Mælkevejen -Milky Way

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Mælkevejen
ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg
Observationsdata (J2000 epoke )
Konstellation Skytten
Højre opstigning 17 t 45 m 40,0409 s
Deklination −29° 00′ 28.118″
Afstand 25,6-27,1 kly (7,86-8,32 kpc)
Egenskaber
Type Sb, Sbc eller SB(rs)bc
( spærret spiralgalakse )
Masse (0,8–1,5) × 10 12 M
Antal stjerner 100-400 mia
Størrelse Stjerneskive : 185 ± 15 kly
Mørkt stof halo : 1,9 ± 0,4
Mly (580 ± 120 kpc )
Tykkelse af tynd stjerneskive ≈2 kly (0,6 kpc)
Vinkelmomentum 1 × 10 67 J s
Solens galaktiske rotationsperiode 240 Myr
Spiralmønster rotationsperiode 220–360 Myr
Rotationsperiode for stangmønster 100–120 Myr
Hastighed i forhold til CMB hvileramme 552,2 ± 5,5 km/s
Flugthastighed ved solens position 550 km/s
Mørkt stoftæthed ved solens position 0,0088+0,0024
-0,0018
M pc −3 eller0,35+0,08
-0,07
GeV cm −3
Se også: Galakse, Liste over galakser

Mælkevejen er den galakse , der inkluderer vores solsystem, med navnet, der beskriver galaksens udseende fra Jorden : et diset bånd af lys set på nattehimlen dannet af stjerner, der ikke kan skelnes individuelt med det blotte øje . Udtrykket Mælkevejen er en oversættelse af latin via lactea, fra græsk γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ), der betyder "mælkecirkel". Fra Jorden fremstår Mælkevejen som et bånd, fordi dens skiveformede struktur ses indefra. Galileo Galilei opløste først lysbåndet til individuelle stjerner med sit teleskop i 1610. Indtil begyndelsen af ​​1920'erne troede de fleste astronomer, at Mælkevejen indeholdt alle stjerner i universet . Efter den store debat i 1920 mellem astronomerne Harlow Shapley og Heber Curtis viste observationer af Edwin Hubble, at Mælkevejen blot er en af ​​mange galakser.

Mælkevejen er en spiralgalakse med en anslået synlig diameter på 100.000-200.000 lysår . Nylige simuleringer tyder på, at et område med mørkt stof, der også indeholder nogle synlige stjerner, kan strække sig op til en diameter på næsten 2 millioner lysår. Mælkevejen har flere satellitgalakser og er en del af den lokale gruppe af galakser, som udgør en del af Jomfru-superhoben, som selv er en del af Laniakea-superhoben .

Det anslås at indeholde 100-400 milliarder stjerner og mindst det antal planeter . Solsystemet er placeret i en radius på omkring 27.000 lysår fra det galaktiske center, på den inderste kant af Orion-armen, en af ​​de spiralformede koncentrationer af gas og støv. Stjernerne i de inderste 10.000 lysår danner en bule og en eller flere stænger, der stråler ud fra bulen. Det galaktiske center er en intens radiokilde kendt som Sagittarius A*, et supermassivt sort hul på 4.100 (± 0.034) millioner solmasser . Stjerner og gasser i en lang række afstande fra Galactic Center kredser med cirka 220 kilometer i sekundet. Den konstante rotationshastighed ser ud til at modsige lovene for Kepler-dynamikken og antyder, at meget (omkring 90%) af Mælkevejens masse er usynlig for teleskoper, hverken udsender eller absorberer elektromagnetisk stråling . Denne formodede masse er blevet kaldt " mørkt stof ". Rotationsperioden er omkring 240 millioner år ved Solens radius. Mælkevejen som helhed bevæger sig med en hastighed på cirka 600 km i sekundet i forhold til ekstragalaktiske referencerammer. De ældste stjerner i Mælkevejen er næsten lige så gamle som universet selv og er derfor sandsynligvis dannet kort efter Big Bangs mørke middelalder . Den 12. maj 2022 annoncerede astronomer for første gang billedet af Sagittarius A*, det supermassive sorte hul i centrum af Mælkevgalaksen.

Etymologi og mytologi

Mælkevejens oprindelse ( ca. 1575–1580) af Tintoretto

I det babylonske episke digt Enūma Eliš er Mælkevejen skabt ud fra den afhuggede hale af den oprindelige saltvandsdragone Tiamat, sat på himlen af ​​Marduk, den babylonske nationalgud, efter at have dræbt hende. Denne historie blev engang antaget at have været baseret på en ældre sumerisk version, hvor Tiamat i stedet bliver dræbt af Enlil af Nippur, men menes nu udelukkende at være en opfindelse af babylonske propagandister med den hensigt at vise Marduk som overlegen i forhold til de sumeriske guddomme.

I græsk mytologi placerer Zeus sin søn født af en dødelig kvinde, spædbarnet Herakles, på Heras bryst, mens hun sover, så barnet vil drikke hendes guddommelige mælk og dermed blive udødelig. Hera vågner, mens hun ammer, og indser derefter, at hun ammer en ukendt baby: hun skubber barnet væk, noget af hendes mælk spilder, og det producerer lysbåndet kendt som Mælkevejen. De gamle grækere troede, at Mælkevejens udseende blev dannet, da Athena rev Herakles væk fra sit bryst, som sprøjtede mælk overalt.

Llys Dôn (bogstaveligt "The Court of Dôn ") er det traditionelle walisiske navn for stjernebilledet Cassiopeia . Mindst tre af Dôns børn har også astronomiske associationer: Caer Gwydion ("Fæstningen Gwydion ") er det traditionelle walisiske navn for Mælkevejen, og Caer Arianrhod (" Arianrhods fæstning ") er stjernebilledet Corona Borealis .

I den vestlige kultur er navnet "Mælkevejen" afledt af dets udseende som et dunkelt uforløst "mælkeagtigt" glødende bånd, der buer over nattehimlen. Udtrykket er en oversættelse af den klassiske latin via lactea, igen afledt af det hellenistiske græske γαλαξίας, forkortelse for γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos ), der betyder "mælkecirkel". Det oldgræske γαλαξίας ( galakser ) – fra rod γαλακτ -, γάλα ("mælk") + -ίας (dannende adjektiver) – er også roden til "galakse", navnet på vores, og senere alle sådanne, samlinger af stjerner.

Mælkevejen, eller "mælkecirklen", var blot en af ​​11 "cirkler", som grækerne identificerede på himlen, andre var dyrekredsen, meridianen, horisonten, ækvator, Krebsens og Stenbukkens troper, arktiske og antarktiske cirkler ., og to farvecirkler, der går gennem begge poler.

Et billede af Mælkevejen mod stjernebilledet Skytten (inklusive det galaktiske center ), set fra et mørkt sted med lidt lysforurening ( Black Rock Desert, Nevada), det lyse objekt nederst til højre er Jupiter, lige over Antares

Udseende

En time-lapse- video, der fanger Mælkevejen, der buer over ALMA

Mælkevejen er synlig fra Jorden som et diset bånd af hvidt lys, omkring 30° bredt, der buer nattehimlen . Ved observation af nattehimlen er udtrykket "Mælkevejen" begrænset til dette lysbånd, selvom alle de individuelle stjerner med blotte øjne på hele himlen er en del af Mælkevgalaksen. Lyset stammer fra akkumulering af uopløste stjerner og andet materiale placeret i retning af det galaktiske plan . Lysere områder omkring båndet fremstår som bløde visuelle pletter kendt som stjerneskyer . Den mest iøjnefaldende af disse er den store skyttestjernesky, en del af galaksens centrale bule . Mørke områder inden for båndet, såsom Great Rift og Coalsack, er områder, hvor interstellart støv blokerer lys fra fjerne stjerner. Det område af himlen, som Mælkevejen skjuler, kaldes Zone of Avoidance .

