Tejút -Milky Way

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Tejút
ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg
Megfigyelési adatok (J2000 korszak )
csillagkép Nyilas
Jobb felemelkedés 17 óra 45 perc 40,0409 s
Deklináció −29° 00′ 28,118″
Távolság 25,6–27,1 kly (7,86–8,32 kpc)
Jellemzők
típus Sb, Sbc vagy SB(rs)bc
( rácsos spirálgalaxis )
Tömeg (0,8–1,5) × 10 12 M
A csillagok száma 100-400 milliárd
Méret Csillagkorong : 185 ± 15 kly
Sötét anyag halo : 1,9 ± 0,4 Mly (580 ± 120 kpc )
Vékony csillagkorong vastagsága ≈2 kly (0,6 kpc)
Perdület 1 × 10 67 J s
A Nap galaktikus forgási periódusa 240 Myr
Spirális minta forgási periódusa 220–360 Myr
Rúdminta forgási periódusa 100–120 Myr
Sebesség a CMB pihenőkerethez viszonyítva 552,2 ± 5,5 km/s
Szökési sebesség a Nap pozíciójában 550 km/s
Sötét anyag sűrűsége a Nap pozíciójában 0,0088+0,0024
−0,0018
M db −3 ill0,35+0,08
−0,07
GeV cm −3
Lásd még: Galaxis, Galaxisok listája

A Tejútrendszer a Naprendszerünket magába foglaló galaxis , melynek neve a galaxis Földről való megjelenését írja le: az zakai égbolton látható homályos fénysáv, amely csillagokból alakult ki, amelyeket szabad szemmel nem lehet egyedileg megkülönböztetni . A Tejút kifejezés a latin via lactea fordítása, amely a görög γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ) szóból származik, jelentése "tejkör". A Földről a Tejút sávként jelenik meg, mert korong alakú szerkezetét belülről nézzük. Galileo Galilei először 1610-ben bontotta fel a fénysávot egyedi csillagokká távcsövével. Az 1920-as évek elejéig a legtöbb csillagász úgy gondolta, hogy a Tejútrendszer tartalmazza az Univerzum összes csillagát . A Harlow Shapley és Heber Curtis csillagászok közötti 1920 -as nagy vitát követően Edwin Hubble megfigyelései kimutatták, hogy a Tejút csak egy a sok galaxis közül.

A Tejútrendszer 100 000-200 000 fényév becsült látható átmérőjű spirálgalaxis . A legújabb szimulációk azt sugallják, hogy a sötét anyag területe, amely néhány látható csillagot is tartalmaz, átmérője elérheti a 2 millió fényévet. A Tejútrendszernek számos műholdgalaxisa van, és a helyi galaxiscsoport része, amely a Virgo szuperhalmaz részét képezi, amely maga is a Laniakea szuperhalmaz egyik alkotóeleme .

Becslések szerint 100-400 milliárd csillagot és legalább ennyi bolygót tartalmaz . A Naprendszer körülbelül 27 000 fényév sugarú körben található a Galaktikus Központtól, az Orion-kar belső szélén, amely a gáz és a por egyik spirál alakú koncentrációja. A legbelső 10 000 fényévben lévő csillagok egy dudort és egy vagy több rudat alkotnak, amelyek a kidudorodásból sugároznak. A galaktikus központ egy Sagittarius A* néven ismert intenzív rádióforrás, egy 4,100 (± 0,034) millió naptömegű szupermasszív fekete lyuk . A Galaktikus Központtól széles távolságra lévő csillagok és gázok körülbelül 220 kilométer/s sebességgel keringenek. Az állandó forgási sebesség ellentmondani látszik a Kepleri-dinamika törvényeinek, és arra utal, hogy a Tejútrendszer tömegének nagy része (körülbelül 90%-a) láthatatlan a teleszkópok számára, sem nem bocsát ki, sem nem nyel el elektromágneses sugárzást . Ezt a feltételezett tömeget „ sötét anyagnak ” nevezték el . A forgási periódus körülbelül 240 millió év a Nap sugarában. A Tejútrendszer egésze hozzávetőleg 600 km/s sebességgel mozog az extragalaktikus vonatkoztatási rendszerekhez képest. A Tejútrendszer legrégebbi csillagai majdnem olyan idősek, mint maga az Univerzum, így valószínűleg nem sokkal az Ősrobbanás sötét korszaka után keletkeztek . 2022. május 12-én a csillagászok először jelentették be a Sagittarius A*, a Tejútrendszer közepén található szupermasszív fekete lyuk képét.

Etimológia és mitológia

Tintoretto : A Tejút eredete (1575-1580 körül )

Az Enūma Eliš című babilóniai epikus költeményben a Tejút az ősi sósvízi sárkánynő, Tiamat levágott farkából jön létre, amelyet Marduk, a babiloni nemzeti isten állít az égbe, miután megölte őt. Erről a történetről egykor azt hitték, hogy egy régebbi sumér változaton alapult, amelyben Tiamat ehelyett a nippuri Enlil ölte meg, de ma már pusztán babiloni propagandisták találmányának tartják, azzal a szándékkal, hogy Mardukot a sumér istenségek felett állónak mutassák.

A görög mitológiában Zeusz egy halandó nőtől született fiát, a csecsemő Héraklészt Héra mellére helyezi, miközben az alszik, így a baba megissza isteni tejét, és így halhatatlanná válik. Héra felébred szoptatás közben, majd rájön, hogy egy ismeretlen babát szoptat: eltolja a babát, a tej egy része kifolyik, és ez létrehozza a Tejútrendszer néven ismert fénysávot. Az ókori görögök úgy gondolták, hogy a Tejút megjelenése akkor alakult ki, amikor Athéné letépte Hérakleszt a melléről, amely mindenhová tejet permetezett.

