gov-civil-vilareal.ptAká je hmotnosť Mliečnej dráhy?
>Na astronómii je zvláštne, že jednou z najťažšie pochopiteľných vecí v celom vesmíre je galaxia Mliečna dráha.
Je to ako vedieť veľa o svojom susedstve, neďalekom meste a dokonca aj o svojom štáte, ale v skutočnosti veľa vedieť o svojom vlastnom dome.
Aby som bol spravodlivý, je to ako pokúšať sa porozumieť svojmu domu, ale nesmieť opustiť svoj šatník. Sme vo vnútri Mliečnej dráhy, uviaznutí asi v polovici centra a všetko, čo sa o nej dozvedáme, sa učíme práve tu. Dobrou správou je, že my ľudia sme naozaj veľmi múdri.
Vymysleli sme teleskopy! A zistili sme, ako galaxiu pozorovať rôznymi spôsobmi, a dozvedeli sme sa, že je to plochý disk so špirálovitými ramenami, obklopujúci mohutnú sféru hviezd, obklopujúci jadro s obrovskou veľkou čiernou dierou v strede. Celé to tiež obklopuje aureola hviezd. Máme dokonca slušné čísla o tom, ako veľký je každý komponent, a dokonca aj hmotnosť pre väčšinu z nich.
Väčšina ... ale nie všetky . Disk, vydutie a jadro sú vyrobené z toho, čo nazývame normálnou hmotou, z atómov a elektrónov, protónov a neutrónov a podobných vecí. V priebehu rokov sme dokázali určiť hmotnosť týchto komponentov, väčšinou preto, že ich vidíme a meriame.
Ale tá svätožiara je problém. Má to tiež svoju normálnu hmotu, väčšinou vo forme hviezd, ale faktom je, že väčšina z toho sa skladá temná hmota , veci, ktoré nemôžeme vidieť a môžeme ich len usudzovať.
Dobrou správou je, že temná hmota je stále hmota, a to znamená, že áno omša a že znamená, že má gravitáciu. A to znamená (možno tu mám príliš veľa, čo znamená, že hlboko, ale to je posledná), môžeme určiť jeho hmotnosť tým, ako jeho gravitácia ovplyvňuje ostatné veci v ňom.
tajná spoločnosť druhorodených členov kráľovskej rodiny
A vo svätožiare vidíme veci, konkrétne guľovité zhluky. Kombináciou údajov z Hubblovho vesmírneho teleskopu s novými meraniami pomocou fenomenálneho observatória Gaia, astronómovia teraz zistili hmotnosť halo Mliečnej dráhy : Je 1,54 bilión násobok hmotnosti Slnka.
To je veľa. Je to veľká galaxia! Ale zábava je in ako to urobili .
Najaktuálnejšia mapa Mliečnej dráhy je zobrazená na obrázku umelca. Slnko je priamo pod galaktickým centrom, v blízkosti Orion Spur. Ramená Scutum-Centaurus sa pohybujú vpravo a hore a idú za stredom na vzdialenú stranu. Pozorovaný masér je takmer priamo oproti Slnku od stredu v ramene S-C, vzdialenom 65 000 svetelných rokov. Kredit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
Príklad: V našej slnečnej sústave je drvivo najväčšou hmotnosťou Slnko. Ak zmeráte, ako rýchlo planéta obieha okolo Slnka, v kombinácii s jej vzdialenosťou, môžete určiť hmotnosť Slnka (pretože obežná rýchlosť planéty je určená gravitáciou Slnka, ktorá závisí od jeho hmotnosti).
V galaxii, kde je hmotnosť viac rozložená, je to komplikovanejšie, ale princíp je rovnaký. Isaac Newton ukázal, že gravitácia, ktorú cítite z predmetu, je celková hmotnosť medzi ty a to. Nezáleží na tom, či je Slnko malým bodom alebo vypĺňa obežnú dráhu planéty, gravitácia planéty je rovnaká. Dôležitý je iba hmotný interiér na obežnej dráhe planéty.
prečo stále snívam o mojom bývalom
Takže to platí pre Mliečnu dráhu. Ak chcete získať hmotnosť Mliečnej dráhy, musíte objaviť veľmi vzdialený predmet na obežnej dráhe a potom zmerať jeho rýchlosť okolo galaxie a vypočítať celú galaktickú hmotnosť na jeho obežnej dráhe. Je to dosť ťažké, pretože objekt vzdialený desaťtisíce svetelných rokov môže kričať priestorom, ale je tak ďaleko, že zdanlivý pohyb je malý.
Ale: Máme skutočne dobré teleskopy. A ten pohyb sa niekedy dá zmerať.
Veľkolepý guľovitý zhluk NGC 1466. Kredit: ESA / Hubble a NASA
Zadajte guľovité zhluky . Jedná sa o zbierky stoviek tisíc alebo miliónov hviezd držaných pohromade ich vlastnou gravitáciou a vyzerajú ako šumivé včely obiehajúce úľ. Mliečna dráha má najmenej 157 týchto zhlukov, všetky obiehajúce okolo galaktického centra. Mnohé sú blízko, a preto sa pri získavaní hmotnosti galaxie príliš nepoužívajú (čím vzdialenejšie, tým viac je obežná dráha uzavretá, tým lepšie), ale niektoré sú skutočne veľmi ďaleko.