Mælkevejen har en relativt lav overfladelysstyrke . Dens synlighed kan reduceres kraftigt af baggrundslys, såsom lysforurening eller måneskin . Himlen skal være mørkere end omkring 20,2 størrelsesorden pr. kvadratbuesekund, for at Mælkevejen kan ses. Det bør være synligt, hvis den begrænsende størrelse er ca. +5,1 eller bedre og viser en masse detaljer ved +6,1. Dette gør Mælkevejen svær at se fra stærkt oplyste by- eller forstadsområder, men meget fremtrædende, når den ses fra landområder, når Månen er under horisonten. Kort over kunstig nattehimlens lysstyrke viser, at mere end en tredjedel af Jordens befolkning ikke kan se Mælkevejen fra deres hjem på grund af lysforurening.

Set fra Jorden optager det synlige område af Mælkevejens galaktiske plan et område på himlen, der omfatter 30 stjernebilleder . Det galaktiske center ligger i retning af Skytten, hvor Mælkevejen er lysest. Fra Skytten ser det diset bånd af hvidt lys ud til at passere rundt til det galaktiske anticenter i Auriga . Båndet fortsætter derefter resten af ​​vejen rundt om himlen, tilbage til Skytten, og deler himlen i to nogenlunde lige store halvkugler .

Det galaktiske plan hælder omkring 60° i forhold til ekliptika (planet for Jordens kredsløb ). I forhold til den himmelske ækvator passerer den så langt mod nord som stjernebilledet Cassiopeia og så langt sydpå som stjernebilledet Crux, hvilket indikerer den høje hældning af Jordens ækvatorialplan og ekliptikaplanet i forhold til det galaktiske plan. Den nordgalaktiske pol er beliggende ved højre opstigning 12 h 49 m, deklination +27,4° ( B1950 ) nær β Comae Berenices, og den sydlige galaktiske pol er nær α Sculptoris . På grund af denne høje hældning, afhængigt af tidspunktet på natten og året, kan Mælkevbuen forekomme relativt lavt eller relativt højt på himlen. For observatører fra breddegrader ca. 65° nord til 65° syd passerer Mælkevejen direkte over hovedet to gange om dagen.

Astronomisk historie

Mælkevejens form som udledt af stjernetællinger af William Herschel i 1785; Solsystemet blev antaget nær centrum

I Meteorologica udtaler Aristoteles (384-322 f.Kr.), at de græske filosoffer Anaxagoras ( ca.  500 -428 f.Kr.) og Demokrit (460-370 f.Kr.) foreslog, at Mælkevejen er gløden fra stjerner, der ikke er direkte synlige på grund af Jordens skygge, mens andre stjerner modtager deres lys fra Solen (men har deres glød skjult af solstråler). Aristoteles mente selv, at Mælkevejen var en del af Jordens øvre atmosfære (sammen med stjernerne), og at den var et biprodukt af stjerner, der brændte, som ikke forsvandt på grund af dens yderste placering i atmosfæren (som udgør dens store cirkel ). Den neoplatonistiske filosof Olympiodorus den Yngre ( ca.  495 –570 e.Kr. ) kritiserede denne opfattelse og hævdede, at hvis Mælkevejen var sublunary, skulle den se anderledes ud på forskellige tidspunkter og steder på Jorden, og at den skulle have parallakse, hvilket den ikke har. . Efter hans opfattelse er Mælkevejen himmelsk. Denne idé ville få indflydelse senere i den islamiske verden .

Den persiske astronom Abū Rayhān al-Bīrūnī (973-1048) foreslog, at Mælkevejen er "en samling af utallige fragmenter af de tågede stjerners natur". Den andalusiske astronom Avempace ( d 1138) foreslog, at Mælkevejen skulle bestå af mange stjerner, men ser ud til at være et kontinuerligt billede på grund af virkningen af ​​brydning i Jordens atmosfære, med henvisning til hans observation af en sammenhæng mellem Jupiter og Mars i 1106 eller 1107 som bevis. Ifølge Jamil Ragep skriver den persiske astronom Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) i sin Tadhkira : "Mælkevejen, altså galaksen, består af et meget stort antal små, tæt sammenklyngede stjerner, som, på grund af deres koncentration og lillehed, synes at være uklare pletter. På grund af dette blev det sammenlignet med mælkefarve." Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292-1350) foreslog, at Mælkevejen er "et utal af bittesmå stjerner pakket sammen i fiksstjernernes sfære", og at disse stjerner er større end planeter.

Beviset for, at Mælkevejen består af mange stjerner, kom i 1610, da Galileo Galilei brugte et teleskop til at studere Mælkevejen og opdagede, at den er sammensat af et stort antal svage stjerner. I en afhandling i 1755 spekulerede Immanuel Kant, der tog udgangspunkt i tidligere værker af Thomas Wright, (korrekt), at Mælkevejen kunne være et roterende legeme af et stort antal stjerner, holdt sammen af ​​tyngdekræfter i lighed med solsystemet, men på meget større skalaer. Den resulterende skive af stjerner ville blive set som et bånd på himlen fra vores perspektiv inde i skiven. Wright og Kant formodede også, at nogle af de stjernetåger, der er synlige på nattehimlen, kan være separate "galakser", der ligner vores egen. Kant omtalte både Mælkevejen og de "ekstralaktiske tåger" som "ø-universer", et begreb, der stadig var gældende op til 1930'erne.

Det første forsøg på at beskrive formen af ​​Mælkevejen og Solens position i den blev udført af William Herschel i 1785 ved omhyggeligt at tælle antallet af stjerner i forskellige områder af den synlige himmel. Han lavede et diagram over formen af ​​Mælkevejen med Solsystemet tæt på midten.

I 1845 konstruerede Lord Rosse et nyt teleskop og var i stand til at skelne mellem elliptiske og spiralformede tåger. Han formåede også at finde frem til individuelle punktkilder i nogle af disse tåger, hvilket giver troværdighed til Kants tidligere formodning.

Fotografi af "Den Store Andromeda-tåge" fra 1899, senere identificeret som Andromedagalaksen

I 1904, hvor han studerede stjernernes rette bevægelser, rapporterede Jacobus Kapteyn, at disse ikke var tilfældige, som man troede på den tid; stjerner kunne opdeles i to strømme, der bevæger sig i næsten modsatte retninger. Det blev senere indset, at Kapteyns data havde været det første bevis på rotationen af ​​vores galakse, hvilket i sidste ende førte til opdagelsen af ​​galaktisk rotation af Bertil Lindblad og Jan Oort .

I 1917 havde Heber Curtis observeret novaen S Andromedae i Den Store Andromedatåge ( Messer objekt 31). Ved at søge i den fotografiske post fandt han yderligere 11 novaer . Curtis bemærkede, at disse novaer i gennemsnit var 10 størrelser svagere end dem, der forekom i Mælkevejen. Som et resultat var han i stand til at komme med et afstandsestimat på 150.000 parsecs. Han blev en fortaler for "ø-universer"-hypotesen, som mente, at spiraltågerne var uafhængige galakser. I 1920 fandt den store debat sted mellem Harlow Shapley og Heber Curtis, om Mælkevejens natur, spiraltåger og universets dimensioner. For at støtte sin påstand om, at Den Store Andromedatåge er en ekstern galakse, bemærkede Curtis udseendet af mørke baner, der ligner støvskyerne i Mælkevejen, såvel som det betydelige Dopplerskifte .