A Llys Dôn (szó szerint " Dôn udvara ") a Cassiopeia csillagkép hagyományos walesi neve . Dôn gyermekei közül legalább háromnak csillagászati ​​asszociációi is vannak: a Caer Gwydion (" Gwydion erőd ") a Tejút hagyományos walesi neve, a Caer Arianrhod (" Arianrhod erőd ") pedig a Corona Borealis csillagképe .

A nyugati kultúrában a "Tejút" név onnan ered, hogy az zakai égbolton átívelő, halvány, feloldatlan "tzerű" izzó sávként jelenik meg. A kifejezés a klasszikus latin via lactea fordítása, ami viszont a hellenisztikus görög γαλαξίας szóból származik, ami a γαλαξίας κύκλος ( galaxis kýklos ) rövidítése, jelentése "tejkör". Az ógörög γαλαξίας ( galaxisok ) – a γαλακτ -, γάλα ("tej") + -ίας (mellékneveket képező) gyöke - szintén a "galaxis" gyökere, a mi, gyűjteményünk és későbbi csillagaink neve is.

A Tejút vagy a „tejkör” csak egy volt a 11 „kör” közül, amelyeket a görögök azonosítottak az égen, a többiek az állatöv, a délkör, a horizont, az egyenlítő, a Rák és Bak trópusai, az Északi- sark és az Antarktisz körei ., és két színkör áthalad mindkét póluson.

A Tejút nézete a Nyilas csillagkép felé (beleértve a Galaktikus Központot is), egy kis fényszennyezettségű sötét helyről nézve (a Fekete Szikla-sivatag, Nevada), a fényes objektum a jobb alsó sarokban a Jupiter, közvetlenül az Antares felett.

Kinézet

Időzített videó , amely megörökíti az ALMA felett ívelő Tejútrendszert

A Tejút a Földről mintegy 30° széles, homályos fehér fénysávként látható, amely az zakai égboltot íveli . Az zakai égbolt megfigyelésekor, bár az egész égbolt összes szabad szemű csillaga a Tejút-galaxis része, a "Tejút" kifejezés erre a fénysávra korlátozódik. A fény a galaktikus sík irányában elhelyezkedő feloldatlan csillagok és egyéb anyagok felhalmozódásából származik . A sáv körüli világosabb területek lágy vizuális foltokként, csillagfelhőkként jelennek meg . Ezek közül a legszembetűnőbb a Nagy Nyilas csillagfelhő, a galaxis központi dudorának egy része . A sávon belüli sötét területek, például a Nagy Hasadék és a Szénzsák olyan területek, ahol a csillagközi por blokkolja a távoli csillagok fényét. Az égbolt azon területét, amelyet a Tejút elfed , elkerülési zónának nevezik .

A Tejútrendszer felületi fényereje viszonylag alacsony . Láthatóságát nagymértékben csökkentheti a háttérfény, például fényszennyezés vagy holdfény . Az égboltnak sötétebbnek kell lennie, mint körülbelül 20,2 magnitúdó négyzetívmásodpercenként ahhoz, hogy a Tejút látható legyen. Láthatónak kell lennie, ha a határérték körülbelül +5,1 vagy jobb, és nagyon sok részletet mutat +6,1-nél. Emiatt a Tejút nehezen látható az erősen megvilágított városi vagy külvárosi területekről, de nagyon feltűnő, ha vidéki területekről nézzük, amikor a Hold a horizont alatt van. A mesterséges zakai égbolt fényességét ábrázoló térképek azt mutatják, hogy a Föld lakosságának több mint egyharmada nem látja otthonából a Tejútrendszert a fényszennyezés miatt.

A Földről nézve a Tejútrendszer galaktikus síkjának látható része az égbolt azon területét foglalja el, amely 30 csillagképből áll . A Galaktikus Központ a Nyilas irányában fekszik, ahol a Tejút a legfényesebb. A Nyilastól kezdve a fehér fény homályos sávja áthaladni látszik az aurigai galaktikus anticentrum felé . A zenekar ezután folytatja az út hátralévő részét az égbolton, vissza a Nyilasba, két nagyjából egyenlő félgömbre osztva az eget .

A galaktikus sík körülbelül 60°-kal hajlik az ekliptikához (a Föld keringési síkjához ). Az égi egyenlítőhöz képest északon a Cassiopeia csillagképig, délen pedig a Crux csillagképig halad el, jelezve a Föld egyenlítői síkjának és az ekliptika síkjának nagy dőlését a galaktikus síkhoz képest. Az északi galaktikus pólus a 12 óra 49 m jobb felemelkedésnél, a deklináció +27,4° ( B1950 ) a β Comae Berenices közelében, a déli galaktikus pólus pedig az α Sculptoris közelében található . Emiatt a magas dőlésszög miatt az zaka és az évszaktól függően a Tejútív íve viszonylag alacsonynak vagy viszonylag magasnak tűnhet az égen. Az északi szélesség 65° és déli 65° közötti megfigyelői számára a Tejútrendszer naponta kétszer halad át közvetlenül a fejük felett .

