևեր որոնք ճյուղավորվում են, միանում են և ունեն որոշ անհամաչափություն։ Արեգակի հնարավոր իրադարձությունների հաջորդականությունը Լոկալ թևում ընդգծում է այդ կետը և ցույց է տալիս որ նման հատկանիշները հավանաբար միակը չեն և գոյություն ունեն Ծիր Կաթինում ամենուր։ Պարույրաձև թևերի թեքության անկյունների գնահատականները ընկած են 7°-25° տիրույթում։ Ենթադրվում է որ կա չորս պարույրաձև թևեր և բոլորը սկսվում են Ծիր Կաթինի կենտրոնական մասի մոտից։ Դրանք անվանվում են հետևյալ ձևով (պարույրաթևերի դիրքերը ցուցադրված են նկարում)։

Երկու սպիրալաձև թևեր՝ Scutum–Centaurus-ը և Carina-Sagittarius-ը ունեն շոշափման կետեր Գալակտիկայի կենտրոնի շուրջ Արեգակի պտտման ուղեծրում։ Եթե այս թևերում աստղերի խտությունը լինի գերմեծ համեմատած Գալակտիկայի միջին աստղային խտության հետ, ապա դա կլիներ հայտնաբերելի շոշափման կետերի մոտակայքում աստղերը հաշվելով։ Երկու հետազոտություններ՝ մոտ ինֆրակարմիր տիրույթում, որը զգայուն է առաջին հերթին կարմիր հսկաների նկատմամբ, հայտնաբերվեց  կարմիր հսկաների կանխատեսված ավելցուկը  Scutum–Centaurus թևում։ Scutum–Centaurus թևը պարունակում է մոտ 30% ավելի շատ կարմիր հսկա քան կարելի էր սպասել սպիրալաձև թևի բացակայության դեպքում։ Այս դիտումները ակնարկում են, որ Ծիր Կաթինը ունի երկու գլխավոր աստղային թևեր՝ Perseus և Scutum–Centaurus թևերը։ Մյուս երկու թևերը պարունակում են գազի բայց ոչ ծեր աստղերի ավելցուկ։ 2013թ․-ի դեկտեմբերին աստղագետները հայտնաբերեցին, որ երիտասարդ աստղերի և աստղառաջացման տիրույթների բաշխվածությունը համնկնում է Ծիր Կաթինի չորս պարույրաթևով նկարագրությանը։ Այսպիսով Ծիր Կաթինը  ունի երկու պարույրաթև լի ծեր աստղերով և չորս պարույրաթև աստղաառաջացման տիրույթներով և երիտասրադ աստղերով։

Near 3 kpc Arm-ը հայտնաբերվել է 1950թ․-ին H I-ի 21 սմ գծի միջոցով։ Հայտնաբերվել է, որ այն ընդարձակվում է կենտրոնական բալջից (bulge) ավելի քան 50կմ/վ արագությամբ։Այն տեղակայված է Արեգակից մոտ 5․2 կպս և Գալակտիկայի կենտրոնից 3․3 կպս հեռավորության վրա։
Մոդելավորումը հրատարակված 2011 թ-ին ենթադրում է, որ Ծիր Կաթինը իր սպիրալային կառուցվածքը  ստացել է   Թզուկ Աղեղնավոր էլիպտական գալակտիկայի հետ անընդհատ բախումների արդյունքում։ 
Ենթադրվել է, որ Ծիր Կաթինը պարունակում է երկու սպիրալային նմուշ․ ներքին, որը ձևավավորվել է Sagittarius թևի կողմից և պտտվում է արագ և արտաքին, որը ձևավորվել է Carina և Perseus թևերի կողմից, որի պտտման արագությունը դանդաղ է։


== Ծանոթագրություններ ==