Kontroversen blev endeligt afgjort af Edwin Hubble i begyndelsen af ​​1920'erne ved hjælp af Mount Wilson-observatoriets 2,5 m (100 tommer) Hooker-teleskop . Med dette nye teleskops lyssamlende kraft var han i stand til at producere astronomiske fotografier, der opløste de ydre dele af nogle spiraltåger som samlinger af individuelle stjerner. Han var også i stand til at identificere nogle Cepheid-variable, som han kunne bruge som benchmark til at estimere afstanden til stjernetågen. Han fandt ud af, at Andromedatågen er 275.000 parsec fra Solen, alt for fjern til at være en del af Mælkevejen.

Astrografi

Kort over Mælkevgalaksen med stjernebillederne, der krydser det galaktiske plan i hver retning og de kendte fremtrædende komponenter annoteret, herunder hovedarme, udløbere, stang, kerne/bule, bemærkelsesværdige tåger og kuglehobe .
En hel himmelvisning af stjerner i Mælkevejen og tilstødende galakser, baseret på det første års observationer fra Gaia-satellitten, fra juli 2014 til september 2015. Kortet viser tætheden af ​​stjerner i hver del af himlen. Lysere områder indikerer tættere koncentrationer af stjerner. Mørkere områder på tværs af det galaktiske plan svarer til tætte skyer af interstellar gas og støv, der absorberer stjernelys.

ESA - rumfartøjet Gaia giver afstandsestimater ved at bestemme parallaksen af ​​en milliard stjerner og kortlægger Mælkevejen med fire planlagte udgivelser af kort i 2016, 2018, 2021 og 2024. En undersøgelse i 2020 konkluderede, at Gaia opdagede en slingrende bevægelse af galaksen, som kan være forårsaget af " drejningsmomenter fra en fejljustering af skivens rotationsakse i forhold til hovedaksen for en ikke-sfærisk halo, eller fra ophobet stof i haloen erhvervet under sent indfald eller fra nærliggende, interagerende satellitgalakser og deres deraf følgende tidevand".

Suns beliggenhed og kvarter

Solsystemets position i Mælkevejen
Diagram over Mælkevejen med solsystemets position markeret med en gul pil og en rød prik i Orion-armen . Prikken dækker groft sagt de større omgivelser i Solsystemet, rummet mellem Radcliffe-bølgen og Split lineære strukturer (tidligere Gould-bæltet ).
Kunstnerisk nærbillede af Orion-armen med hovedtrækkene i Radcliffe Wave og Split lineære strukturer og med solsystemet omgivet af de nærmeste store himmelske træk ved overfladen af ​​den lokale boble i en afstand af 400-500 lysår .

Solen er nær den indre kant af Orion-armen, inden for den lokale fnug af den lokale boble, mellem Radcliffe-bølgen og splittede lineære strukturer (tidligere Gould-bælte ). Baseret på studier af stjernernes kredsløb omkring Sgr A* af Gillessen et al. (2016), ligger Solen i en anslået afstand på 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) fra det galaktiske center. Boehle et al. (2016) fandt en mindre værdi på 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), også ved hjælp af en stjernekredsløbsanalyse. Solen er i øjeblikket 5-30 parsec (16-98 ly) over eller nord for det centrale plan af den galaktiske skive. Afstanden mellem den lokale arm og den næste arm ud, Perseus-armen, er omkring 2.000 parsecs (6.500 ly). Solen og dermed solsystemet er placeret i Mælkevejens galaktiske beboelige zone .

Der er omkring 208 stjerner lysere end den absolutte størrelsesorden 8,5 inden for en kugle med en radius på 15 parsec (49 ly) fra Solen, hvilket giver en tæthed på én stjerne pr. 69 kubik parsec eller én stjerne pr. 2.360 kubik lysår (fra Liste af de nærmeste klare stjerner ). På den anden side er der 64 kendte stjerner (af enhver størrelsesorden, 4 brune dværge ikke medregnet ) inden for 5 parsec (16 ly) fra Solen, hvilket giver en tæthed på omkring en stjerne pr. 8,2 kubikk parsec, eller en pr. -år (fra Liste over nærmeste stjerner ). Dette illustrerer det faktum, at der er langt flere svage stjerner end klare stjerner: På hele himlen er der omkring 500 stjerner lysere end tilsyneladende størrelsesorden 4, men 15,5 millioner stjerner lysere end tilsyneladende størrelsesorden 14.

Toppen af ​​Solens vej, eller solspidsen, er den retning, Solen bevæger sig gennem rummet i Mælkevejen. Den generelle retning af Solens galaktiske bevægelse er mod stjernen Vega nær stjernebilledet Hercules, i en vinkel på omkring 60 himmelgrader i forhold til retningen af ​​det galaktiske center. Solens kredsløb om Mælkevejen forventes at være nogenlunde elliptisk med tilføjelse af forstyrrelser på grund af de galaktiske spiralarme og uensartede massefordelinger. Derudover passerer Solen gennem det galaktiske plan cirka 2,7 gange pr. bane. Dette minder meget om, hvordan en simpel harmonisk oscillator fungerer uden trækkraft (dæmpning). Disse svingninger blev indtil for nylig antaget at falde sammen med masselivsformens udryddelsesperioder på Jorden. En reanalyse af virkningerne af Solens transit gennem spiralstrukturen baseret på CO-data har ikke fundet en sammenhæng.

Det tager solsystemet omkring 240 millioner år at fuldføre en bane af Mælkevejen (et galaktisk år ), så Solen menes at have gennemført 18-20 kredsløb i løbet af sin levetid og 1/1250 af en omdrejning siden menneskets oprindelse . Solsystemets kredsløbshastighed omkring Mælkevejens centrum er cirka 220 km/s (490.000 mph) eller 0,073 % af lysets hastighed . Solen bevæger sig gennem heliosfæren med 84.000 km/t (52.000 mph). Ved denne hastighed tager det omkring 1.400 år for solsystemet at re en afstand på 1 lysår eller 8 dage at re 1 AU ( astronomisk enhed ). Solsystemet er på vej i retning af stjernebilledet Scorpius, som følger ekliptikken.

Galaktiske kvadranter

Diagram over Solens placering i Mælkevejen, vinklerne repræsenterer længdegrader i det galaktiske koordinatsystem .

En galaktisk kvadrant, eller kvadrant af Mælkevejen, refererer til en af ​​fire cirkulære sektorer i opdelingen af ​​Mælkevejen. I astronomisk praksis er afgrænsningen af ​​de galaktiske kvadranter baseret på det galaktiske koordinatsystem, som placerer Solen som oprindelsen af ​​kortlægningssystemet .

Kvadranter beskrives ved hjælp af ordinaler - for eksempel "1. galaktiske kvadrant", "anden galaktiske kvadrant" eller "tredje kvadrant af Mælkevejen". Set fra den nordlige galaktiske pol med 0° (nul grader) som den stråle, der løber fra Solen og gennem det galaktiske center, er kvadranterne:

Galaktisk
kvadrant
Galaktisk
længdegrad
(ℓ)

Reference
1 0° ≤ ℓ ≤ 90°
2 90° ≤ ℓ ≤ 180°
3 180° ≤ ℓ ≤ 270°
4
270° ≤ ℓ ≤ 360°
(360° ≅ 0°)

med den galaktiske længdegrad (ℓ) stigende i retning mod uret ( positiv rotation ) set fra nord for det galaktiske centrum (et synspunkt flere hundrede tusinde lysår langt fra Jorden i retning af stjernebilledet Coma Berenices ); hvis set fra syd for det galaktiske centrum (et synspunkt tilsvarende fjernt i stjernebilledet Sculptor ), ville stige i urets retning ( negativ rotation ).