Csillagászati ​​történelem

A Tejút alakja William Herschel 1785-ös csillagszámlálásából következtetett; a Naprendszert a középpont közelében feltételezték

A Meteorologicában Arisztotelész (Kr. e . 384–322) azt állítja, hogy a görög filozófusok, Anaxagorasz ( i.e.  500–428 ) és Démokritosz (i. e . 460–370 ) azt javasolták, hogy a Tejút olyan csillagok ragyogása, amelyek a Föld árnyéka miatt nem láthatók közvetlenül. míg más csillagok a Naptól kapják fényüket (de fényüket a napsugarak eltakarják). Maga Arisztotelész úgy gondolta, hogy a Tejút a Föld felső légkörének része (a csillagokkal együtt), és a csillagok égésének mellékterméke, amely a légkör legkülső helye miatt nem oszlik el (ez alkotja a nagy kört ). A neoplatonista filozófus , az ifjabb Olympiodorus  ( i.sz. 495-570 ) bírálta ezt a nézetet, azzal érvelve, hogy ha a Tejútrendszer holdalatti lenne, akkor a Föld különböző időpontjaiban és helyein másként kellene megjelennie, és parallaxissal kell rendelkeznie, ami nem. . Véleménye szerint a Tejút égi. Ez a gondolat később befolyással lesz az iszlám világra .

Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) perzsa csillagász azt javasolta, hogy a Tejút „a ködös csillagok természetének számtalan töredékének gyűjteménye”. Avempace ( 1138 ) andalúz csillagász azt javasolta, hogy a Tejút sok csillagból álljon, de a Föld légkörében bekövetkező fénytörés miatt folyamatos képnek tűnik, hivatkozva arra, hogy 1106-ban vagy 1107-ben megfigyelte a Jupiter és a Mars együttállását . bizonyítékként. Jamil Ragep szerint Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) perzsa csillagász a Tadhkira című művében ezt írja: „A Tejútrendszer, azaz a Galaxis nagyon sok kicsi, szorosan halmozódó csillagból áll, koncentráltságuk és kicsinységük miatt zavaros foltoknak tűnnek. Emiatt a tzínhez hasonlították." Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) felvetette, hogy a Tejútrendszer „számtalan apró csillag, amelyek az állócsillagok szférájában helyezkednek el”, és ezek a csillagok nagyobbak, mint a bolygók.

A sok csillagból álló Tejút 1610-ben bizonyított, amikor Galileo Galilei egy távcső segítségével tanulmányozta a Tejútrendszert, és felfedezte, hogy az hatalmas számú halvány csillagból áll. Egy 1755-ös értekezésében Immanuel Kant Thomas Wright korábbi munkáira támaszkodva (helyesen) feltételezte, hogy a Tejút hatalmas számú csillagból álló forgó test lehet, amelyet a Naprendszerhez hasonló gravitációs erők tartanak össze, de sok mindenen. nagyobb mérlegek. Az így létrejövő csillagkorongot a mi szemszögünkből egy sávnak látnánk az égen a korongon belül. Wright és Kant azt is sejtette, hogy az zakai égbolton látható ködök némelyike ​​maguk is különálló „galaxisok”, hasonlóan a miénkhez. Kant a Tejútrendszert és az "extragalaktikus ködöket" is "szigeti univerzumoknak" nevezte, ez a kifejezés az 1930-as évekig még mindig aktuális volt.

Az első kísérletet a Tejútrendszer alakjának és a Nap azon belüli helyzetének leírására William Herschel hajtotta végre 1785-ben, gondosan megszámlálva a látható égbolt különböző területein található csillagok számát. Diagramot készített a Tejútrendszer alakjáról, a Naprendszerrel a középponthoz közel.

1845-ben Lord Rosse új távcsövet épített, és képes volt megkülönböztetni az elliptikus és spirál alakú ködöket. Egyes pontforrásokat is sikerült találnia néhány ilyen ködben, hitelt adva Kant korábbi sejtésének.

Fénykép a „Nagy Androméda-ködről” 1899-ből, amelyet később Androméda-galaxisként azonosítottak

1904-ben Jacobus Kapteyn a csillagok megfelelő mozgását tanulmányozva arról számolt be, hogy ezek nem véletlenek, ahogyan azt akkoriban hitték; A csillagok két áramlatra oszthatók, amelyek közel ellentétes irányba mozognak. Később kiderült, hogy Kapteyn adatai voltak az első bizonyítékok galaxisunk forgására, ami végül a galaktikus forgás felfedezéséhez vezetett Bertil Lindblad és Jan Oort által .

1917-ben Heber Curtis megfigyelte a nova S Andromedae -t a Nagy Androméda-ködben ( 31. Messier objektum ). A fényképfelvételt átkutatva további 11 novát talált . Curtis észrevette, hogy ezek a nóvák átlagosan 10 magnitúdóval halványabbak voltak, mint a Tejútrendszeren belüliek. Ennek eredményeként 150 000 parszekre becsült távolságot tudott felmutatni. Híve lett a "sziget-univerzumok" hipotézisének, amely szerint a spirális ködök független galaxisok. 1920-ban a nagy vita zajlott Harlow Shapley és Heber Curtis között a Tejút természetéről, a spirális ködökről és az Univerzum méreteiről. Annak alátámasztására, hogy a Nagy Androméda-köd egy külső galaxis, Curtis megjegyezte a Tejútrendszer porfelhőire emlékeztető sötét sávok megjelenését, valamint a jelentős Doppler-eltolódást .

A vitát Edwin Hubble döntötte el az 1920-as évek elején a Mount Wilson obszervatórium 2,5 méteres Hooker távcsövével . Ennek az új távcsőnek a fénygyűjtő erejével olyan csillagászati ​​fényképeket tudott készíteni, amelyek egyes spirális ködök külső részeit egyedi csillagok gyűjteményeként határozták meg. Sikerült azonosítania néhány cefeida változót is, amelyeket viszonyítási alapként használhatott a ködök távolságának becsléséhez. Megállapította, hogy az Androméda-köd 275 000 parszeknyire van a Naptól, túl messze ahhoz, hogy a Tejútrendszer része legyen.

