gov-civil-vilareal.ptKokia yra Paukščių Tako masė?
>Keistas dalykas astronomijoje yra tas, kad vienas sunkiausiai suprantamų dalykų visoje Visatoje yra Paukščių Tako galaktika.
Tai panašu į tai, kad žinai daug apie savo apylinkes, netoliese esantį miestą ir net savo valstiją, bet iš tikrųjų nelabai žinai apie savo namus.
Teisybės dėlei, tai tarsi bandymas suprasti savo namus, bet neleidžiama išeiti iš spintos. Mes esame Paukščių tako viduje, įstrigę maždaug per pusę nuo centro, ir viską, ką apie tai sužinome, mes mokomės čia. Geros naujienos yra tai, kad mes, žmonės, esame tikrai protingi.
Mes išradome teleskopus! Ir mes supratome, kaip stebėti galaktiką įvairiais būdais, ir sužinojome, kad tai plokščias diskas su spiralinėmis rankomis, supantis išpūstą žvaigždžių sferą, supantis branduolį, kurio centre yra didžiulė juoda skylė. Taip pat aplinkui yra žvaigždžių aureolė. Turime net padorų skaičių apie kiekvieno komponento dydį ir net masę.
Dauguma ... bet ne visi . Diskas, išsipūtimas ir branduolys yra pagaminti iš to, ką mes vadiname normalia medžiaga, atomais ir elektronais, protonais ir neutronais ir panašiai. Per daugelį metų mums pavyko nustatyti šių komponentų masę, daugiausia todėl, kad galime juos pamatyti ir išmatuoti.
Tačiau ta aureolė yra problema. Jame taip pat yra įprastos medžiagos, dažniausiai žvaigždžių pavidalo, tačiau faktas yra tai, kad didžiąją dalį jos sudaro Juodoji medžiaga , dalykų, kurių nematome ir galime tik numanyti.
Geros naujienos yra tai, kad tamsi materija vis dar yra materija, o tai reiškia, kad ji turi masė , ir kad reiškia, kad turi gravitaciją. Ir tai reiškia (man gali būti per daug, kas reiškia giliai, bet tai paskutinis), mes galime nustatyti jo masę pagal tai, kaip jo gravitacija veikia kitus daiktus jo viduje.
Aureolės viduje yra daiktų, kuriuos galime pamatyti, būtent rutulinės sankaupos. Sujungus duomenis iš Hablo kosminio teleskopo su naujais matavimais, naudojant fenomenalią Gajos observatoriją, astronomai dabar išsiaiškino Paukščių Tako aureolės masę : Tai 1.54 trilijonų kartų didesnė už Saulės masę.
ar mano buvęs vaikinas manęs pasiilgo
Tai yra daug. Tai didelė galaktika! Bet linksmybės tvyro kaip jie tai padarė .
Naujausias Paukščių Tako žemėlapis rodomas menininko atvaizde. Saulė yra tiesiai žemiau galaktikos centro, netoli Oriono atramos. „Scutum-Centaurus“ rankos nuslenka į dešinę ir aukščiau, eidamos už centro į tolimąją pusę. Stebėtas maseris yra beveik priešais Saulę nuo centro S-C rankoje, 65 000 šviesmečių atstumu. Kreditas: NASA/JPL-Caltech/R. „Hurt“ (SSC/„Caltech“)
Pavyzdys: mūsų Saulės sistemoje didžiausia masė yra Saulė. Jei išmatuosite, kaip greitai planeta skrieja aplink Saulę, kartu su jos atstumu, galite nustatyti Saulės masę (nes planetos orbitos greitį lemia Saulės trauka, kuri priklauso nuo jos masės).
Tai sudėtingiau galaktikai, kur masė yra labiau paskirstyta, tačiau principas yra tas pats. Izaokas Niutonas parodė, kad gravitacija, kurią jaučiate nuo objekto, yra visa masė tarp tu ir tai. Nesvarbu, ar Saulė yra mažas taškas, ar užpildo planetos orbitą, planetos juntama gravitacija yra ta pati. Svarbu tik masinis planetos orbitos interjeras.
Taigi tai tinka Paukščių takui. Jei norite gauti Paukščių Tako masę, turite pastebėti labai toli skriejantį objektą, tada išmatuokite jo greitį aplink galaktiką, kad apskaičiuotumėte visą galaktikos masę jos orbitoje. Tai gana sunku, nes per dešimtis tūkstančių šviesmečių esantis objektas gali rėkti per erdvę, tačiau jis yra taip toli, kad matomas judesys yra mažas.
Bet: mes turime tikrai gerus teleskopus. Ir tą judesį kartais galima išmatuoti.
Įspūdingas rutulinis klasteris NGC 1466. Kreditas: ESA / Hablas ir NASA
Įveskite rutulinės sankaupos . Tai yra šimtų tūkstančių ar milijonų žvaigždžių kolekcijos, kurias laiko kartu jų gravitacija, ir jos atrodo kaip putojančios bitės, skriejančios aplink avilį. Paukščių Takas turi mažiausiai 157 šias grupes, visos skrieja aplink galaktikos centrą. Daugelis yra netoliese, todėl nėra daug naudos gavus galaktikos masę (kuo toliau, tuo daugiau orbita yra uždengta, taigi geriau), tačiau nemažai jų yra labai toli.