Størrelse og masse

Mælkevejens struktur menes at ligne denne galakse ( UGC 12158 afbildet af Hubble )

Mælkevejen er den næststørste galakse i den lokale gruppe (efter Andromedagalaksen ), med sin stjerneskive på cirka 170.000–200.000 lysår (52–61 kpc) i diameter og i gennemsnit cirka 1.000 ly (0,3 kpc) ) tyk. For at sammenligne den relative fysiske skala af Mælkevejen, hvis solsystemet ud til Neptun var på størrelse med en amerikansk fjerdedel (24,3 mm (0,955 in)), ville Mælkevejen være omtrent på størrelse med det sammenhængende USA . Der er en ringlignende glødetråd af stjerner, der bølger over og under det relativt flade galaktiske plan, og vikler sig rundt om Mælkevejen med en diameter på 150.000-180.000 lysår (46-55 kpc), som kan være en del af selve Mælkevejen .

En skematisk profil af Mælkevejen.
Forkortelser: GNP/GSP: Galaktiske Nord- og Sydpoler

Mælkevejen er cirka 890 milliarder til 1,54 billioner gange Solens masse i alt (8,9 × 1011 til 1,54 × 1012 solmasser), selvom stjerner og planeter kun udgør en lille del af dette. Skøn over Mælkevejens masse varierer afhængigt af metoden og de anvendte data. Den lave ende af estimatområdet er 5,8 × 1011 solmasser ( M ), noget mindre end Andromedagalaksens . Målinger ved hjælp af Very Long Baseline Array i 2009 fandt hastigheder så store som 254 km/s (570.000 mph) for stjerner i den ydre kant af Mælkevejen. Fordi kredsløbshastigheden afhænger af den samlede masse inde i kredsløbsradius, tyder dette på, at Mælkevejen er mere massiv, omtrent lig med massen af ​​Andromedagalaksen ved 7 × 1011 M inden for 160.000 ly (49 kpc) fra dens centrum. I 2010 fandt en måling af den radiale hastighed af halostjerner, at massen indesluttet inden for 80 kilo parsecs er 7 × 1011 M . Ifølge en undersøgelse offentliggjort i 2014 anslås massen af ​​hele Mælkevejen til at være 8,5 × 1011 M , men dette er kun halvdelen af ​​massen af ​​Andromedagalaksen. Et nyligt masseestimat for Mælkevejen er 1,29 × 1012 M .

Meget af massen af ​​Mælkevejen ser ud til at være mørkt stof, en ukendt og usynlig form for stof, der interagerer gravitationelt med almindeligt stof. En mørk stof-halo formodes at sprede sig relativt ensartet til en afstand over hundrede kiloparsecs (kpc) fra det galaktiske center. Matematiske modeller af Mælkevejen antyder, at massen af ​​mørkt stof er 1-1,5 × 1012 M . Nylige undersøgelser indikerer et område i masse, så stort som 4,5 × 1012 M og så lille som 8 × 1011 M . Til sammenligning anslås den samlede masse af alle stjernerne i Mælkevejen til at være mellem 4,6 × 1010 M og 6,43 × 1010 M . Ud over stjernerne er der også interstellar gas, der omfatter 90% brint og 10% helium efter masse, med to tredjedele af brintet fundet i atomform og den resterende tredjedel som molekylært brint . Massen af ​​Mælkevejens interstellare gas er lig med mellem 10 % og 15 % af dens stjerners samlede masse. Interstellar støv tegner sig for yderligere 1% af den samlede masse af gassen.

I marts 2019 rapporterede astronomer, at Mælkevgalaksens masse er 1,5 billioner solmasser inden for en radius på omkring 129.000 lysår, mere end dobbelt så meget som blev bestemt i tidligere undersøgelser, og antydede, at omkring 90 % af massen af galaksen er mørkt stof .

Indhold

360-graders panoramaudsigt over Mælkevejen (en samlet mosaik af fotografier) ​​af ESO, det galaktiske centrum er midt i udsigten, med galaktisk nord op
360-graders gengivelse af Mælkevejen ved hjælp af Gaia EDR3 -data, der viser interstellar gas, støv i baggrunden af ​​stjerner (hovedpletter mærket med sort; hvide etiketter er de vigtigste lyse pletter af stjerner ). Venstre hemisfære vender mod det galaktiske centrum, højre hjernehalvdel vender mod det galaktiske anticenter.

Mælkevejen indeholder mellem 100 og 400 milliarder stjerner og mindst så mange planeter. Et nøjagtigt tal vil afhænge af at tælle antallet af stjerner med meget lav masse, som er svære at opdage, især i afstande på mere end 300 ly (90 pct.) fra Solen. Til sammenligning indeholder nabo-Andromedagalaksen anslået en trillion (10 12 ) stjerner. Mælkevejen kan indeholde ti milliarder hvide dværge, en milliard neutronstjerner og hundrede millioner stjernernes sorte huller . Udfylder rummet mellem stjernerne en skive af gas og støv kaldet det interstellare medium . Denne skive har mindst en sammenlignelig udstrækning i radius til stjernerne, hvorimod tykkelsen af ​​gaslaget varierer fra hundredvis af lysår for den kolde gas til tusindvis af lysår for varmere gas.

Stjerneskiven i Mælkevejen har ikke en skarp kant, ud over hvilken der ikke er stjerner. Tværtimod falder koncentrationen af ​​stjerner med afstanden fra Mælkevejens centrum. Af årsager, der ikke er forstået, falder antallet af stjerner pr. kubik parsec meget hurtigere med radius ud over en radius på omkring 40.000 lysår (13 kpc) fra centrum . Omkring den galaktiske skive er en sfærisk galaktisk halo af stjerner og kuglehobe, der strækker sig længere udad, men er begrænset i størrelse af kredsløbene fra to Mælkevsatellitter, de store og små magellanske skyer, hvis nærmeste tilgang til det galaktiske center er omkring 180.000 ly (55 kpc). På denne afstand eller længere vil kredsløbene for de fleste haloobjekter blive forstyrret af de magellanske skyer. Derfor ville sådanne genstande sandsynligvis blive slynget ud fra Mælkevejens nærhed. Den integrerede absolutte visuelle størrelse af Mælkevejen anslås at være omkring -20,9.

Både gravitationsmikrolinse- og planettransitobservationer indikerer, at der kan være mindst lige så mange planeter bundet til stjerner, som der er stjerner i Mælkevejen, og mikrolinsemålinger indikerer, at der er flere slyngelplaneter, der ikke er bundet til værtsstjerner, end der er stjerner. Mælkevejen indeholder mindst én planet per stjerne, hvilket resulterer i 100-400 milliarder planeter, ifølge en undersøgelse fra januar 2013 af fem-planet stjernesystemet Kepler-32 af Kepler rumobservatoriet. En anden analyse fra januar 2013 af Kepler-data anslog, at mindst 17 milliarder jord-størrelser exoplaneter bor i Mælkevejen. Den 4. november 2013 rapporterede astronomer, baseret på Kepler -rummissionsdata, at der kunne være så mange som 40 milliarder planeter på størrelse med Jorden, der kredser i de beboelige zoner af sollignende stjerner og røde dværge i Mælkevejen. 11 milliarder af disse anslåede planeter kan kredse om sollignende stjerner. Den nærmeste exoplanet kan være 4,2 lysår væk og kredser om den røde dværg Proxima Centauri, ifølge en undersøgelse fra 2016. Sådanne planeter på størrelse med jorden kan være flere end gasgiganter. Udover exoplaneter er " eksokometer ", kometer uden for solsystemet, også blevet opdaget og kan være almindelige i Mælkevejen. For nylig, i november 2020, skønnes der at eksistere over 300 millioner beboelige exoplaneter i Mælkevgalaksen.