Asztrográfiát

A Tejút-galaxis térképe a
galaktikus síkot minden irányban keresztező csillagképekkel és az ismert kiemelkedő alkotóelemekkel, beleértve a fő karokat, a sarkantyúkat, a rudat, a magot/dudort, a figyelemre méltó ködöket és a gömbhalmazokat .
A Tejútrendszer és a szomszédos galaxisok csillagainak teljes égbolt képe, a Gaia műhold megfigyeléseinek első évében, 2014 júliusa és 2015 szeptembere között. A térkép a csillagok sűrűségét mutatja az égbolt egyes részein. A világosabb területek a csillagok sűrűbb koncentrációját jelzik. A Galaktikus Síkon áthaladó sötétebb régiók a csillagközi gáz és por sűrű felhőinek felelnek meg, amelyek elnyelik a csillagok fényét.

Az ESA Gaia űrszonda távolságbecsléseket ad egymilliárd csillag parallaxisának meghatározásával, és feltérképezi a Tejútrendszert négy tervezett térképpel 2016-ban, 2018-ban, 2021-ben és 2024-ben. Egy 2020-ban készült tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a Gaia a galaxis ingadozó mozgását észlelte., amelyet a korong forgástengelyének egy nem gömb alakú fényudvar főtengelyéhez képesti eltolódásából eredő nyomatékok, vagy a késői beesés során felhalmozódott anyag, vagy a közeli, kölcsönhatásban lévő műholdgalaxisok és azok által okozott nyomatékok okozhatnak. következményes árapály".

Sun helye és környéke

A Naprendszer helyzete a Tejútrendszeren belül
A Tejútrendszer diagramja a Naprendszer helyzetével sárga nyíllal és piros ponttal az Orion karjában . A pont nagyjából lefedi a Naprendszer nagyobb környezetét, a Radcliffe Wave és a Split lineáris szerkezetek (korábban Gould-öv ) közötti teret.
Művészi közelkép az Orion karról a Radcliffe Wave és a Split lineáris struktúrák főbb jellemzőivel, valamint a legközelebbi nagy léptékű égi jellemzőkkel körülvett Naprendszerrel a Helyi Buborék felszínén 400-500 fényév távolságra .

A Nap az Orion Arm belső peremének közelében van, a Helyi Buborék helyi bolyhjában, a Radcliffe hullám és a Split lineáris struktúrák (korábban Gould Belt ) között. Gillessen és munkatársai az Sgr A* körüli csillagpályák tanulmányozása alapján. (2016) szerint a Nap 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) becsült távolságra fekszik a Galaktikus Központtól. Boehle et al. (2016) kisebb, 25,64 ± 0,46 kly-t (7,86 ± 0,14 kpc) találtak, szintén csillagpálya-analízissel. A Nap jelenleg 5–30 parszek (16–98 ly) magasságban van a Galaktikus korong központi síkja felett, vagy attól északra. A helyi kar és a következő kar, a Perseus Arm közötti távolság körülbelül 2000 parszek (6500 ly). A Nap és így a Naprendszer a Tejútrendszer galaktikus lakható zónájában található .

A Naptól számított 15 parszek (49 ly) sugarú gömbön belül körülbelül 208 csillag van, amelyek fényesebbek a 8,5 abszolút magnitúdónál, így a sűrűség 69 köbparszekenként egy csillag, vagy 2360 köbfényévenként egy csillag (a listából ) a legközelebbi fényes csillagok ). Másrészt 64 ismert csillag (bármilyen nagyságrendű, a 4 barna törpét nem számítva ) a Naptól számított 5 parszeken (16 ly) belül, körülbelül egy csillagot adva 8,2 köbparszekre, vagy egy csillagot 284 köbös fényre. -évek (a legközelebbi csillagok listájából ). Ez azt a tényt szemlélteti, hogy sokkal több a halvány csillag, mint a fényes csillag: az egész égbolton körülbelül 500 csillag van, amelyek fényesebbek a 4- es magnitúdónál, de 15,5 millió csillag világosabb a 14-es magnitúdónál.

A Nap útjának csúcsa vagy a napcsúcs az az irány, amerre a Nap a Tejútrendszerben halad az űrben. A Nap galaktikus mozgásának általános iránya a Vega csillag felé irányul, a Herkules csillagkép közelében, nagyjából 60 fokos égbolt szögben a Galaktikus Központ irányával. A Nap Tejút körüli pályája várhatóan nagyjából ellipszis alakú lesz, a galaktikus spirálkarok és az egyenetlen tömegeloszlás miatti perturbációk hozzáadásával. Ezenkívül a Nap pályánként körülbelül 2,7-szer halad át a galaktikus síkon. Ez nagyon hasonlít egy egyszerű harmonikus oszcillátor működéséhez, ellenállási erő (csillapítás) kifejezés nélkül. Egészen a közelmúltig úgy gondolták, hogy ezek az oszcillációk egybeesnek az életformák tömeges kihalási időszakával a Földön. A Nap spirális szerkezeten való áthaladásának hatásainak CO-adatokon alapuló újraelemzése során nem sikerült összefüggést találni.

A Naprendszernek körülbelül 240 millió évre van szüksége a Tejútrendszer egy pályájának megtételéhez (ez egy galaktikus év ), ezért a Napról azt feltételezik, hogy élete során 18-20 pályát tett meg, és az emberiség keletkezése óta a forradalom 1/1250-ét. . A Naprendszer keringési sebessége a Tejútrendszer középpontja körül körülbelül 220 km/s (490 000 mph) vagy a fénysebesség 0,073%-a . A Nap 84 000 km/h (52 000 mph) sebességgel halad át a helioszférán. Ennél a sebességnél körülbelül 1400 év kell ahhoz, hogy a Naprendszer 1 fényév távolságot, vagy 8 nap 1 AU ( csillagászati ​​egység ) megtételéhez szükséges. A Naprendszer a Skorpió állatövi csillagkép felé tart, amely az ekliptikát követi.

