• Linnunrata

Missä aurinko sijaitsee Linnunradalla?

• 2025

Saan sähköpostia. Suurimman osan ajasta ihmiset esittävät kysymyksen tai kaksi, jotka ovat Googlen kykeneviä (vihje vihje), ja joskus se on kysymys, joka minun on kaivettava hiukan, jotta voin vastata. Pidän niistä, koska se tarkoittaa, että saan oppia jotain.

Tässä tapauksessa, huono lukija Joshua Brown, kyse oli Auringon sijainnista galaksissa. Ei kuinka kaukana olemme keskustasta, jonka tunnemme melko hyvin nyt (noin 26 700 valovuotta), mutta kuinka kaukana olemme keskitaso galaksista. Meidän Linnunrata on litteä levy noin 100 000 valovuoden poikki, mutta se on myös noin 2 000 valovuoden paksuinen. Todellista paksuutta on vaikea määritellä, koska tähdet haalistuvat jonkin verran ylöspäin (tai alas) levyltä, kuten maan ilmakehä ohenee, kun lisäät korkeutta. Lisäksi sen paksuus riippuu siitä, mitä mittaat!

Koko taivaan infrapunakuva galaksista on piirretty uudelleen siten, että galaksin litteä levy kulkee suoraan keskustan läpi ja keskipiste on galaktinen keskus. Olemme galaksin sisällä, joten tämä kuva on kuin katsoisi taaksepäin kohti galaksin keskustaa ja levy ulottuu takanamme. Galaktinen pohjoinen on ylöspäin, ja keskitaso leikkaa täsmälleen levyn puolivälissä. Luotto: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

Galaksissa on itse asiassa kaksi levyä: a paksu levy ja a ohut levy , ohut levy keskellä paksua levyä. Kuvittele, että galaksi on kaksikerroksinen kakku, jonka kerrosten välissä on kuorrutus. Kuorrutus on ohut levy ja kakkusieni on paksu. Jos molemmat sienikerrokset ovat täsmälleen yhtä korkeita, galaktinen keskitaso leikkaa vaakasuoraan täsmälleen niiden välisen kuorrutuskerroksen keskikohdan läpi. Jos haluat antaa mittakaavan tunteen, jos kakku on 10 cm korkea (paksun levyn paksuus ylhäältä alas), niin Linnunradan mittakaavassa kakku olisi halkaisijaltaan 5 metrin ympyrä! Se on erittäin leveä, tasainen kakku. Ohuen levyn keskellä oleva kuorrutuskerros olisi noin 4 cm paksu, mikä on paksu kuorrutuskerros!).

Lisäksi tässä mittakaavassa aurinko olisi 1,3 metrin päässä keskustasta, suunnilleen puolivälissä keskustasta reunaan.

Mutta missä se on pystysuoraan kakkuun? Aivan sen kuorrutuskerroksen keskellä tai hieman ylös tai alas?

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)

Tätä lukua on ollut vaikea määrittää. Mutta vuonna 2016 pari tähtitieteilijää tarkasteli galaksin suuntautumista avaruuteen. Jos levy on litteä, levyn akseli osoittaa tiettyyn kohtaan taivaalla. Heidän tavoitteena oli löytää tämä paikka , mutta sivutuotteena he saivat myös mittauksen Auringon siirtymisestä keskitasosta. Heidän tuloksensa on, että olemme noin 55 valovuoden pohjoispuolella tuosta tasosta (missä 'pohjoinen' on kohti galaktinen pohjoinen , joka sijaitsee Coma Berenicesin tähdistössä). Heidän arviollaan on kuitenkin suuri epävarmuus noin 16 valovuotta, mutta siitä huolimatta olemme varmasti keskitasosta pohjoiseen.

He mittaivat tämän mittaamalla todellisuudessa suunnan pohjoiseen galaktiseen napaan! He käyttivät joukkoa erilaisia ​​'merkkiaineita' levylle, esineille tai esineiden ryhmille, jotka jäljittävät Linnunradan levyn muodon. Sitten he tarkastelevat näiden objektien jakautumista levylle ja antavat sen määrittää itse galaksin tason. Kun heillä on se, he voivat sitten soveltaa jonkinlaista geometriaa löytääkseen tason napan (ajattele sitä suunnana, johon taso on päin).

He tekevät tämän kahdella tavalla: Toinen on 'rajoittamaton', jossa he vain käyttävät näitä merkkiaineita geometrian saamiseksi. Toinen tapa on 'rajoitettu', jossa ne pakottavat galaksin keskipisteen olemaan keskimmäisen supermassiivisen mustan aukon Sgr A* sijainti. Nämä kaksi menetelmää antavat hieman erilaisia ​​vastauksia, joiden he katsovat johtuvan siitä, että aurinko ei ole tarkalleen levyn tason keskellä. Kun he ottavat tämän huomioon, he saavat 55 valovuoden numeron.

Kaavio Auringon polusta Linnunradan ympärillä, kun se pomppii ylös ja alas galaktisesta tasosta useita kymmeniä valovuotta. Pystysuuntaisen liikkeen asteikko on liioiteltu. Luotto: Chris Setter / Phil Plait

Hurjaa. Muuten, aurinko kiertää galaksin keskustaa (ns galaktinen vuosi ja joskus kosminen vuosi ) parin sadan miljoonan Maan vuoden välein , mutta samalla se kelahtaa ylös ja alas levyn suhteen! Kun se on levyn keskitason yläpuolella, miljardien yhdistettyjen tähtien painovoima vetää sen alas, joten se putoaa takaisin alas, kulkee keskitason läpi ja putoaa sitten kymmeniin valovuosiin levyn alapuolelle, joka sitten vetää sen ylös ja prosessi toistuu. Juuri nyt olemme edelleen matkalla ylös . Sykli kestää noin 60 miljoonaa miljoonaa vuotta yhden kerran.

Joten, näillä mennään! Tiesin, että emme olleet keskitasolla tarkasti, mutta en tiennyt, kuinka paljon olimme poissa tai miten se mitattiin. Nyt teen. Toivottavasti nyt sinäkin.

Kiitokseni Joshua Samuel Brown ( @josambro Twitterissä) kysymyksen esittämisestä!

Korjaus (2. lokakuuta 2019): Ohuiden ja paksujen levyjen paksuuksien saaminen on hieman hankalaa; alunperin käyttämäni numerot olivat liian pieniä. Swinburne Astronomian verkkokurssi luettelee ne asteikon korkeuksina 400 ja 1000 valovuotta, jotka kuulostavat minusta oikealta. 'Vaakakorkeudet' täällä voi avata koko tölkin matoja, mutta jos sinulla on jotain, joka on ohuempi tai vähemmän tiheä (kuten maan ilmakehä), asteikon korkeus on paikka, jossa sen tiheys laskee kertoimella 1/e, missä e on luonnollisen logaritmin perusta, noin 2,7. Joten kyllä ​​se on vähän monimutkaista. Joten kakku on analogia, mutta se on vankka, joten se ei toimi hirveän hyvin, kun kaivaa yksityiskohtia (mikä pätee kaikkiin analogioihin). Pointti: Paksu levy on paksumpi kuin ohut levy, ja kakku on todella leveä molempiin verrattuna!