Struktur

Oversigt over forskellige elementer i Mælkevejens overordnede struktur.
En mørk plet omgivet af donutformet orange-gul ring
Supermassivt sort hul Sagittarius A* afbildet af Event Horizon Telescope i radiobølger. Den centrale mørke plet er det sorte huls skygge, som er større end begivenhedshorisonten .
Lyse røntgenudbrud fra Sagittarius A* (indsat) i midten af ​​Mælkevejen, som detekteret af Chandra X-ray Observatory .
Kunstnerens indtryk af, hvordan Mælkevejen ville se ud fra forskellige udsigtspunkter – fra kant-på-synslinjer, den jordnøddeskal-formede struktur, ikke at forveksle med galaksens centrale bule, er tydeligt; set oppefra ses den centrale smalle bjælke, der er ansvarlig for denne struktur, tydeligt, ligesom mange spiralarme og deres tilhørende støvskyer.

Mælkevejen består af et stangformet kerneområde omgivet af en skæv skive af gas, støv og stjerner. Massefordelingen inden for Mælkevejen minder meget om typen Sbc i Hubble-klassifikationen, som repræsenterer spiralgalakser med relativt løst viklede arme. Astronomer begyndte først at formode, at Mælkevejen er en spiralgalakse, snarere end en almindelig spiralgalakse, i 1960'erne. Disse formodninger blev bekræftet af Spitzer Space Telescope- observationer i 2005, der viste, at Mælkevejens centrale bjælke var større end tidligere antaget.

Galaktisk Center

Solen er 25.000-28.000 ly (7,7-8,6 kpc) fra Galactic Center. Denne værdi estimeres ved hjælp af geometrisk -baserede metoder eller ved at måle udvalgte astronomiske objekter, der fungerer som standardlys, med forskellige teknikker, der giver forskellige værdier inden for dette omtrentlige interval. I de indre få kiloparsecs (omkring 10.000 lysår radius) er en tæt koncentration af for det meste gamle stjerner i en nogenlunde kugleformet form kaldet bulen . Det er blevet foreslået, at Mælkevejen mangler en bule på grund af en kollision og sammensmeltning mellem tidligere galakser, og at den i stedet kun har en pseudobule dannet af dens centrale stang. Der er dog masser af forvirring i litteraturen mellem den (jordnøddeskal)-formede struktur skabt af ustabiliteter i stangen, kontra en mulig bule med en forventet halvlysradius på 0,5 kpc.

Det Galaktiske Center er markeret af en intens radiokilde ved navn Sagittarius A* (udtales Sagittarius A-stjerne ). Materialets bevægelse omkring midten indikerer, at Skytten A* rummer en massiv, kompakt genstand. Denne massekoncentration forklares bedst som et supermassivt sort hul (SMBH) med en anslået masse på 4,1-4,5 millioner gange Solens masse . Accretionshastigheden af ​​SMBH er i overensstemmelse med en inaktiv galaktisk kerne, der estimeres til ca.1 × 10 −5 M pr. år. Observationer indikerer, at der er SMBH'er placeret nær centrum af de fleste normale galakser.

Arten af ​​Mælkevejens bar diskuteres aktivt, med estimater for dens halve længde og orientering, der spænder fra 1 til 5 kpc (3.000-16.000 ly) og 10-50 grader i forhold til sigtelinjen fra Jorden til det galaktiske center. Visse forfattere slår til lyd for, at Mælkevejen har to forskellige barer, den ene beliggende i den anden. Stjerner af typen RR Lyrae sporer dog ikke en fremtrædende galaktisk bar. Baren kan være omgivet af en ring kaldet "5 kpc-ringen", der indeholder en stor del af det molekylære brint, der er til stede i Mælkevejen, såvel som det meste af Mælkevejens stjernedannelsesaktivitet . Set fra Andromedagalaksen ville det være Mælkevejens lyseste træk. Røntgenstråling fra kernen er på linje med de massive stjerner, der omgiver den centrale stang og den galaktiske højderyg .

Gammastråler og røntgenstråler

Siden 1970 har forskellige gammastråledetektionsmissioner opdaget 511- keV gammastråler, der kommer fra den generelle retning af det galaktiske center. Disse gammastråler produceres af positroner (antielektroner), der tilintetgør med elektroner . I 2008 fandt man ud af, at fordelingen af ​​kilderne til gammastrålerne ligner fordelingen af ​​lavmasse røntgenbinære, hvilket ser ud til at indikere, at disse røntgenbinære elementer sender positroner (og elektroner) ind i det interstellare rum, hvor de bremser. og tilintetgøre. Observationerne er både foretaget af NASA og ESAs satellitter. I 1970 fandt gammastråledetektorer, at det udsendende område var omkring 10.000 lysår på tværs med en lysstyrke på omkring 10.000 sole.

Illustration af de to gigantiske røntgen- / gammastrålebobler (blå-violet) af Mælkevejen (i midten)

I 2010 blev to gigantiske sfæriske bobler med højenergi-gamma-emission detekteret nord og syd for Mælkevejens kerne ved hjælp af data fra Fermi Gamma-ray Space Telescope . Diameteren af ​​hver af boblerne er omkring 25.000 lysår (7,7 kpc) (eller omkring 1/4 af galaksens estimerede diameter); de strækker sig op til Grus og til Jomfruen på den sydlige halvkugles nattehimmel. Efterfølgende identificerede observationer med Parkes-teleskopet ved radiofrekvenser polariseret emission, der er forbundet med Fermi-boblerne. Disse observationer tolkes bedst som en magnetiseret udstrømning drevet af stjernedannelse i de centrale 640 ly (200 pct.) af Mælkevejen.

Senere, den 5. januar 2015, rapporterede NASA at observere et røntgenudbrud 400 gange lysere end normalt, en rekordslået, fra Sagittarius A*. Den usædvanlige hændelse kan være forårsaget af, at en asteroide er gået i stykker, der falder ned i det sorte hul, eller af sammenfiltringen af ​​magnetiske feltlinjer i gas, der strømmer ind i Sagittarius A*.

Spiral arme

Uden for gravitationspåvirkningen fra den galaktiske stang er strukturen af ​​det interstellare medium og stjerner i Mælkevejens skive organiseret i fire spiralarme. Spiralarme indeholder typisk en højere tæthed af interstellar gas og støv end det galaktiske gennemsnit samt en større koncentration af stjernedannelse, som sporet af H II-områder og molekylære skyer .

Mælkevejens spiralstruktur er usikker, og der er i øjeblikket ingen konsensus om arten af ​​Mælkevejens arme. Perfekte logaritmiske spiralmønstre beskriver kun groft træk nær Solen, fordi galakser almindeligvis har arme, der forgrener sig, smelter sammen, vrider sig uventet og har en grad af uregelmæssighed. Det mulige scenarie med Solen inden for en udløber/lokal arm understreger dette punkt og indikerer, at sådanne træk sandsynligvis ikke er unikke og eksisterer andre steder i Mælkevejen. Estimater af stigningsvinklen for armene varierer fra omkring 7° til 25°. Der menes at være fire spiralarme, der alle starter nær Mælkevgalaksens centrum. Disse er navngivet som følger, med positionerne af armene vist på billedet nedenfor:

Observeret (normale linjer) og ekstrapolerede (stiplede linjer) struktur af Mælkevejens spiralarme, set fra nord for galaksen – galaksen roterer med uret i denne visning. De grå linjer, der udstråler fra Solens position (øverst i midten) viser forkortelserne på tre bogstaver for de tilsvarende stjernebilleder
Farve Arme)
turkis Tæt på 3 kpc Arm og Perseus Arm
blå Norma og Yderarm (Sammen med forlængelse opdaget i 2004)
grøn Scutum–Centaurus arm
rød Carina-Skyttearm
Der er mindst to mindre arme eller sporer, herunder:
orange Orion-Cygnus Arm (som indeholder Solen og Solsystemet)
Spitzer afslører, hvad der ikke kan ses i synligt lys: køligere stjerner (blå), opvarmet støv (rødlig nuance) og Sgr A* som en lys hvid plet i midten.
Kunstnerens forestilling om Mælkevejens spiralstruktur med to store stjernearme og en bar.