Observatórium Európskej vesmírnej agentúry Gaia bolo navrhnuté tak, aby sa pozrelo na viac ako miliardu hviezd v našej galaxii a určilo ich polohu, farby a pohyb. Nediskriminuje; pozerá sa na každú hviezdu, ktorú dokáže, a mnohé z nich sú v guličkách. To znamená, že máme pohyb po oblohe mnohých z týchto klastrov. V kombinácii s starostlivým meraním ich svetla aby dostali ich dopplerovský posun , čo nám dáva trojrozmernú rýchlosť týchto klastrov!
Animovaný obrázok znázorňujúci pohyb guľovej hviezdokopy NGC 5466 (vľavo) pozorovaný Hubblovým vesmírnym teleskopom viac ako desať rokov. Detailný záber (vpravo) zobrazuje hviezdy pohybujúce sa ako skupina s oveľa vzdialenejšími galaxiami v pozadí, ktoré sa zdajú byť nehybné. Kredit: NASA, ESA a S.T. Sohn a J. DePasquale (STScI)
4444 znamená láska
Astronómovia, ktorí vykonali túto prácu, použili 34 takýchto zhlukov zo 75 meraných Gaiou, ktoré zodpovedali tomu, čo potrebovali, a pohybovali sa vo vzdialenosti od 6 500 do takmer 70 000 svetelných rokov od galaktického centra. Urobili to aj s klastrami ešte ďalej (takmer 130 000 svetelných rokov) meranými Hubblom. To znamenalo nárast o 16 ďalších.
Dokázali získať všetko, čo potrebovali, aby potom mohli vypočítať hmotnosť galaxie. Stále to však nie je jednoduché! Napríklad vnútorné zhluky, ktoré Gaia videla, boli početnejšie, a tak s nimi získali lepšie štatistiky, ale nie sú dostatočne ďaleko na to, aby získali celkovú hmotnosť galaxie; galaktický halo sa rozprestiera okolo nich a oni s nimi nedokážu zmerať svoju hmotnosť. Hubbleove klastre pomohli, ale bolo ich menej, takže štatistika bola trochu horšia (aj keď pomocou dvoch rôznych klastrových populácií získali rôzne odhady celkovej hmotnosti, tieto dve čísla boli navzájom v štatistickej neistote, čo znamená, že sú štatisticky nerozlíšiteľné).
Simulácia galaxie Mliečna dráha obklopená guľovými kliešťami s využitím aktuálnych polohových údajov. Kredit: ESA / Hubble, NASA, L. Road, M.Kormesser
Nakoniec museli extrapolovať za tieto klastre vzhľadom na to, čo vieme o tvare a veľkosti svätožiary, ale čísla, ktoré dostali, boli opäť konzistentné. Aby sme boli spravodliví, získali 1,54 bilióna násobku hmotnosti Slnka. s neistotou +0,75 bilióna a -0,44 bilióna ... takže to môže byť čokoľvek medzi 0,79 a 2,29 bilióna.
Tým sa Mliečna dráha zaraďuje medzi veľké galaxie vo vesmíre (čo sme poznali). Mnohé sú väčšie, ale väčšina z nich je oveľa menšia.
Tak prečo to robiť? Záleží na tom, aká je naša celková hmotnosť?
prejavenie textu
Áno! Hmotnosť našej galaxie je napríklad dôležitá pre pochopenie satelitov, ktoré ju obiehajú. Existuje nejaký spor o správaní dvoch najväčších, Veľkého a Malého Magellanovho mraku. Nakoniec sa zrazia? Skutočne nás obiehajú alebo len prechádzajú? Svoju úlohu v tom zohráva naša omša.
Ilustrácia vraku kozmického vlaku: zrážka galaxie Mliečna dráha/Andromeda, o štyri miliardy rokov neskôr. Kredit: NASA, ESA, Z. Levay a R. van der Marel (STScI), T. Hallas a A. Mellinger
Nakoniec sa galaxia Andromeda s nami zrazí ( asi za 4,6 miliardy rokov ). To, ako sa to stane, veľmi závisí od našej hmotnosti. Hromadné stanovenie Mliečnej dráhy nám tiež hovorí o štruktúre našej galaxie a dokonca o tom, ako hrá do štruktúry vesmíru vo väčšom meradle. A tiež nám to jednoducho hovorí, je naša galaxia typická? Sme v niečom ako ostatné galaxie, v iných iní? Naše miestne okolie používame ako šablónu na pochopenie toho, čo sa skrýva za hranicami - či už je to náš dom v susedstve stoviek ďalších alebo naša galaxia medzi biliónmi.
Je to trochu farské, určite, ale je to dobré miesto, kde začať. A ako sme znova a znova zistili, Vesmír má spôsob, ako upraviť náš počiatočný pohľad, znížiť naše predsudky a posilniť naše uznanie rozmanitosti v kozme.
Vždy som mal pocit, že napriek chladnému a bezcitnému správaniu sa vesmíru ako celku, je to hlboká lekcia, ktorú môžem použiť vo svojom živote. Možno môžeš aj ty.
