gov-civil-vilareal.ptMis on Linnutee mass?
>Kummaline asi astronoomias on see, et üks raskemaid asju kogu universumis on Linnutee galaktika.
See on nagu teaksite palju oma naabruskonnast, lähedalasuvast linnast ja isegi osariigist, kuid ei tea tegelikult oma maja kohta palju.
Ausalt öeldes on see nagu teie maja mõistmine, kuid teil ei lubata oma kapist lahkuda. Oleme Linnutees, kesklinnast umbes poole peal ja kõik, mida selle kohta õpime, õpime siit. Hea uudis on see, et meie, inimesed, oleme tõesti nutikad.
Leiutasime teleskoobid! Ja me arvasime, kuidas galaktikat erinevatel viisidel jälgida, ja saime teada, et see on spiraalsete kätega lame ketas, mis ümbritseb tähekujulist kera, ümbritseb tuuma, mille keskel on ilmatu suur must auk. Kogu asja ümbritseb ka tähtede halo. Meil on isegi korralikud numbrid selle kohta, kui suur on iga komponent ja isegi mass enamiku jaoks.
jumanji tere tulemast džungli reitingusse
Enamik… aga mitte kõik . Ketas, kühm ja tuum on kõik valmistatud sellest, mida me nimetame normaalseks aineks, aatomiteks ja elektronideks ning prootoniteks ja neutroniteks jms. Aastate jooksul oleme suutnud määrata nende komponentide massi, peamiselt seetõttu, et näeme neid ja mõõdame neid.
Kuid see halo on probleem. Selles on ka tavaline aine, enamasti tähtede kujul, kuid tõsiasi on see, et suurem osa sellest koosneb tumeaine , asju, mida me ei näe ja saame ainult järeldada.
Hea uudis on see, et tumeaine on endiselt mateeria ja see tähendab, et seda on mass ja seda tähendab, et sellel on gravitatsioon. Ja see tähendab (ma saan siin liiga palju, mis tähendab sügavale, kuid see on viimane), saame määrata selle massi selle järgi, kuidas selle gravitatsioon mõjutab teisi asju.
Ja halo sees on asju, mida me näeme, nimelt kerajad kobarad. Andmeid kombineerides Hubble'i kosmoseteleskoobist uute mõõtmistega, kasutades fenomenaalset Gaia observatooriumi, astronoomid on nüüd välja mõelnud Linnutee halo mass : See on 1.54 triljonit korda Päikese massist.
Seda on palju. See on suur galaktika! Aga lõbu on sees kuidas nad seda tegid .
Linnutee uusim kaart on näidatud kunstniku esituses. Päike asub otse galaktikakeskuse all, Orioni oja lähedal. Scutum-Centaurus käed pühkivad paremale ja kõrgemale, minnes keskelt tahapoole. Täheldatud maser asub peaaegu otse Päikese vastas keskusest S-C käes, 65 000 valgusaasta kaugusel. Krediit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
Näide: meie päikesesüsteemis on valdavalt suurim mass Päike. Kui mõõdate, kui kiiresti planeet tiirleb ümber Päikese, koos selle kaugusega, saate määrata Päikese massi (kuna planeedi orbiidi kiiruse määrab Päikese gravitatsioon, mis sõltub selle massist).
See on keerulisem galaktika jaoks, kus mass on laiali jaotatud, kuid põhimõte on sama. Isaac Newton näitas, et raskus, mida tunnete esemelt, on kogumass vahel sina ja see. Pole tähtis, kas Päike on väike punkt või täidab planeedi orbiidi, planeedi tunnetatav gravitatsioon on sama. Oluline on ainult planeedi orbiidi massiline sisemus.
Nii et see käib Linnutee kohta. Kui soovite saada Linnutee massi, peate märkama mõne väga kauge tiirleva objekti, seejärel mõõtma selle kiirust ümber galaktika, et arvutada kogu selle orbiidil olev galaktiline mass. See on üsna raske, sest kümnete tuhandete valgusaastate kaugusel asuv objekt võib karjuda läbi ruumi, kuid see on nii kaugel, et näiline liikumine on väike.
Aga: meil on tõesti head teleskoobid. Ja seda liikumist saab mõnikord mõõta.
Suurepärane kerakujuline klaster NGC 1466. Krediit: ESA / Hubble ja NASA
Sisenema kerajad klastrid . Need on sadade tuhandete või miljonite tähtede kogud, mida hoiab koos nende enda raskusjõud, ja need näevad välja nagu tarust tiirlevad sädelevad mesilased. Linnuteel on vähemalt 157 neist parvedest, mis kõik tiirlevad ümber galaktilise keskuse. Paljud on lähedal ja seega pole galaktika massi saamisest palju kasu (mida kaugemal, seda rohkem on orbiit ümbritsetud, seega parem), kuid paljud neist on tõesti väga kaugel.
