gov-civil-vilareal.ptMikä on Linnunradan massa?
>Outo asia tähtitieteessä on se, että yksi maailmankaikkeuden vaikeimmista asioista on Linnunradan galaksi.
kirja-arvostelu: tappaa pilkkaaja
Se on kuin tietäisi paljon naapurustosta, lähikaupungista ja jopa osavaltiostasi, mutta ei oikeastaan tietäisi paljon omasta talostaan.
Ollakseni oikeudenmukainen, se on kuin yrittäisi ymmärtää kotiasi, mutta ei saa poistua kaapistasi. Olemme Linnunradan sisällä, jumissa noin puolivälissä keskustasta, ja kaiken, mitä opimme siitä, opimme täältä. Hyvä uutinen on, että me ihmiset olemme todella, todella fiksuja.
Keksimme teleskoopit! Ja keksimme kuinka tarkkailla galaksia eri tavoilla, ja saimme tietää, että se on litteä kiekko, jossa on spiraalivarsit, joka ympäröi tähkäistä tähtipalloa ja ympäröi ydintä, jonka keskellä on mahtava musta aukko. Koko ympärillä on myös tähtien halo. Meillä on jopa kunnolliset luvut siitä, kuinka suuri jokainen komponentti on, ja jopa massa suurimmalle osalle.
Suurin osa… mutta ei kaikki . Levy, pullistuma ja ydin koostuvat normaalista aineesta, atomeista ja elektroneista, protoneista ja neutroneista ja vastaavista. Vuosien mittaan olemme pystyneet määrittämään näiden komponenttien massan, lähinnä siksi, että voimme nähdä ne ja mitata ne.
Mutta se halo on ongelma. Siinä on myös normaaliaine, lähinnä tähtien muodossa, mutta tosiasia on, että suurin osa siitä koostuu pimeä aine asioita, joita emme voi nähdä ja voimme vain päätellä.
Hyvä uutinen on, että pimeä aine on edelleen ainetta, ja se tarkoittaa sitä massa- ja että eli sillä on painovoima. Ja se tarkoittaa (saatan saada liikaa, mikä tarkoittaa syvällä täällä, mutta se on viimeinen), voimme määrittää sen massan sen perusteella, miten sen painovoima vaikuttaa muihin sen sisällä oleviin tavaroihin.
Ja haloon sisällä on tavaraa, jonka voimme nähdä, nimittäin pallomaisia klustereita. Yhdistämällä tiedot Hubble -avaruusteleskoopista uusilla mittauksilla ilmiömäisen Gaian observatorion avulla, tähtitieteilijät ovat nyt selvittäneet Linnunradan halon massan : Se on 1.54 biljoonaa kertaa Auringon massa.
Se on paljon. Se on iso galaksi! Mutta hauskaa on miten he tekivät tämän .
Linnunradan uusin kartta näkyy taiteilijan esityksessä. Aurinko on suoraan galaktisen keskuksen alapuolella, lähellä Orion Spuria. Scutum-Centaurus-käsivarret pyyhkäisevät oikealle ja ylöspäin, menemällä keskikohdan taakse. Havaittu maser on lähes suoraan aurinkoa vastapäätä S-C-käsivarren keskustasta, 65 000 valovuoden päässä. Luotto: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
laulu jään ja tulen arvosteluista
Esimerkki: Aurinkokunnassamme ylivoimaisesti suurin massa on aurinko. Jos mittaat kuinka nopeasti planeetta kiertää Auringon ja sen etäisyyden, voit määrittää Auringon massan (koska planeetan kiertonopeus määräytyy Auringon painovoiman mukaan, joka riippuu sen massasta).
Se on monimutkaisempaa galaksille, jossa massa on hajallaan, mutta periaate on sama. Isaac Newton osoitti, että kohteen painovoima on kokonaismassa välillä sinä ja se. Sillä ei ole väliä, onko Aurinko pieni kohta vai täyttääkö planeetan kiertoradan, planeetan tuntema painovoima on sama. Vain massan sisäpuolella planeetan kiertoradalla on merkitystä.
Joten se koskee Linnunrataa. Jos haluat saada Linnunradan massan, sinun on havaittava jokin hyvin kaukana kiertävä esine ja mitattava sen nopeus galaksin ympärillä, jotta voit laskea koko sen kiertoradalla olevan galaktisen massan. Tämä on melko vaikeaa, koska kymmenien tuhansien valovuoden päässä oleva esine voi huutaa avaruuden läpi, mutta se on niin kaukana, että näennäinen liike on pieni.
Mutta: Meillä on todella hyvät teleskoopit. Ja liike voidaan joskus mitata.
Upea pallomainen klusteri NGC 1466. Luotto: ESA / Hubble ja NASA
Tulla sisään pallomaisia klustereita . Nämä ovat satoja tuhansia tai miljoonia tähtiä sisältäviä kokoelmia, joita oma painovoimansa pitää yhdessä, ja ne näyttävät kuohuviiniltä, jotka kiertävät pesää. Linnunradalla on ainakin 157 näistä klustereista, jotka kaikki kiertävät galaktista keskustaa. Monet ovat lähellä, joten galaksin massan saamisesta ei ole paljon hyötyä (mitä kauempana, sitä enemmän kiertorata sulkee, joten parempi), mutta monet ovat todella kaukana.
