gov-civil-vilareal.ptHva er massen av Melkeveien?
>En merkelig ting om astronomi er at en av de vanskeligste tingene i hele universet å forstå er Melkeveien.
hvorfor menn kommer tilbake måneder senere
Det er som å vite mye om nabolaget ditt, byen i nærheten og til og med staten din, men egentlig ikke vite så mye om ditt eget hus.
For å være rettferdig er det som å prøve å forstå huset ditt, men ikke få lov til å forlate skapet ditt. Vi er inne i Melkeveien, fast omtrent halvveis fra sentrum, og alt vi lærer om det lærer vi av akkurat her. Den gode nyheten er at vi mennesker er veldig, veldig flinke.
Vi fant opp teleskoper! Og vi fant ut hvordan vi kan observere galaksen på forskjellige måter, og vi lærte at det er en flat skive med spiralarmer, som omgir en svær stjernekule, som omgir en kjerne med et stort stort svart hull i midten. Det er også en glorie av stjerner som omgir det hele. Vi har til og med anstendig tall på hvor stor hver komponent er, og til og med massen for det meste.
De fleste ... men ikke alle . Disken, bulen og kjernen er alle laget av det vi kaller normal materie, atomer og elektroner og protoner og nøytroner og sånt. Gjennom årene har vi vært i stand til å bestemme massen av disse komponentene, hovedsakelig fordi vi kan se dem og måle dem.
Men den glorien er et problem. Den har også normal materie i seg, hovedsakelig i form av stjerner, men faktum er at flertallet består av mørk materie , ting vi ikke kan se, og kan bare slutte.
Den gode nyheten er at mørk materie fortsatt er materie, og det betyr at den har det masse , og at betyr at den har tyngdekraften. Og det betyr (jeg kan få for mange som betyr dypt her, men det er den siste) vi kan bestemme massen av hvordan tyngdekraften påvirker andre ting inne i den.
Og det er ting inne i glorie vi kan se, nemlig kuleklynger. Ved å kombinere data fra Hubble -romteleskopet med nye målinger ved hjelp av det fenomenale Gaia -observatoriet, astronomer har nå funnet ut massen av Melkeveiens glorie : Det er 1,54 billioner ganger solens masse.
Det er mye. Det er en stor galakse! Men moroa er inne hvordan de gjorde dette .
Det mest aktuelle kartet over Melkeveien er vist i en kunstners representasjon. Solen er rett under det galaktiske sentrum, i nærheten av Orion Spur. Scutum-Centaurus-armene feier ut til høyre og over, går bak midten til den andre siden. Maser observert er nesten rett overfor Solen fra sentrum i S-C-armen, 65 000 lysår unna. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
Et eksempel: I vårt solsystem er den overveldende største massen Solen. Hvis du måler hvor fort en planet går i bane rundt solen, kombinert med dens avstand, kan du bestemme solens masse (fordi planetens banehastighet bestemmes av solens tyngdekraft, som avhenger av dens masse).
Det er mer komplisert for galaksen, hvor massen er mer spredt, men prinsippet er det samme. Isaac Newton viste at tyngdekraften du føler fra et objekt er den totale massen mellom du og det. Det spiller ingen rolle om Solen er et tenåringspunkt eller fyller planetens bane, tyngdekraften som planeten føler er den samme. Bare masseinteriøret til planetens bane er viktig.
Så det gjelder for Melkeveien. Hvis du vil få massen til Melkeveien, må du oppdage et meget fjerntliggende baneobjekt, og måle hastigheten rundt galaksen for å beregne all galaktisk masse inne i bane. Dette er ganske vanskelig, fordi et objekt titusenvis av lysår unna kan skrike gjennom rommet, men det er så langt unna at den tilsynelatende bevegelsen er liten.
Men: Vi har virkelig gode teleskoper. Og den bevegelsen kan noen ganger måles.
Den spektakulære kuleklyngen NGC 1466. Kreditt: ESA / Hubble og NASA
emmet oter sin kanne band julebok
Tast inn kuleklynger . Dette er samlinger av hundretusener eller millioner av stjerner holdt sammen av deres egen tyngdekraft, og de ser ut som glitrende bier som sirkler rundt en bikube. Melkeveien har minst 157 av disse klyngene, som alle går i bane rundt det galaktiske senteret. Mange er i nærheten, og det er ikke særlig nyttig for å få galaksenes masse (jo mer fjernt, jo mer er omsluttet av bane, så jo bedre), men ganske mange er veldig langt unna.