Euroopa Kosmoseagentuuri vaatluskeskus Gaia oli loodud vaatlema üle miljardi tähe meie galaktikas ning määrama nende asukoha, värvid ja liikumise. See ei diskrimineeri; see vaatab kõiki tähti, mida saab, ja paljud neist on globaarides. See tähendab, et meil on paljude nende klastrite liikumine üle taeva. Koos nende valguse hoolika mõõtmisega et saada nende Doppleri nihe , mis annab meile nende klastrite kolmemõõtmelise kiiruse!
Animeeritud pilt, mis näitab kerakujulise klastri NGC 5466 (vasakul) liikumist, mida on näinud Hubble'i kosmoseteleskoop kümne aasta jooksul. Lähivõte (paremal) näitab tähti rühmana liikumas, kusjuures palju kaugemad taustgalaktikad paistavad paigal. Krediit: NASA, ESA ja S.T. Sohn ja J. DePasquale (STScI)
ingel number 1717 kaksikleek
Seda tööd teinud astronoomid kasutasid Gaia poolt mõõdetud 75 -st 34 sellist parve, mis sobisid vajaminevaga, ning nende kaugus ulatus galaktikakeskusest 6500 kuni peaaegu 70 000 valgusaasta kaugusele. Nad tegid seda ka Hubble'i poolt mõõdetud klastritega veelgi kaugemal (ligi 130 000 valgusaasta kaugusel). See lisas nende arvule veel 16.
Nad suutsid saada kõik vajaliku, et seejärel galaktika massi välja töötada. See pole ikka veel lihtne! Näiteks Gaia nähtud siseparved olid arvukamad ja seega said nad nendega paremat statistikat, kuid nad ei ole galaktika kogumassi saamiseks piisavalt kaugel; galaktiline halo ulatub neist mööda ja nad ei saa nendega oma massi mõõta. Hubble'i klastrid aitasid, kuid neid oli vähem, nii et statistika oli natuke keerulisem (kuigi nad said kahe erineva klastripopulatsiooni põhjal erinevaid kogumassi hinnanguid, jäid need kaks numbrit üksteise statistilise määramatuse piiresse, mis tähendab, et need on statistiliselt eristamatud).
Linnutee galaktika simulatsioon, mis on ümbritsetud kerakujuliste klammerdajatega, kasutades tegelikke asukohaandmeid. Krediit: ESA / Hubble, NASA, L. Road, M.Kormesser
Lõpuks pidid nad ekstrapoleerima need klastrid, arvestades seda, mida me halo kuju ja suuruse kohta teame, kuid jällegi olid saadud numbrid järjepidevad. Ausalt öeldes oli see 1,54 triljonit korda suurem kui Päikese mass. ebakindlusega +0,75 triljonit ja -0,44 triljonit ... seega võib see olla vahemikus 0,79 kuni 2,29 triljonit.
See asetab Linnutee universumi suurte galaktikate hulka (mida me teadsime). Paljud on suuremad, kuid enamik on palju väiksemad.
Miks siis seda teha? Kas on oluline, milline on meie kogumass?
Jah! Näiteks meie galaktika mass on oluline selle ümber tiirlevate satelliitide mõistmisel. Kahe suurima, suure ja väikese Magellani pilve käitumise üle on vaidlusi. Kas nad lõpuks kokku põrkavad? Kas nad tiirlevad tõesti meie ümber või lähevad lihtsalt mööda? Meie massil on selles oma osa.
Illustratsioon kosmilisest rongiõnnetusest: Linnutee/Andromeda galaktika kokkupõrge nelja miljardi aasta pärast. Krediit: NASA, ESA, Z. Levay ja R. van der Marel (STScI), T. Hallas ja A. Mellinger
Lõpuks põrkub meiega kokku Andromeda galaktika ( umbes 4,6 miljardi aasta jooksul ). Kuidas see juhtub, sõltub suuresti meie massist. Linnutee massi määramine räägib meile ka meie galaktika struktuurist ja isegi sellest, kuidas see mängib Universumi suuremahulist struktuuri. Ja see ütleb meile ka lihtsalt, kas meie galaktika on tüüpiline? Kas me oleme mõnes mõttes sarnased teiste galaktikatega, teistsugused? Kasutame mallina oma kohalikku ümbrust, et mõista, mis on väljaspool - olgu see siis meie maja sadade teiste naabruses või meie galaktika triljonite seas.
Muidugi, see on natuke parohiaalne, kuid see on hea koht alustamiseks. Ja nagu oleme ikka ja jälle leidnud, on Universumil võimalus kohandada meie esialgset väljavaadet, vähendada meie eelarvamusi ja tugevdada meie väärtust kosmoses valitseva mitmekesisuse suhtes.
Olen alati tundnud, et hoolimata universumi külmast ja hoolimatust käitumisest üldiselt, on see sügav õppetund, mida saan oma elus kasutada. Võib -olla saate ka.