Galaktikus kvadránsok

A Nap helyének diagramja a Tejútrendszerben, a szögek a galaktikus koordináta-rendszer hosszúsági fokait jelölik .

A galaktikus kvadráns vagy a Tejút kvadránsa a Tejútrendszer négy körkörös szektorának egyikére utal. A csillagászati ​​gyakorlatban a galaktikus kvadránsok elhatárolása a galaktikus koordinátarendszeren alapul, amely a Napot teszi a térképrendszer origójaként .

A kvadránsokat sorszámmal írják le – például „1. galaktikus kvadráns”, „második galaktikus kvadráns” vagy „a Tejútrendszer harmadik kvadránsa”. Az északi galaktikus sarkról nézve 0°-kal (nulla fok) a Napból kiinduló és a Galaktikus Központon átfutó sugárként a kvadránsok a következők:

Galaktikus
kvadráns
Galaktikus
hosszúság
(ℓ)

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

a galaktikus hosszúság (ℓ) az óramutató járásával ellentétes irányban növekszik ( pozitív forgás ), a galaktikus középponttól északra nézve ( a Földtől több százezer fényévnyire lévő nézőpont a Coma Berenices csillagkép irányában ); ha a galaktikus középponttól délről nézzük (a Szobrász csillagképben hasonló távoli nézőpont ), a az óramutató járásával megegyező irányban növekedne ( negatív forgás ).

Méret és tömeg

A Tejútrendszer felépítése hasonló a galaxishoz ( UGC 12158, a Hubble által leképezett )

A Tejútrendszer a második legnagyobb galaxis a Helyi Csoportban (az Androméda-galaxis után ), csillagkorongjának átmérője körülbelül 170 000–200 000 fényév (52–61 kpc), átlagosan körülbelül 1000 fényév (0,3 kpc). ) vastag. A Tejútrendszer relatív fizikai léptékének összehasonlításához, ha a Naprendszer a Neptunuszig akkora lenne, mint egy amerikai negyed (24,3 mm (0,955 hüvelyk)), akkor a Tejútrendszer megközelítőleg akkora lenne, mint a szomszédos Egyesült Államok . A viszonylag lapos galaktikus sík felett és alatt hullámzik egy gyűrűszerű csillagszál, amely 150 000-180 000 fényév (46-55 kpc) átmérőjű a Tejút köré tekeredik, ami magának a Tejútnak a része lehet. .

A Tejútrendszer sematikus profilja.
Rövidítések: GNP/GSP: Galactic North and South Sark

A Tejútrendszer körülbelül 890-1540000000000-szorosa a Nap teljes tömegének (8,9 × 1011–1,54 × 10_12 naptömeg), bár a csillagok és a bolygók ennek csak kis részét teszik ki. A Tejútrendszer tömegére vonatkozó becslések a használt módszertől és adatoktól függően változnak. A becslési tartomány alsó határa 5,8 × 1011 naptömeg ( M ), valamivel kevesebb, mint az Androméda -galaxisé . A Very Long Baseline Array segítségével 2009-ben végzett mérések254 km/s (570 000 mph) sebességet találtak a Tejútrendszer külső peremén lévő csillagoknál. Mivel a keringési sebesség a pálya sugarán belüli teljes tömegtől függ, ez arra utal, hogy a Tejút tömege nagyobb, nagyjából megegyezik az Androméda-galaxis 7 × 1011 M a középpontjától számított 160 000 ly-n (49 kpc) belül. 2010-ben a halo csillagok radiális sebességének mérése megállapította, hogy a 80 kilo parszeken belüli tömeg 7 × 1011 M . Egy 2014-ben publikált tanulmány szerint a teljes Tejútrendszer tömegét 8,5 × 1011 M , de ez csak a fele az Androméda-galaxis tömegének. A Tejútrendszer tömegére vonatkozó közelmúltbeli becslések szerint 1,29 × 1012 M .

A Tejútrendszer tömegének nagy része sötét anyagnak tűnik, az anyag egy ismeretlen és láthatatlan formája, amely gravitációs kölcsönhatásba lép a közönséges anyaggal. A feltételezések szerint egy sötét anyag halója viszonylag egyenletesen terjed a Galaktikus Központtól száz kiloparszeken (kpc) túl. A Tejútrendszer matematikai modelljei szerint a sötét anyag tömege 1–1,5 × 1012 M . A közelmúltban végzett tanulmányok szerint a tömeg 4,5 × 1012 M és olyan kicsi, mint 8 × 1011 M . Összehasonlításképpen: a Tejútrendszer összes csillagának össztömege 4,6 × 1010 M és 6,43 × 1010 M . A csillagokon kívül létezik még csillagközi gáz is, amely 90 tömegszázalékban hidrogént és 10 tömegszázalékban héliumot tartalmaz, a hidrogén kétharmada atomi formában, a maradék egyharmada pedig molekuláris hidrogén . A Tejútrendszer csillagközi gázának tömege a csillagok teljes tömegének 10-15%-a. A csillagközi por a gáz össztömegének további 1%-át teszi ki.

2019 márciusában a csillagászok arról számoltak be, hogy a Tejút-galaxis tömege 1,5 billió naptömeg körülbelül 129 000 fényév sugarú körben, ami több mint kétszerese a korábbi tanulmányokban megállapítottnak, és arra utal, hogy a galaxis tömegének körülbelül 90%-a. a galaxis sötét anyag .