Det europeiske romfartsorganisasjonens observatorium Gaia ble designet for å se på over en milliard stjerner i galaksen vår, og bestemme deres posisjon, farger og bevegelse. Det diskriminerer ikke; den ser på hver stjerne den kan, og mange av dem er i globularer. Det betyr at vi har bevegelsen over himmelen til mange av disse klyngene. Kombinert med nøye målinger av lyset deres for å få Doppler -skiftet sitt , som gir oss en tredimensjonal hastighet på disse klyngene!
Et animert bilde som viser bevegelsen til den kuleklyngen NGC 5466 (til venstre) sett av Hubble romteleskop over ti år. Nærbildet (til høyre) viser stjernene som beveger seg som en gruppe med mye mer fjerne bakgrunnsgalakser som ser stasjonære ut. Kreditt: NASA, ESA og S.T. Sohn og J. DePasquale (STScI)
Astronomene som utførte dette arbeidet brukte 34 slike klynger av 75 målt av Gaia som passet det de trengte, og de varierte i avstand fra 6500 til nesten 70 000 lysår unna det galaktiske sentrum. De gjorde dette også med klynger enda lenger unna (ut til nesten 130 000 lysår) målt av Hubble. Det har lagt 16 flere til.
De klarte å få alt de trengte for deretter å regne ut massen av galaksen. Det er likevel ikke lett! For eksempel var de indre klyngene sett av Gaia flere, og derfor fikk de bedre statistikk med seg, men de er ikke langt nok til å få den totale massen av galaksen; den galaktiske glorie strekker seg forbi dem, og de kan ikke måle massen med dem. Hubble -klyngene hjalp, men det var færre av dem, så statistikken var litt dicier (selv om de fikk forskjellige totale masseestimater ved å bruke de to forskjellige klyngepopulasjonene, var de to tallene innenfor den statistiske usikkerheten til hverandre, noe som betyr at de kan ikke skilles statistisk).
En simulering av Melkeveis -galaksen omgitt av kulekluter, ved hjelp av faktiske posisjonsdata. Kreditt: ESA / Hubble, NASA, L. Road, M.Kormesser
Til slutt måtte de ekstrapolere ut forbi disse klyngene gitt det vi vet om haloens form og størrelse, men igjen var tallene de fikk konsekvente. For å være rettferdig, var det 1,54 billioner ganger solens masse, med en usikkerhet på +0,75 billioner og -0,44 billioner ... så det kan være alt mellom 0,79 og 2,29 billioner.
Dette plasserer Melkeveien blant de store galakser i universet (som vi kjente). Mange er større, men de fleste er mye mindre.
hva er Henrys bok vurdert
Så hvorfor gjøre dette? Spiller det noen rolle hva vår totale masse er?
Ja! For eksempel er massen av galaksen vår viktig for å forstå satellittene som går i bane rundt den. Det er noen argumenter om oppførselen til de to største, de store og små magellanske skyene. Vil de til slutt kollidere? Er de virkelig i bane rundt oss eller går de bare forbi? Massen vår spiller en rolle i det.
Illustrasjon av et kosmisk togvrak: Melkeveien/Andromeda galakse kollisjon, fire milliarder år fra nå. Kreditt: NASA, ESA, Z. Levay og R. van der Marel (STScI), T. Hallas og A. Mellinger
Etter hvert vil Andromeda -galaksen kollidere med oss ( på omtrent 4,6 milliarder år ). Hvordan det skjer avhenger veldig av massen vår. Massebestemmelsen til Melkeveien forteller oss også om strukturen i galaksen vår, og til og med hvordan den spiller inn i universets større struktur. Og den forteller oss, ganske enkelt, om galaksen vår er typisk? Er vi som andre galakser på noen måter, annerledes på andre? Vi bruker våre lokale omgivelser som en mal for å forstå hva som ligger utenfor - enten det er huset vårt i et nabolag med hundrevis av andre eller vår galakse blant billioner.
Det er litt parochialt, men det er et godt sted å starte. Og som vi har funnet igjen og igjen, har universet en måte å justere våre første utsikter på, redusere våre fordommer og styrke vår forståelse av mangfold i kosmos.
Jeg har alltid følt at til tross for den kalde og uforsiktige oppførselen til universet for øvrig, det er en dyp leksjon jeg kan bruke i mitt eget liv. Kanskje du også kan.
