gov-civil-vilareal.ptΠοια είναι η μάζα του Γαλαξία;
>Ένα περίεργο πράγμα για την αστρονομία είναι ότι ένα από τα δυσκολότερα πράγματα σε ολόκληρο το Σύμπαν είναι ο γαλαξίας του Γαλαξία μας.
Είναι σαν να γνωρίζετε πολλά για τη γειτονιά σας, την κοντινή πόλη, ακόμη και την πολιτεία σας, αλλά δεν γνωρίζετε πραγματικά πολλά για το σπίτι σας.
Για να είμαστε δίκαιοι, είναι σαν να προσπαθείς να καταλάβεις το σπίτι σου αλλά να μην σου επιτρέπεται να φύγεις από την ντουλάπα σου. Βρισκόμαστε μέσα στον Γαλαξία, κολλημένοι περίπου στα μισά από το κέντρο και ό, τι μαθαίνουμε γι 'αυτό το μαθαίνουμε από εδώ. Τα καλά νέα είναι ότι εμείς οι άνθρωποι είμαστε πραγματικά, πολύ έξυπνοι.
Επινοήσαμε τα τηλεσκόπια! Και καταλάβαμε πώς να παρατηρούμε τον γαλαξία με διαφορετικούς τρόπους, και μάθαμε ότι είναι ένας επίπεδος δίσκος με σπειροειδή χέρια, που περιβάλλει μια ογκώδη σφαίρα αστεριών, που περιβάλλει έναν πυρήνα με μια τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο. Υπάρχει επίσης ένα φωτοστέφανο αστεριών που περιβάλλει το όλο θέμα. Έχουμε ακόμη και αξιοπρεπείς αριθμούς για το πόσο μεγάλο είναι κάθε συστατικό, ακόμη και τη μάζα για το μεγαλύτερο μέρος του.
Τα περισσότερα… αλλά όχι όλα . Ο δίσκος, η διόγκωση και ο πυρήνας αποτελούνται από αυτό που ονομάζουμε κανονική ύλη, άτομα και ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια και τέτοια πράγματα. Με τα χρόνια μπορέσαμε να προσδιορίσουμε τη μάζα αυτών των συστατικών, κυρίως επειδή μπορούμε να τα δούμε και να τα μετρήσουμε.
Αλλά αυτό το φωτοστέφανο είναι πρόβλημα. Έχει επίσης κανονική ύλη, κυρίως με τη μορφή αστεριών, αλλά το γεγονός είναι ότι η πλειοψηφία της αποτελείται από αυτήν σκοτεινή ύλη , πράγματα που δεν μπορούμε να δούμε και μπορούμε μόνο να συμπεράνουμε.
Τα καλά νέα είναι ότι η σκοτεινή ύλη είναι ακόμα ύλη, και αυτό σημαίνει ότι έχει μάζα , και ότι σημαίνει ότι έχει βαρύτητα. Και αυτό σημαίνει (μπορεί να παίρνω πάρα πολλά που σημαίνει βαθιά εδώ, αλλά αυτό είναι το τελευταίο) μπορούμε να καθορίσουμε τη μάζα του από το πώς η βαρύτητά του επηρεάζει άλλα αντικείμενα μέσα του.
Και υπάρχουν πράγματα μέσα στο φωτοστέφανο που μπορούμε να δούμε, δηλαδή σφαιρικά σμήνη. Συνδυάζοντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble με νέες μετρήσεις χρησιμοποιώντας το εκπληκτικό αστεροσκοπείο Gaia, οι αστρονόμοι έχουν τώρα καταλάβει τη μάζα του φωτοστέφανου του Γαλαξία μας : Είναι 1,54 τρισεκατομμύριο φορές τη μάζα του Sunλιου.
αριθμός αγγέλου 313
Είναι πολύ. Είναι ένας μεγάλος γαλαξίας! Αλλά η διασκέδαση είναι μέσα πώς το έκαναν αυτό .
Ο πιο πρόσφατος χάρτης του Γαλαξία μας εμφανίζεται σε παράσταση καλλιτέχνη. Ο Sunλιος βρίσκεται ακριβώς κάτω από το γαλαξιακό κέντρο, κοντά στο Orion Spur. Οι βραχίονες Scutum-Centaurus σαρώνουν προς τα δεξιά και πάνω, πηγαίνοντας πίσω από το κέντρο στην άκρα πλευρά. Ο μάζερ που παρατηρείται βρίσκεται σχεδόν ακριβώς απέναντι από τον Sunλιο από το κέντρο του βραχίονα S-C, 65.000 έτη φωτός μακριά. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
Ένα παράδειγμα: Στο ηλιακό μας σύστημα, η συντριπτικά μεγαλύτερη μάζα είναι ο Sunλιος. Εάν μετρήσετε πόσο γρήγορα ένας πλανήτης περιφέρεται γύρω από τον Sunλιο, σε συνδυασμό με την απόστασή του, μπορείτε να προσδιορίσετε τη μάζα του Sunλιου (επειδή η τροχιακή ταχύτητα του πλανήτη καθορίζεται από τη βαρύτητα του Sunλιου, η οποία εξαρτάται από τη μάζα του).