Tartalom

Az ESO 360 fokos panorámaképe a Tejútról (fényképekből összeállított mozaik), a galaktikus központ a nézet közepén van, a galaktikus észak felfelé.
A Tejútrendszer 360 fokos megjelenítése a Gaia EDR3 adatok felhasználásával, amelyek csillagközi gázt, port csillagokkal megvilágítottak (a fő foltok feketével vannak jelölve; a fehér címkék a csillagok főbb fényes foltjai ). A bal félteke a galaktikus középponttal, a jobb félteke a galaktikus anticentrum felé néz.

A Tejútrendszer 100-400 milliárd csillagot és legalább ennyi bolygót tartalmaz. A pontos adat a nagyon kis tömegű csillagok számának megszámlálásától függ, amelyeket nehéz észlelni, különösen a Naptól 300 ly-nál (90 pc) nagyobb távolságra. Összehasonlításképpen a szomszédos Androméda-galaxis becslések szerint egy billió (10 12 ) csillagot tartalmaz. A Tejútrendszer tízmilliárd fehér törpét, egymilliárd neutroncsillagot és százmillió csillag- fekete lyukat tartalmazhat . A csillagok közötti teret egy gázból és porból álló korong tölti be, amelyet csillagközi közegnek neveznek . Ennek a korongnak a sugara legalább a csillagokéhoz hasonló kiterjedésű, míg a gázréteg vastagsága több száz fényévtől a hidegebb gáznál több ezer fényévig terjed a melegebb gázok esetében.

A Tejútrendszer csillagainak korongjának nincs éles széle, amelyen túl nincsenek csillagok. Inkább a csillagok koncentrációja csökken a Tejútrendszer középpontjától való távolsággal. Érthetetlen okokból a középponttól számított nagyjából 40 000 fényév (13 kpc) sugarú körön túl az egy köbös parszekre jutó csillagok száma sokkal gyorsabban csökken a sugárral. A galaktikus korongot csillagokból és gömbhalmazokból álló gömb alakú galaktikus glória veszi körül, amely kifelé nyúlik, de méretét két Tejút-műhold, a Nagy és Kis Magellán-felhő pályája korlátozza, amelyek legközelebbi megközelítése a Galaktikus Központhoz körülbelül 180 000 ly (55 kpc). Ilyen távolságban vagy azon túl a legtöbb haloobjektum pályáját megzavarnák a Magellán-felhők. Ezért az ilyen tárgyak valószínűleg kilökődnek a Tejút közeléből. A Tejútrendszer integrált abszolút vizuális magnitúdója –20,9 körülire becsülhető.

Mind a gravitációs mikrolencsés, mind a bolygótranzit megfigyelések azt mutatják, hogy legalább annyi bolygó kötődik csillagokhoz, mint ahány csillag van a Tejútrendszerben, a mikrolencsés mérések pedig azt mutatják, hogy több a gazdacsillagokhoz nem kötődő szélhámos bolygó, mint ahány csillag. A Kepler-űrobszervatórium 2013. januári tanulmánya szerint a Tejútrendszer csillagonként legalább egy bolygót tartalmaz, ami 100-400 milliárd bolygót eredményez . A Kepler adatainak 2013. januári elemzése szerint legalább 17 milliárd Föld méretű exobolygó található a Tejútrendszerben. 2013. november 4-én a csillagászok a Kepler űrmisszió adatai alapján arról számoltak be, hogy a Tejútrendszeren belül akár 40 milliárd Föld méretű bolygó keringhet a Napszerű csillagok és vörös törpék lakható zónáiban . E becslések szerint 11 milliárd bolygó keringhet a Naphoz hasonló csillagok körül. Egy 2016-os tanulmány szerint a legközelebbi exobolygó 4,2 fényévre lehet tőle, és a Proxima Centauri vörös törpe körül kering. Az ilyen Föld méretű bolygók többen lehetnek, mint a gázóriások. Az exobolygók mellett a Naprendszeren túli " exokométákat " is észleltek, amelyek gyakoriak lehetnek a Tejútrendszerben. A közelmúltban, 2020 novemberében a becslések szerint több mint 300 millió lakható exobolygó található a Tejút-galaxisban.

Szerkezet

A Tejútrendszer általános szerkezetének különböző elemeinek áttekintése.
Sötét folt, amelyet fánk alakú narancssárga gyűrű vesz körül
Szupermasszív fekete lyuk, Sagittarius A*, amelyet az Event Horizon Telescope rádióhullámokban rögzített. A központi sötét folt a fekete lyuk árnyéka, amely nagyobb, mint az eseményhorizont .
A Chandra X-ray Obszervatórium által észlelt fényes röntgenkitörések a Sagittarius A* -ból (betét) a Tejútrendszer közepén .
A művész benyomása arról, hogyan nézne ki a Tejút különböző nézőpontokból – a peremek látószögéből, a földimogyoró-héj alakú szerkezet, amelyet nem szabad összetéveszteni a galaxis központi kidudorodásával, nyilvánvaló; felülről nézve jól látható a központi keskeny sáv, amely ezért a szerkezetért felelős, akárcsak sok spirálkar és a hozzájuk tartozó porfelhők

A Tejút egy rúd alakú magterületből áll, amelyet gáz, por és csillagok megvetemedett korongja vesz körül. A Tejúton belüli tömegeloszlás nagyon hasonlít a Hubble-besorolásban szereplő Sbc típusra, amely viszonylag lazán tekercselt karokkal rendelkező spirális galaxisokat reprezentál. A csillagászok először az 1960-as években kezdtek sejteni, hogy a Tejút egy korlátos spirálgalaxis, nem pedig egy közönséges spirálgalaxis . Ezeket a sejtéseket megerősítették a Spitzer Űrteleszkóp 2005-ös megfigyelései, amelyek azt mutatták, hogy a Tejútrendszer központi rúdja nagyobb, mint korábban gondolták.

