gov-civil-vilareal.ptHvor ligger solen i Melkeveien?
>Jeg får e -post. Mesteparten av tiden er det folk som stiller et eller to spørsmål som er Google-kompatible (hint hint), og noen ganger er det et spørsmål jeg må grave litt rundt for å svare. Jeg liker dem, fordi det betyr at jeg får lære en ting.
I dette tilfellet, Bad Reader Joshua Brown, handlet det om solens plassering i galaksen. Ikke hvor langt vi er fra sentrum, som vi kjenner ganske godt nå (ca 26.700 lysår), men hvor langt vi er fra mellomfly av galaksen. Våre galaksen Melkeveien er en flat disk på 100.000 lysår eller så på tvers, men den er også omtrent 2000 lysår tykk. Den faktiske tykkelsen er vanskelig å definere, siden stjernene ganske forsvinner når du går opp (eller ned) fra disken, som om jordens atmosfære tynnes ut når du øker høyden. Hvor tykk den er, avhenger også av hva du måler!
Et infrarødt bilde av galaksen fra hele himmelen ble omformet slik at galaksens flatskive går rett gjennom midten, og senteret er det galaktiske senteret. Vi er inne i galaksen, så dette bildet er som å se tilbake mot galaksens sentrum, med disken som strekker seg bak oss. Galaktisk nord er oppe, og midtflyet skjærer nøyaktig halvveis gjennom disken. Kreditt: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF
Det er faktisk to disker til galaksen: a tykk disk og a tynn disk , med den tynne skiven midt i den tykke. Tenk deg at galaksen er en to-lags kake med frosting mellom lagene. Frostingen er den tynne skiven, og kakesvampen er den tykke. Hvis de to svampelagene er nøyaktig samme høyde, vil det galaktiske midtplanet skjære horisontalt nøyaktig gjennom midten av frostlaget mellom dem. For å gi deg en følelse av skala, hvis kaken er 10 cm høy (tykkelsen fra topp til bunn på den tykke skiven), ville kaken i seg selv være en sirkel på 5 meter i diameter for å skalere med Melkeveien! Det er en veldig bred, flat kake. Frostlaget i midten som representerer den tynne skiven vil være omtrent 4 cm tykt, som er et tykt frostingslag!).
På denne skalaen vil solen også være 1,3 meter fra sentrum, omtrent halvveis fra sentrum til kanten.
Men hvor er det vertikalt i kaken? Midt i midten av det frostingslaget, eller av litt opp eller ned?
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)
Det tallet har vært vanskelig å fastslå. Men i 2016 undersøkte et par astronomer å finne ut galaksenes orientering i verdensrommet. Hvis det er en flat disk, peker aksen til den platen til et bestemt sted på himmelen. Målet deres var å finne det stedet , men som et biprodukt fikk de også en måling av Solens forskyvning fra midtflyet. Resultatet deres er at vi er omtrent 55 lysår nord for det flyet ('nord' er mot galaktisk nord , som er i stjernebildet Coma Berenices). Anslaget deres har imidlertid en stor usikkerhet på omtrent 16 lysår, men selv med det er vi sikkert nord for mellomflyet.
De målte dette ved faktisk å måle retningen til den nordlige galaktiske polen! De brukte en haug med forskjellige 'sporstoffer' for disken, objekter eller grupper av objekter som sporer formen på Melkeveiens disk. De ser deretter på fordelingen av disse objektene over disken, slik at det definerer planet til selve galaksen. Når de har det, kan de deretter bruke litt geometri for å finne polen til det planet (tenk på det som retningen som planet vender mot).
De gjør dette på to måter: Den ene er 'ubegrenset', der de bare bruker sporene for å få geometrien. Den andre veien er 'begrenset', der de tvinger galaksens sentrum til å være stedet for vårt sentrale supermassive sorte hull, Sgr A*. Disse to metodene gir litt forskjellige svar, som de tilskriver at Solen ikke er akkurat midt på platens plan. Når de redegjør for det, får de 55 lysårstall.
En skjematisk oversikt over solens vei rundt Melkeveien når den bobber opp og ned ut av det galaktiske planet i flere titalls lysår. Omfanget av den vertikale bevegelsen er sterkt overdrevet. Kreditt: Chris Setter / Phil Plait
Coooool. Forresten, kretser solen i midten av galaksen (kalt galaktisk år og noen ganger kosmisk år ) hvert par hundre millioner jordår , men når den gjør det, bobber den opp og ned med hensyn til disken! Når den er over diskens midtplan, trekker tyngdekraften til milliardene av kombinerte stjerner den ned, så den faller ned igjen, passerer gjennom midtplanet, og faller deretter til noen titalls lysår under disken, som deretter trekker den opp, og prosessen gjentar seg. Akkurat nå vi er fortsatt på vei opp . Syklusen tar omtrent 60 millioner år å fullføre en gang.
Så, der går du! Jeg visste at vi ikke var i mellomflyet, men jeg visste ikke hvor mye vi hadde fri, eller hvordan det ble målt. Nå gjør jeg det. Forhåpentligvis gjør du det nå også.
Min takk til Joshua Samuel Brown ( @josambro på Twitter) for å stille spørsmålet i utgangspunktet!
Rettelse (2. oktober 2019): Å få tykkelsen på de tynne og tykke skivene er litt vanskelig; tallene jeg opprinnelig brukte var for små. The Swinburne Astronomy online course viser dem som å ha skalahøyder på henholdsvis 400 og 1000 lysår, som høres omtrent riktig ut for meg. 'Skala høyder' er en hel boks med ormer som skal åpnes her, men hvis du har noe som blir tynnere eller mindre tett med høyden (som jordens atmosfære), er skalahøyden der dens tetthet synker med en faktor 1/e, hvor e er grunnlaget for den naturlige logaritmen, omtrent 2,7. Så ja, det er litt komplisert. Så kaken er en analogi, men den er solid, så den fungerer ikke veldig bra når du graver i detaljene (som er sant for alle analogier). Poenget: Den tykke skiven er tykkere enn den tynne skiven, og kaken er virkelig bred i forhold til begge deler!