To spiralarme, Scutum-Centaurus-armen og Carina-Sagittarius-armen, har tangentpunkter inde i Solens kredsløb om Mælkevejens centrum. Hvis disse arme indeholder en overtæthed af stjerner sammenlignet med den gennemsnitlige tæthed af stjerner på den galaktiske skive, ville det kunne påvises ved at tælle stjernerne nær tangentpunktet. To undersøgelser af nær-infrarødt lys, som primært er følsomt over for røde kæmper og ikke påvirket af støvudryddelse, påviste den forudsagte overflod i Scutum-Centaurus-armen, men ikke i Carina-Skytten-armen: Scutum-Centaurus-armen indeholder cirka 30 % flere røde kæmper, end man ville forvente i mangel af en spiralarm. Denne observation antyder, at Mælkevejen kun har to store stjernearme: Perseus-armen og Scutum-Centaurus-armen. Resten af ​​armene indeholder overskydende gas, men ikke overskydende gamle stjerner. I december 2013 fandt astronomer ud af, at fordelingen af ​​unge stjerner og stjernedannende områder matcher Mælkevejens firearmede spiralbeskrivelse. Således ser Mælkevejen ud til at have to spiralarme som sporet af gamle stjerner og fire spiralarme som sporet af gas og unge stjerner. Forklaringen på denne tilsyneladende uoverensstemmelse er uklar.

Klynger opdaget af WISE bruges til at spore Mælkevejens spiralarme.

Near 3 kpc Arm ( også kaldet Expanding 3 kpc Arm eller blot 3 kpc Arm ) blev opdaget i 1950'erne af astronomen van Woerden og samarbejdspartnere gennem 21 centimeter radiomålinger af H I ( atomisk brint ). Det viste sig at udvide sig væk fra den centrale bule med mere end 50 km/s . Den er placeret i den fjerde galaktiske kvadrant i en afstand på omkring 5,2 kpc fra Solen og 3,3 kpc fra det galaktiske center . Far 3 kpc Arm blev opdaget i 2008 af astronomen Tom Dame (Harvard–Smithsonian CfA). Det er placeret i den første galaktiske kvadrant i en afstand på 3 kpc (ca. 10.000 ly ) fra Galactic Center.

En simulering offentliggjort i 2011 antydede, at Mælkevejen kan have opnået sin spiralarmstruktur som et resultat af gentagne kollisioner med Skyttens dværg-elliptiske galakse .

Det er blevet foreslået, at Mælkevejen indeholder to forskellige spiralmønstre: et indre, dannet af Skyttens arm, der roterer hurtigt, og et ydre, dannet af Carina- og Perseus-armene, hvis rotationshastighed er langsommere, og hvis arme er stramt. sår. I dette scenarie, foreslået af numeriske simuleringer af dynamikken i de forskellige spiralarme, ville det ydre mønster danne en ydre pseudoring, og de to mønstre ville være forbundet af Cygnus-armen.

Den lange trådformede molekylære sky kaldet "Nessie" danner sandsynligvis en tæt "rygrad" af Scutum-Centarus-armen

Uden for de store spiralarme er Monoceros Ring (eller Ydre Ring), en ring af gas og stjerner revet fra andre galakser for milliarder af år siden. Men flere medlemmer af det videnskabelige samfund gentog for nylig deres holdning og bekræftede, at Monoceros-strukturen ikke er andet end en overdensitet produceret af Mælkevejens blussede og skæve tykke skive . Strukturen af ​​Mælkevejens skive er skæv langs en "S"-kurve .

glorie

Den galaktiske skive er omgivet af en sfæroid halo af gamle stjerner og kuglehobe, hvoraf 90% ligger inden for 100.000 lysår (30 kpc) fra Galaktisk Center. Imidlertid er nogle få kuglehobe blevet fundet længere, såsom PAL 4 og AM 1 i mere end 200.000 lysår fra Galaktisk Center. Omkring 40 % af Mælkevejens klynger er på retrograde baner, hvilket betyder, at de bevæger sig i den modsatte retning af Mælkevejens rotation. Kuglehobene kan følge rosetbaner om Mælkevejen i modsætning til en planets elliptiske bane omkring en stjerne.

Selvom disken indeholder støv, der skjuler udsynet i nogle bølgelængder, gør halokomponenten det ikke. Aktiv stjernedannelse finder sted i skiven (især i spiralarmene, som repræsenterer områder med høj tæthed), men finder ikke sted i haloen, da der er lidt kølig gas til at kollapse til stjerner. Åbne klynger er også primært placeret i disken.

Opdagelser i det tidlige 21. århundrede har tilføjet en dimension til viden om Mælkevejens struktur. Med opdagelsen af, at skiven af ​​Andromedagalaksen (M31) strækker sig meget længere end hidtil antaget, er muligheden for, at Mælkevejens skive strækker sig længere, åbenbar, og dette understøttes af beviser fra opdagelsen af ​​den ydre arms forlængelse af den. Cygnus Arm og en lignende forlængelse af Scutum-Centaurus Arm . Med opdagelsen af ​​Skyttens dværg-elliptiske galakse kom opdagelsen af ​​et bånd af galaktisk affald, da dværgens polære bane og dens interaktion med Mælkevejen river den fra hinanden. På samme måde, med opdagelsen af ​​Canis Major Dværggalaksen, blev det fundet, at en ring af galaktisk affald fra dens interaktion med Mælkevejen omkranser den galaktiske skive.

Sloan Digital Sky Survey af den nordlige himmel viser en enorm og diffus struktur (spredt ud over et område omkring 5.000 gange størrelsen af ​​en fuldmåne) inden for Mælkevejen, som ikke ser ud til at passe ind i de nuværende modeller. Samlingen af ​​stjerner rer sig tæt på vinkelret på planet for Mælkevejens spiralarme. Den foreslåede sandsynlige fortolkning er, at en dværggalakse smelter sammen med Mælkevejen. Denne galakse kaldes foreløbigt Jomfruens stjernestrøm og findes i retning af Jomfruen omkring 30.000 lysår (9 kpc) væk.

Gasformig halo

Ud over stjerneglorien har Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton og Suzaku fremlagt bevis for, at der er en gasformig glorie med en stor mængde varm gas. Haloen strækker sig i hundredtusindvis af lysår, meget længere end stjerneglorien og tæt på afstanden fra de store og små magellanske skyer . Massen af ​​denne varme glorie svarer næsten til massen af ​​selve Mælkevejen. Temperaturen på denne halogas er mellem 1 og 2,5 millioner K (1,8 og 4,5 millioner °F).

Observationer af fjerne galakser indikerer, at universet havde omkring en sjettedel så meget baryonisk (almindeligt) stof som mørkt stof, da det kun var et par milliarder år gammelt. Imidlertid er der kun omkring halvdelen af ​​disse baryoner i det moderne univers baseret på observationer af nærliggende galakser som Mælkevejen. Hvis opdagelsen af, at haloens masse er sammenlignelig med massen af ​​Mælkevejen, bekræftes, kan det være identiteten af ​​de forsvundne baryoner omkring Mælkevejen.