Galaktikus Központ

A Nap 25 000–28 000 fénytávra (7,7–8,6 kpc) van a Galaktikus Központtól. Ezt az értéket geometriai alapú módszerekkel vagy kiválasztott csillagászati ​​objektumok mérésével becsülik meg, amelyek szabványos gyertyaként szolgálnak, különböző technikákkal, amelyek különböző értékeket adnak ezen a közelítő tartományon belül. A belső néhány kiloparszekben (körülbelül 10 000 fényév sugarú körben) nagyrészt régi csillagok sűrű koncentrációja található, nagyjából gömb alakúak, az úgynevezett dudorok . Feltételezték, hogy a Tejútrendszerből hiányzik a dudor a korábbi galaxisok ütközése és egyesülése miatt, és ehelyett csak a központi rúdja által alkotott pszeudodudor van. Az irodalomban azonban bővelkedik a zűrzavar a rúd instabilitásának következtében létrejött (mogyoróhéj) alakú szerkezet és a 0,5 kpc-os várható félfénysugárral járó esetleges kidudorodás között.

A Galaktikus Központot egy Sagittarius A* (ejtsd: Sagittarius A-star ) nevű intenzív rádióforrás jelzi. Az anyag középpont körüli mozgása azt jelzi, hogy a Sagittarius A* egy hatalmas, kompakt tárgyat rejt magában. Ez a tömegkoncentráció a legjobban egy szupermasszív fekete lyukkal (SMBH) magyarázható, amelynek becsült tömege a Nap tömegének 4,1-4,5 milliószorosa . Az SMBH akkréciós sebessége összhangban van egy inaktív galaktikus maggal, a becslések szerint kb.1 × 10 −5 M évente. A megfigyelések azt mutatják, hogy a legtöbb normál galaxis középpontjának közelében SMBH-k találhatók.

A Tejútrendszer sávjának természetét aktívan vitatják, a becslések félhosszára és tájolására 1–5 kpc (3000–16 000 ly), valamint 10–50 fokra rúgnak a Föld és a Galaktikus Központ közötti látóvonalhoz képest. Egyes szerzők azt javasolják, hogy a Tejútrendszer két különálló sávot tartalmazzon, amelyek egyike a másikba fészkelődik. Az RR Lyrae-típusú csillagok azonban nem követnek kiemelkedő galaktikus sávot. A rudat körülveheti egy "5 kpc gyűrű" nevű gyűrű, amely a Tejútrendszerben jelenlévő molekuláris hidrogén nagy részét, valamint a Tejútrendszer csillagkeletkezési tevékenységének nagy részét tartalmazza. Az Androméda-galaxis felől nézve ez lenne a Tejútrendszer legfényesebb vonása. A magból érkező röntgensugárzás a központi rudat és a Galaktikus gerincet körülvevő hatalmas csillagokhoz igazodik .

Gamma- és röntgensugárzás

1970 óta a különböző gamma-érzékelő missziók 511 keV -os gamma-sugarakat fedeztek fel a galaktikus központ általános irányából. Ezeket a gamma-sugarakat pozitronok (antielektronok) állítják elő, amelyek elektronokkal megsemmisülnek . 2008-ban azt találták, hogy a gamma-sugarak forrásainak eloszlása ​​hasonlít a kis tömegű röntgen binárisok eloszlására, ami arra utal, hogy ezek a röntgen binárisok pozitronokat (és elektronokat) küldenek a csillagközi térbe, ahol lelassulnak. és megsemmisíteni. A megfigyeléseket mind a NASA, mind az ESA műholdjai végezték. 1970-ben a gammasugár-detektorok azt találták, hogy a kibocsátó terület körülbelül 10 000 fényév átmérőjű, és körülbelül 10 000 nap fényereje.

2010-ben a Tejútrendszer magjától északra és délre két gigantikus gömb alakú, nagy energiájú gamma-kibocsátású buborékot észleltek a Fermi Gamma-űrtávcső adatai alapján . Az egyes buborékok átmérője körülbelül 25 000 fényév (7,7 kpc) (vagyis a galaxis becsült átmérőjének körülbelül 1/4-e); felnyúlnak Grus -ig és a Szűzig a déli félteke zakai égboltján. Ezt követően a Parkes-teleszkóppal végzett rádiófrekvenciás megfigyelések polarizált emissziót azonosítottak, amely a Fermi-buborékokhoz kapcsolódik. Ezeket a megfigyeléseket a legjobban úgy értelmezhetjük, mint egy mágnesezett kiáramlást, amelyet a Tejútrendszer 640 ly (200 pc) középső szakaszában történő csillagkeletkezés vezérel.

Később, 2015. január 5-én a NASA arról számolt be, hogy a szokásosnál 400-szor fényesebb, rekordot döntő röntgenkitörést észlelt a Sagittarius A*-ból. A szokatlan eseményt a fekete lyukba zuhanó aszteroida széttörése vagy a Sagittarius A*-ba áramló gázon belüli mágneses erővonalak összefonódása okozhatta .

Spirális karok

A Galaktikus rúd gravitációs hatásán kívül a csillagközi közeg és a csillagok szerkezete a Tejútrendszer korongjában négy spirálkarba szerveződik. A spirálkarok jellemzően a galaktikus átlagnál nagyobb sűrűségű csillagközi gázt és port tartalmaznak, valamint nagyobb a csillagkeletkezés koncentrációja, amint azt a H II régiók és a molekulafelhők követik nyomon .