Euroopan avaruusjärjestön Gaia -observatorio on suunniteltu katsomaan yli miljardia galaksimme tähteä ja määrittämään niiden sijainti, värit ja liike. Se ei syrji; se katsoo kaikkia tähtiä, joita se voi, ja monet niistä ovat globaareissa. Tämä tarkoittaa, että meillä on liike monien näiden klustereiden taivaalla. Yhdistettynä niiden valon huolellisiin mittauksiin saadakseen Doppler -siirtymän , joka antaa meille kolmiulotteisen nopeuden näistä klustereista!
Animoitu kuva, joka näyttää pallomaisen klusterin NGC 5466 (vasemmalla) liikkeen, jonka Hubble -avaruusteleskooppi on nähnyt kymmenen vuoden aikana. Lähikuvassa (oikealla) tähdet liikkuvat ryhmänä ja paljon kauempana olevat taustagalaksit näkyvät paikallaan. Luotto: NASA, ESA ja S.T. Sohn ja J.Depasquale (STScI)
Tämän työn suorittaneet tähtitieteilijät käyttivät 34 tällaista Gaian mittaamaa 75: tä ryhmää, jotka sopivat siihen, mitä he tarvitsivat, ja ne olivat etäisyydellä 6500 - lähes 70 000 valovuoden päässä galaktisesta keskuksesta. He tekivät tämän myös Hubblen mittaamilla klustereilla vielä kauempana (lähes 130 000 valovuoden ajan). Tämä lisäsi heidän lukumääräänsä 16 lisää.
He pystyivät saamaan kaiken tarvitsemansa galaksin massan laskemiseksi. Ei se silti helppoa ole! Esimerkiksi Gaian näkemiä sisäisiä klustereita oli enemmän, joten he saivat parempia tilastoja heidän kanssaan, mutta ne eivät ole tarpeeksi kaukana galaksin kokonaismassan saamiseksi; galaktinen halo ulottuu heidän ohitseen, eivätkä he voi mitata sen massaa heidän kanssaan. Hubble -klusterit auttoivat, mutta niitä oli vähemmän, joten tilastot olivat hieman monimutkaisempia (vaikka he saivat erilaisia kokonaismassa -arvioita käyttämällä kahta eri klusteripopulaatiota, nämä kaksi lukua olivat toistensa tilastollisen epävarmuuden rajoissa, mikä tarkoittaa, että ne on tilastollisesti erottamattomia).
Simulaatio Linnunradan galaksista, jota ympäröivät pallomaiset välittäjät, käyttäen todellisia sijaintitietoja. Luotto: ESA / Hubble, NASA, L. Road, M.Kormesser
maailma rakastaa tarotia
Lopulta heidän täytyi ekstrapoloida näiden klustereiden ohi, ottaen huomioon sen, mitä tiedämme halon muodosta ja koosta, mutta saamamme luvut olivat jälleen johdonmukaisia. Ollakseni rehellinen, he saivat 1,54 biljoonaa kertaa Auringon massaa, epävarmuudella +0,75 biljoonaa ja -0,44 biljoonaa… joten se voi olla mitä tahansa 0,79–2,29 biljoonan välillä.
Tämä asettaa Linnunradan maailmankaikkeuden suurten galaksien joukkoon (jonka tiesimme). Monet ovat suurempia, mutta useimmat ovat paljon pienempiä.
Joten miksi tehdä tämä? Onko sillä väliä, mikä on kokonaismassa?
tuleeko hän takaisin luokseni eron jälkeen
Joo! Esimerkiksi galaksimme massa on tärkeä ymmärtämään sitä kiertäviä satelliitteja. Kahden suurimman, suuren ja pienen Magellanin pilven käyttäytymisestä on kiistanalaista. Törmäävätkö ne lopulta? Kiertävätkö ne todella meitä vai kulkevatko ohi? Massamme vaikuttaa siihen.
Kuva kosmisesta junaonnettomuudesta: Linnunradan/Andromedan galaksin törmäys neljän miljardin vuoden kuluttua. Luotto: NASA, ESA, Z. Levay ja R. van der Marel (STScI), T.Hallas ja A.Mellinger
Lopulta Andromedan galaksi törmää meihin ( noin 4,6 miljardissa vuodessa ). Kuinka tämä tapahtuu, riippuu suuresti massastamme. Linnunradan massamääritys kertoo meille myös galaksimme rakenteesta ja jopa siitä, miten se liittyy maailmankaikkeuden suurempaan rakenteeseen. Ja se myös kertoo meille yksinkertaisesti, onko galaksimme tyypillinen? Olemmeko jollain tapaa kuin muut galaksit, toisilla erilaiset? Käytämme paikallista ympäristöämme mallina ymmärtääksemme, mitä sen ulkopuolella on - olipa se sitten kotimme satojen muiden naapurustossa tai galaksimme biljoonien joukossa.
Se on tietysti hieman tasokas, mutta hyvä paikka aloittaa. Ja kuten olemme havainneet uudestaan ja uudestaan, maailmankaikkeudella on tapa muokata alkuperäistä näkemystämme, vähentää ennakkoluulojamme ja vahvistaa arvostustamme maailmankaikkeuden monimuotoisuudesta.
Olen aina kokenut, että universumin kylmästä ja välinpitämättömästä käytöksestä huolimatta se on syvä opetus, jonka voin käyttää omassa elämässäni. Ehkä sinäkin voit.