Είναι πιο περίπλοκο για τον γαλαξία, όπου η μάζα είναι πιο απλωμένη, αλλά η αρχή είναι η ίδια. Ο Ισαάκ Νεύτων έδειξε ότι η βαρύτητα που αισθάνεστε από ένα αντικείμενο είναι η συνολική μάζα μεταξύ εσύ και αυτό. Δεν έχει σημασία αν ο Sunλιος είναι ένα εφηβικό σημείο ή γεμίζει την τροχιά του πλανήτη, η βαρύτητα που αισθάνεται ο πλανήτης είναι η ίδια. Μόνο το μαζικό εσωτερικό στην τροχιά του πλανήτη έχει σημασία.
αυγή του πλανήτη των πιθήκων οικόπεδο
Έτσι ισχύει για τον Γαλαξία. Εάν θέλετε να πάρετε τη μάζα του Γαλαξία μας, πρέπει να εντοπίσετε κάποιο πολύ μακρινό αντικείμενο σε τροχιά, στη συνέχεια να μετρήσετε την ταχύτητά του γύρω από τον γαλαξία για να υπολογίσετε όλη τη γαλαξιακή μάζα μέσα στην τροχιά του. Αυτό είναι αρκετά δύσκολο, επειδή ένα αντικείμενο δεκάδες χιλιάδες έτη φωτός μακριά μπορεί να ουρλιάζει στο διάστημα, αλλά είναι τόσο μακριά που η φαινομενική κίνηση είναι μικρή.
Αλλά: Έχουμε πραγματικά καλά τηλεσκόπια. Και αυτή η κίνηση μπορεί μερικές φορές να μετρηθεί.
Το εντυπωσιακό σφαιρικό σύμπλεγμα NGC 1466. Πίστωση: ESA / Hubble & NASA
Εισαγω σφαιρικά σμήνη . Πρόκειται για συλλογές εκατοντάδων χιλιάδων ή εκατομμυρίων αστεριών που συγκρατούνται από τη δική τους βαρύτητα και μοιάζουν με αφρώδεις μέλισσες που κυκλώνουν μια κυψέλη. Ο Γαλαξίας έχει τουλάχιστον 157 από αυτά τα σμήνη, όλα σε τροχιά γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Πολλοί είναι κοντά, και επομένως δεν χρησιμοποιούν πολύ για να πάρουν τη μάζα του γαλαξία (όσο πιο μακριά, τόσο περισσότερο περικλείεται από την τροχιά, τόσο το καλύτερο), αλλά αρκετά είναι πραγματικά πολύ μακριά.
Το παρατηρητήριο Gaia της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος σχεδιάστηκε για να εξετάσει πάνω από ένα δισεκατομμύριο αστέρια στον γαλαξία μας και να καθορίσει τη θέση, τα χρώματα και την κίνησή τους. Δεν κάνει διακρίσεις. κοιτάζει κάθε αστέρι που μπορεί, και πολλά από αυτά βρίσκονται σε σφαιρίδια. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε την κίνηση στον ουρανό πολλών από αυτά τα σμήνη. Σε συνδυασμό με προσεκτικές μετρήσεις του φωτός τους να πάρουν τη βάρδια Doppler , που μας δίνει μια τρισδιάστατη ταχύτητα αυτών των συστάδων!
Μια κινούμενη εικόνα που δείχνει την κίνηση του σφαιρικού σμήνους NGC 5466 (αριστερά) που είδε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble για δέκα χρόνια. Το κοντινό πλάνο (δεξιά) δείχνει τα αστέρια να κινούνται ως ομάδα με πολύ πιο μακρινούς γαλαξίες υπόβαθρο να φαίνονται ακίνητοι. Πίστωση: NASA, ESA και S.T. Sohn and J. DePasquale (STScI)
Οι αστρονόμοι που έκαναν αυτό το έργο χρησιμοποίησαν 34 τέτοια σμήνη από τα 75 που μετρήθηκαν από τη Γαία και ταιριάζουν με αυτά που χρειάζονταν, και κυμάνθηκαν σε απόσταση από 6.500 έως σχεδόν 70.000 έτη φωτός μακριά από το γαλαξιακό κέντρο. Το έκαναν επίσης με συστάδες ακόμη πιο μακριά (περίπου 130.000 έτη φωτός) μετρημένες από το Hubble. Αυτό πρόσθεσε 16 ακόμη στον απολογισμό τους.