Galaktisk rotation

Galakse rotationskurve for Mælkevejen – lodret akse er rotationshastigheden omkring det galaktiske centrum; vandret akse er afstand fra det galaktiske centrum i kpcs; solen er markeret med en gul bold; den observerede kurve for rotationshastighed er blå; den forudsagte kurve baseret på stjernemasse og gas i Mælkevejen er rød; spredning i observationer groft angivet med grå søjler, forskellen skyldes mørkt stof

Stjernerne og gassen i Mælkevejen roterer forskelligt omkring sit centrum, hvilket betyder, at rotationsperioden varierer med placeringen. Som det er typisk for spiralgalakser, afhænger kredsløbshastigheden for de fleste stjerner i Mælkevejen ikke stærkt af deres afstand fra centrum. Væk fra den centrale bule eller ydre rand er den typiske stjernekredsløbshastighed mellem 210 ± 10 km/s (470.000 ± 22.000 mph). Derfor er den typiske stjernes omløbsperiode kun direkte proportional med længden af ​​den tilbagelagte vej. Dette er i modsætning til situationen i solsystemet, hvor to-legemes gravitationsdynamik dominerer, og forskellige baner har væsentligt forskellige hastigheder forbundet med dem. Rotationskurven (vist på figuren) beskriver denne rotation. Mod Mælkevejens centrum er kredsløbshastighederne for lave, hvorimod ud over 7 kpcs hastighederne er for høje til at matche, hvad man ville forvente af den universelle gravitationslov.

Hvis Mælkevejen kun indeholdt massen observeret i stjerner, gas og andet baryonisk (almindeligt) stof, ville rotationshastigheden falde med afstanden fra centrum. Den observerede kurve er dog relativt flad, hvilket indikerer, at der er yderligere masse, som ikke kan detekteres direkte med elektromagnetisk stråling. Denne inkonsistens tilskrives mørkt stof. Mælkevejens rotationskurve stemmer overens med spiralgalaksernes universelle rotationskurve, det bedste bevis for eksistensen af ​​mørkt stof i galakser. Alternativt foreslår et mindretal af astronomer, at en ændring af tyngdeloven kan forklare den observerede rotationskurve.

Dannelse

Historie

Mælkevejen begyndte som en eller flere små overdensiteter i massefordelingen i universet kort efter Big Bang . Nogle af disse overdensiteter var frøene til kuglehobe, hvori de ældste tilbageværende stjerner i det, der nu er Mælkevejen, blev dannet. Næsten halvdelen af ​​stoffet i Mælkevejen kan være kommet fra andre fjerne galakser. Ikke desto mindre udgør disse stjerner og hobe nu Mælkevejens stjernernes glorie. Inden for et par milliarder år efter fødslen af ​​de første stjerner var Mælkevejens masse stor nok til, at den snurrede relativt hurtigt. På grund af bevarelse af vinkelmomentum fik dette det gasformige interstellare medium til at kollapse fra en nogenlunde kugleformet form til en skive. Derfor blev der dannet senere generationer af stjerner i denne spiralskive. De fleste yngre stjerner, inklusive Solen, observeres at være i skiven.

Siden de første stjerner begyndte at dannes, er Mælkevejen vokset gennem både galaksesammenlægninger (især tidligt i Mælkevejens vækst) og ophobning af gas direkte fra den galaktiske halo. Mælkevejen samler i øjeblikket materiale fra flere små galakser, herunder to af dens største satellitgalakser, de store og små magellanske skyer, gennem den magellanske strøm . Direkte ophobning af gas observeres i højhastighedsskyer som Smith Cloud . Kosmologiske simuleringer indikerer, at den for 11 milliarder år siden smeltede sammen med en særlig stor galakse, der er blevet mærket Kraken . Mælkevejens egenskaber såsom stjernemasse, vinkelmomentum og metallicitet i dens yderste områder tyder dog på, at den ikke har gennemgået fusioner med store galakser i de sidste 10 milliarder år. Denne mangel på nylige større fusioner er usædvanlig blandt lignende spiralgalakser; dens nabo Andromedagalaksen ser ud til at have en mere typisk historie formet af nyere fusioner med relativt store galakser.

Ifølge nyere undersøgelser ligger Mælkevejen såvel som Andromedagalaksen i det, der i galaksens farve-størrelsesdiagram er kendt som "den grønne dal", en region befolket af galakser i overgang fra den "blå sky" (galakser, der aktivt dannes nye stjerner) til den "røde sekvens" (galakser, der mangler stjernedannelse). Stjernedannelsesaktiviteten i grønne dalgalakser aftager, da de løber tør for stjernedannende gas i det interstellare medium. I simulerede galakser med lignende egenskaber vil stjernedannelse typisk være blevet slukket inden for omkring fem milliarder år fra nu, hvilket endda tegner sig for den forventede, kortsigtede stigning i stjernedannelseshastigheden på grund af kollisionen mellem både Mælkevejen og Andromedaen Galaxy. Faktisk antyder målinger af andre galakser, der ligner Mælkevejen, at den er blandt de rødeste og lyseste spiralgalakser, der stadig danner nye stjerner, og den er bare lidt blåere end de blåste røde galakser.

Alder og kosmologisk historie

Sammenligning af nattehimlen med nattehimlen på en hypotetisk planet inden for Mælkevejen for 10 milliarder år siden, i en alder på omkring 3,6 milliarder år og 5 milliarder år før Solens dannelse.

Kuglehobe er blandt de ældste genstande i Mælkevejen, som dermed sætter en nedre grænse for Mælkevejens alder. Alderen for individuelle stjerner i Mælkevejen kan estimeres ved at måle mængden af ​​langlivede radioaktive grundstoffer såsom thorium-232 og uranium-238, og derefter sammenligne resultaterne med estimater af deres oprindelige overflod, en teknik kaldet nukleokosmokronologi . Disse udbytteværdier på omkring 12,5 ± 3 milliarder år for CS 31082-001 og 13,8 ± 4 milliarder år for BD +17° 3248 . Når en hvid dværg først er dannet, begynder den at gennemgå strålingskøling, og overfladetemperaturen falder støt. Ved at måle temperaturerne på de sejeste af disse hvide dværge og sammenligne dem med deres forventede begyndelsestemperatur, kan der laves et aldersestimat. Med denne teknik blev kuglehoben M4's alder estimeret til 12,7 ± 0,7 milliarder år . Aldersestimater for de ældste af disse klynger giver et estimat for den bedste pasform på 12,6 milliarder år og en øvre grænse på 95 % konfidens på 16 milliarder år.

I november 2018 rapporterede astronomer om opdagelsen af ​​en af ​​de ældste stjerner i universet . Omkring 13,5 milliarder år gammel, 2MASS J18082002-5104378 B er en lillebitte ultrametalfattig (UMP) stjerne lavet næsten udelukkende af materialer frigivet fra Big Bang, og er muligvis en af ​​de første stjerner. Opdagelsen af ​​stjernen i Mælkevgalaksen tyder på, at galaksen kan være mindst 3 milliarder år ældre end tidligere antaget.

Flere individuelle stjerner er blevet fundet i Mælkevejens glorie med målte aldre meget tæt på universets 13,80 milliarder år . I 2007 blev en stjerne i den galaktiske glorie, HE 1523-0901, anslået til at være omkring 13,2 milliarder år gammel. Som det ældste kendte objekt i Mælkevejen på det tidspunkt satte denne måling en nedre grænse for Mælkevejens alder. Dette estimat blev lavet ved hjælp af UV-Visual Echelle Spectrograph of the Very Large Telescope til at måle de relative styrker af spektrallinjer forårsaget af tilstedeværelsen af ​​thorium og andre elementer skabt af R-processen . Linjestyrkerne giver overflod af forskellige elementære isotoper, hvorfra et skøn over stjernens alder kan udledes ved hjælp af nukleokosmokronologi . En anden stjerne, HD 140283, er 14,5 ± 0,7 milliarder år gammel.