Europos kosmoso agentūros observatorija „Gaia“ buvo sukurta siekiant pažvelgti į daugiau nei milijardą mūsų galaktikos žvaigždžių ir nustatyti jų padėtį, spalvas ir judėjimą. Tai nediskriminuoja; jis žiūri į kiekvieną žvaigždę, kurią gali, ir daugelis jų yra rutuliuose. Tai reiškia, kad daugelio šių grupių judėjimas danguje vyksta. Kartu su kruopščiu jų šviesos matavimu kad gautų jų Doplerio poslinkį , tai suteikia mums trimatį tų grupių greitį!
Animacinis vaizdas, rodantis rutulinio spiečiaus NGC 5466 (kairėje) judėjimą, kurį Hablo kosminis teleskopas matė per dešimt metų. Iš arti (dešinėje) matyti, kaip žvaigždės juda kaip grupė, kur daug tolimesnės foninės galaktikos atrodo nejudančios. Kreditas: NASA, ESA ir S.T. Sohn ir J. DePasquale (STScI)
Šį darbą atlikę astronomai panaudojo 34 tokius spiečius iš 75, kuriuos matavo Gaia, ir kurie atitiko tai, ko jiems reikėjo, ir jie buvo nuo 6500 iki beveik 70 000 šviesmečių atstumu nuo galaktikos centro. Jie taip pat tai padarė su grupėmis, esančiomis dar toliau (iki beveik 130 000 šviesmečių), matuojamų Hablo. Tai padidino jų skaičių dar 16.
Jie sugebėjo gauti viską, ko reikia, kad galėtų išsiaiškinti galaktikos masę. Vis dėlto tai nėra lengva! Pavyzdžiui, vidinių spiečių, kuriuos matė Gaia, buvo daugiau, todėl jie su jais gavo geresnę statistiką, tačiau jie nėra pakankamai toli, kad gautų visą galaktikos masę; galaktikos aureolė driekiasi pro juos ir jie negali išmatuoti jų masės. Hablo grupės padėjo, tačiau jų buvo mažiau, todėl statistika buvo šiek tiek sudėtingesnė (nors jie gavo skirtingus bendros masės įvertinimus, naudodamiesi dviem skirtingomis grupių populiacijomis, du skaičiai atitiko vienas kito statistinį neapibrėžtumą, o tai reiškia, kad statistiškai nesiskiria).
Paukščių tako galaktikos, apsuptos rutuliškų kliterių, modeliavimas, naudojant faktinius padėties duomenis. Kreditas: ESA / Hablas, NASA, L. Road, M.Kormesser
Galų gale jie turėjo ekstrapoliuoti praeities grupes, atsižvelgdami į tai, ką žinome apie aureolės formą ir dydį, tačiau vėlgi jų gauti skaičiai buvo nuoseklūs. Teisybės dėlei, jie gavo 1,54 trilijono kartų didesnę Saulės masę, su netikrumu nuo +0,75 trilijono iki -0,44 trilijono… taigi tai gali būti nuo 0,79 iki 2,29 trilijono.
Taip Paukščių takas patenka tarp didžiųjų Visatos galaktikų (kurias mes žinojome). Daugelis jų yra didesni, tačiau dauguma yra daug mažesni.
Taigi kodėl tai daryti? Ar svarbu, kokia yra mūsų bendra masė?
Taip! Pavyzdžiui, mūsų galaktikos masė yra svarbi norint suprasti aplink ją skriejančius palydovus. Yra ginčų dėl dviejų didžiausių, Didžiųjų ir Mažųjų Magelano debesų elgesio. Ar jie galų gale susidurs? Ar jie tikrai skrieja aplink mus ar tiesiog praeina pro šalį? Tam įtakos turi mūsų masė.
Kosminio traukinio avarijos iliustracija: Paukščių tako/Andromedos galaktikos susidūrimas, po keturių milijardų metų. Kreditas: NASA, ESA, Z. Levay ir R. van der Marel (STScI), T. Hallas ir A. Mellinger
Galų gale Andromedos galaktika susidurs su mumis ( per maždaug 4,6 milijardo metų ). Kaip tai atsitiks, labai priklauso nuo mūsų masės. Paukščių tako masinis nustatymas taip pat pasakoja apie mūsų galaktikos struktūrą ir net apie tai, kaip ji įtraukiama į didesnę Visatos struktūrą. Ir tai taip pat mums sako, pakankamai paprasta, ar mūsų galaktika yra tipiška? Ar tam tikra prasme esame panašūs į kitas galaktikas, kitais - kitokias? Mes naudojame savo vietinę aplinką kaip šabloną, kad suprastume, kas yra anapus - ar tai būtų mūsų namas šimtų kitų kaimynystėje, ar mūsų galaktika tarp trilijonų.
Žinoma, tai šiek tiek parapijiška, tačiau tai gera vieta pradėti. Ir kaip mes ne kartą nustatėme, Visata turi būdą, kaip pakoreguoti mūsų pradinį požiūrį, sumažinti mūsų išankstines nuostatas ir sustiprinti mūsų vertinimą apie įvairovę kosmose.
Visada jaučiau, kad, nepaisant šalto ir nerūpestingo Visatos elgesio apskritai, tai yra gili pamoka, kurią galiu panaudoti savo gyvenime. Gal ir tu gali.