Ταν σε θέση να πάρουν όλα όσα χρειάζονταν για να επεξεργαστούν στη συνέχεια τη μάζα του γαλαξία. Δεν είναι ακόμα εύκολο, όμως! Για παράδειγμα, τα εσωτερικά σμήνη που είδε η Γαία ήταν πιο πολλά, και έτσι πήραν καλύτερα στατιστικά μαζί τους, αλλά δεν είναι αρκετά μακριά για να πάρουν τη συνολική μάζα του γαλαξία. το γαλαξιακό φωτοστέφανο εκτείνεται πέρα από αυτά και δεν μπορούν να μετρήσουν τη μάζα του μαζί τους. Τα συμπλέγματα Hubble βοήθησαν, αλλά υπήρχαν λιγότερα από αυτά, οπότε τα στατιστικά ήταν λίγο πιο δύσκολα (αν και είχαν διαφορετικές εκτιμήσεις συνολικής μάζας χρησιμοποιώντας τους δύο διαφορετικούς πληθυσμούς συμπλεγμάτων, οι δύο αριθμοί ήταν εντός της στατιστικής αβεβαιότητας μεταξύ τους, πράγμα που σημαίνει ότι είναι αδιάκριτο στατιστικά).
Μια προσομοίωση του γαλαξία του Γαλαξία μας που περιβάλλεται από σφαιρωτούς υπολογιστές, χρησιμοποιώντας πραγματικά δεδομένα θέσης. Πίστωση: ESA / Hubble, NASA, L. Road, M.Kormesser
Στο τέλος έπρεπε να επεκτείνουν παρελθόν αυτά τα σμήνη με δεδομένο αυτό που γνωρίζουμε για το σχήμα και το μέγεθος του φωτοστέφανου, αλλά και πάλι οι αριθμοί που πήραν ήταν συνεπείς. Για να είμαστε δίκαιοι, αυτό που πήραν ήταν 1,54 τρισεκατομμύρια φορές η μάζα του Sunλιου, με μια αβεβαιότητα +0,75 τρισεκατομμυρίων και -0,44 τρισεκατομμυρίων… οπότε θα μπορούσε να είναι οτιδήποτε μεταξύ 0,79 και 2,29 τρισεκατομμυρίων.
Αυτό θέτει τον Γαλαξία μεταξύ των μεγάλων γαλαξιών στο Σύμπαν (που γνωρίζαμε). Πολλά είναι μεγαλύτερα, αλλά τα περισσότερα είναι πολύ μικρότερα.
Γιατί λοιπόν να το κάνουμε αυτό; Έχει σημασία ποια είναι η συνολική μας μάζα;
Ναί! Για παράδειγμα, η μάζα του γαλαξία μας είναι σημαντική για την κατανόηση των δορυφόρων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω του. Υπάρχει κάποια διαφωνία σχετικά με τη συμπεριφορά των δύο μεγαλύτερων, των Μεγάλων και των Μικρών Νέφων Μαγγελάνου. Θα συγκρουστούν τελικά; Μας περιστρέφουν πραγματικά ή απλά περνούν; Η μάζα μας παίζει ρόλο σε αυτό.
Απεικόνιση ναυαγίου κοσμικού τρένου: Σύγκρουση γαλαξία Γαλαξία/Ανδρομέδα, τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα. Πίστωση: NASA, ESA, Z. Levay and R. van der Marel (STScI), T. Hallas, and A. Mellinger
8888 αριθμός αγγέλου
Τελικά ο γαλαξίας της Ανδρομέδας θα συγκρουστεί μαζί μας ( σε περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια ). Το πώς συμβαίνει αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μάζα μας. Ο μαζικός προσδιορισμός του Γαλαξία μας λέει επίσης για τη δομή του γαλαξία μας, ακόμη και για το πώς παίζει στη μεγαλύτερη κλίμακα του σύμπαντος. Και μας λέει επίσης, αρκετά απλά, είναι ο γαλαξίας μας τυπικός; Είμαστε σαν άλλοι γαλαξίες κατά κάποιο τρόπο, διαφορετικοί από άλλους; Χρησιμοποιούμε τον τοπικό μας περίγυρο ως πρότυπο για να καταλάβουμε τι βρίσκεται πέρα από αυτό - είτε πρόκειται για το σπίτι μας σε μια γειτονιά εκατοντάδων άλλων είτε για τον γαλαξία μας ανάμεσα σε τρισεκατομμύρια.
Είναι λίγο εκκλησιαστικό, σίγουρα, αλλά είναι ένα καλό μέρος για να ξεκινήσετε. Και, όπως έχουμε διαπιστώσει ξανά και ξανά, το Σύμπαν έχει έναν τρόπο προσαρμογής της αρχικής μας προοπτικής, μειώνοντας τις προκαταλήψεις μας και ενισχύοντας την εκτίμησή μας για τη διαφορετικότητα στο σύμπαν.
Πάντα ένιωθα ότι, παρά την ψυχρή και αδιάφορη συμπεριφορά του Σύμπαντος γενικά, αυτό είναι ένα βαθύ μάθημα που μπορώ να χρησιμοποιήσω στη δική μου ζωή. Maybeσως μπορείς κι εσύ.