Ifølge observationer, der bruger adaptiv optik til at korrigere for Jordens atmosfæriske forvrængning, dateres stjerner i galaksens bule til omkring 12,8 milliarder år gamle.

Alder på stjerner i den galaktiske tynde skive er også blevet estimeret ved hjælp af nukleokosmokronologi. Målinger af tynde skivestjerner giver et skøn over, at den tynde skive blev dannet for 8,8 ± 1,7 milliarder år siden. Disse målinger tyder på, at der var en pause på næsten 5 milliarder år mellem dannelsen af ​​den galaktiske halo og den tynde skive. Nylige analyser af tusindvis af stjerners kemiske signaturer tyder på, at stjernedannelsen kan være faldet med en størrelsesorden på tidspunktet for skivedannelsen for 10 til 8 milliarder år siden, da interstellar gas var for varm til at danne nye stjerner med samme hastighed som før.

Satellitgalakserne, der omgiver Mælkevejen, er ikke tilfældigt fordelt, men synes at være resultatet af et opbrud af et større system, der producerer en ringstruktur på 500.000 lysår i diameter og 50.000 lysår bred. Nære møder mellem galakser, som det, der forventes om 4 milliarder år med Andromedagalaksen, river enorme haler af gas af, som over tid kan smelte sammen og danne dværggalakser i en ring i en vilkårlig vinkel i forhold til hovedskiven.

Intergalaktisk kvarter

Diagram over galakserne i den lokale gruppe i forhold til Mælkevejen
Den lokale gruppes position i Laniakea Supercluster

Mælkevejen og Andromedagalaksen er et binært system af gigantiske spiralgalakser, der tilhører en gruppe på 50 tæt forbundne galakser kendt som den lokale gruppe, omgivet af et lokalt tomrum, der selv er en del af det lokale ark og til gengæld Jomfru-superhoben . Omkring Jomfruens superklynge er der en række tomrum, blottet for mange galakser, Microscopium Void mod "nord", Billedhugger Void til "venstre", Bootes Void til "højre" og Canes-Major Void til " syd". Disse hulrum ændrer form over tid, hvilket skaber filamentøse strukturer af galakser. Jomfru-superklyngen, for eksempel, bliver trukket mod Great Attractor, som igen udgør en del af en større struktur, kaldet Laniakea .

To mindre galakser og et antal dværggalakser i den lokale gruppe kredser om Mælkevejen. Den største af disse er den store magellanske sky med en diameter på 14.000 lysår. Den har en tæt følgesvend, den lille magellanske sky . Den Magellanske Strøm er en strøm af neutral brintgas, der strækker sig fra disse to små galakser hen over 100° af himlen. Strømmen menes at være blevet trukket fra de magellanske skyer i tidevandsinteraktioner med Mælkevejen. Nogle af de dværggalakser, der kredser om Mælkevejen, er Canis Major Dwarf (den nærmeste), Skytten Dværg Elliptical Galaxy, Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf og Leo I Dwarf . Mælkevejens mindste dværggalakser er kun 500 lysår i diameter. Disse omfatter Carina Dwarf, Draco Dwarf og Leo II Dwarf . Der kan stadig være uopdagede dværggalakser, der er dynamisk bundet til Mælkevejen, hvilket understøttes af detekteringen af ​​ni nye satellitter af Mælkevejen i et relativt lille område på nattehimlen i 2015. Der er også nogle dværggalakser, der har allerede blevet absorberet af Mælkevejen, såsom stamfaderen til Omega Centauri .

I 2014 rapporterede forskere, at de fleste satellitgalakser i Mælkevejen ligger i en meget stor skive og kredser i samme retning. Dette kom som en overraskelse: ifølge standard kosmologi skulle satellitgalakserne dannes i mørkt stof-haloer, og de skulle være vidt udbredt og bevæge sig i tilfældige retninger. Denne uoverensstemmelse er stadig ikke fuldt ud forklaret.

I januar 2006 rapporterede forskere, at den hidtil uforklarede skævhed i Mælkevejens skive nu er blevet kortlagt og fundet at være en krusning eller vibration opsat af de store og små magellanske skyer, når de kredser om Mælkevejen, hvilket forårsager vibrationer, når de passere gennem dens kanter. Tidligere blev disse to galakser, på omkring 2 % af Mælkevejens masse, anset for at være for små til at påvirke Mælkevejen. Men i en computermodel skaber bevægelsen af ​​disse to galakser et mørkt stofs kølvand, der forstærker deres indflydelse på den større Mælkevej.

Aktuelle målinger tyder på, at Andromedagalaksen nærmer sig os med 100 til 140 km/s (220.000 til 310.000 mph). Om 3 til 4 milliarder år kan der være en Andromeda-Mælkevej-kollision afhængigt af betydningen af ​​ukendte laterale komponenter for galaksernes relative bevægelse. Hvis de kolliderer, er chancen for, at individuelle stjerner kolliderer med hinanden ekstremt lav, men i stedet vil de to galakser smelte sammen og danne en enkelt elliptisk galakse eller måske en stor diskgalakse i løbet af omkring en milliard år.

Hastighed

Selvom den særlige relativitetsteori siger, at der ikke er nogen "foretrukken" inertiereference i rummet, som man kan sammenligne Mælkevejen med, har Mælkevejen en hastighed i forhold til kosmologiske referencerammer .

En sådan referenceramme er Hubble-strømmen, de tilsyneladende bevægelser af galaksehobe på grund af rummets udvidelse . Individuelle galakser, inklusive Mælkevejen, har ejendommelige hastigheder i forhold til den gennemsnitlige strømning. For at sammenligne Mælkevejen med Hubble-strømmen skal man således overveje et volumen, der er stort nok til, at universets udvidelse dominerer over lokale, tilfældige bevægelser. Et stort nok volumen betyder, at den gennemsnitlige bevægelse af galakser inden for dette volumen er lig med Hubble-strømmen. Astronomer mener, at Mælkevejen bevæger sig med cirka 630 km/s (1.400.000 mph) i forhold til denne lokale referenceramme. Mælkevejen bevæger sig i den generelle retning af Great Attractor og andre galaksehobe, inklusive Shapley-superhoben, bag sig. Den lokale gruppe (en klynge af gravitationsbundne galakser, der blandt andet indeholder Mælkevejen og Andromedagalaksen) er en del af en superklynge kaldet den lokale superklynge, centreret nær Jomfruhoben : selvom de bevæger sig væk fra hinanden i 967 km. /s (2.160.000 mph) som en del af Hubble-strømmen, er denne hastighed mindre end forventet givet afstanden på 16,8 millioner pct. på grund af tyngdekraftens tiltrækning mellem den lokale gruppe og Jomfruklyngen.

En anden referenceramme er tilvejebragt af den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB). Mælkevejen bevæger sig med 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph) i forhold til fotonerne i CMB, mod 10,5 højre ascension, -24° deklination ( J2000 epoke, nær centrum af Hydra ). Denne bevægelse observeres af satellitter såsom Cosmic Background Explorer (COBE) og Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) som et dipolbidrag til CMB'en, da fotoner i ligevægt i CMB -rammen bliver blåforskudt i bevægelsesretningen og rødforskudt i den modsatte retning.

Se også

Noter

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links