A Tejútrendszer spirális szerkezete bizonytalan, és jelenleg nincs konszenzus a Tejútrendszer karjainak természetéről. A tökéletes logaritmikus spirálmintázatok csak nyersen írják le a Nap közelében lévő jellemzőket, mert a galaxisoknak általában vannak karjai, amelyek elágaznak, összeolvadnak, váratlanul elcsavarnak, és bizonyos fokú szabálytalanságot mutatnak. A lehetséges szcenárió, hogy a Nap egy spur/Helyi karban ezt a pontot hangsúlyozza, és azt jelzi, hogy az ilyen jellemzők valószínűleg nem egyediek, és a Tejútrendszerben máshol is léteznek. A karok dőlésszögének becslése körülbelül 7° és 25° között van. Úgy gondolják, hogy négy spirálkar van, amelyek mindegyike a Tejút-galaxis központja közelében kezdődik. Ezek elnevezése a következő, a karok helyzete az alábbi képen látható:

A Tejútrendszer spirálkarjainak megfigyelt (normál vonalak) és extrapolált (szaggatott vonalak) szerkezete a galaxistól északról nézve – a galaxis az óramutató járásával megegyező irányban forog ebben a nézetben. A Nap helyzetéből (felső középső) sugárzó szürke vonalak a megfelelő csillagképek hárombetűs rövidítéseit sorolják fel.
Szín Fegyver)
türkiz Közel 3 kpc Arm és Perseus Arm
kék Norma és külső kar (a 2004-ben felfedezett hosszabbítással együtt)
zöld Scutum–Centaurus Arm
piros Carina-Nyilas kar
Legalább két kisebb kar vagy sarkantyú van, beleértve:
narancssárga Orion-Cygnus Arm (amely tartalmazza a Napot és a Naprendszert)
Spitzer felfedi azt, ami látható fényben nem látható: hidegebb csillagok (kék), felforrósodott por (vöröses árnyalat) és Sgr A* fényes fehér foltként a közepén.
Művész elképzelése a Tejútrendszer spirális szerkezetéről, két fő csillagkarral és egy rúddal.

Két spirális kar, a Scutum–Centaurus kar és a Carina–Sagittarius kar, érintőpontokkal rendelkezik a Nap pályáján belül a Tejútrendszer középpontja körül. Ha ezek a karok a csillagok túlzott sűrűségét tartalmazzák a Galaktikus korong átlagos csillagsűrűségéhez képest, akkor az az érintőpont közelében lévő csillagok megszámlálásával kimutatható lenne. Két, elsősorban a vörös óriásokra érzékeny, porkioltástól nem érintett közeli infravörös fény vizsgálata kimutatta a Scutum–Centaurus karban a várható túlzottságot, a Carina–Sagittarius karban azonban nem: a Scutum–Centaurus kar körülbelül 30%-ot tartalmaz. több vörös óriás, mint az várható lenne spirálkar hiányában. Ez a megfigyelés arra utal, hogy a Tejútrendszernek csak két fő csillagkarja van: a Perseus-kar és a Scutum–Centaurus-kar. A karok többi része felesleges gázt tartalmaz, de nem több régi csillagot. 2013 decemberében a csillagászok megállapították, hogy a fiatal csillagok és a csillagkeletkezési régiók eloszlása ​​megegyezik a Tejútrendszer négykarú spirálleírásával. Így úgy tűnik, hogy a Tejútrendszernek két spirális karja van, amelyeket régi csillagok követnek, és négy spirális karja van, amelyeket gáz és fiatal csillagok követnek. Ennek a látszólagos eltérésnek a magyarázata nem világos.

A WISE által észlelt klaszterek a Tejútrendszer spirálkarjait követték nyomon.

A Near 3 kpc Arm (más néven Expanding 3 kpc Arm vagy egyszerűen csak a 3 kpc Arm ) az 1950-es években fedezték fel van Woerden csillagász és munkatársai a H I ( atomi hidrogén ) 21 centiméteres rádióméréseivel . Megállapították, hogy több mint 50 km/s sebességgel tágul el a központi dudortól . A negyedik galaktikus kvadránsban található, körülbelül 5,2 kpc távolságra a Naptól és 3,3 kpc távolságra a Galaktikus Központtól . A Far 3 kpc Arm 2008-ban fedezte fel Tom Dame csillagász (Harvard–Smithsonian CfA). Az első galaktikus kvadránsban található, 3 kpc (kb. 10 000 ly ) távolságra a Galaktikus Központtól.

Egy 2011-ben közzétett szimuláció azt sugallta, hogy a Tejút a spirális kar szerkezetét a Nyilas törpe elliptikus galaxissal való ismételt ütközések eredményeként kaphatta meg .

Feltételezték, hogy a Tejútrendszer két különböző spirális mintát tartalmaz: egy belsőt, amelyet a Nyilas kar alkot, és amely gyorsan forog, és egy külsőt, amelyet a Carina és a Perseus karok alkotnak, amelyek forgási sebessége lassabb és karjai szorosak. seb. Ebben a forgatókönyvben, amelyet a különböző spirálkarok dinamikájának numerikus szimulációi javasoltak, a külső mintázat külső pszeudorozást alkotna, és a két mintát a Cygnus kar kötné össze.

A "Nessie"-nek nevezett hosszú fonalas molekulafelhő valószínűleg a Scutum–Centarus kar sűrű "gerincét" alkotja.

A fő spirálkarokon kívül található a Monoceros Ring (vagy külső gyűrű), egy gázból és csillagokból álló gyűrű, amely több milliárd évvel ezelőtt szakadt el más galaxisoktól. A tudományos közösség több tagja azonban a közelmúltban megismételte álláspontját, amely szerint a Monoceros szerkezet nem más, mint a Tejútrendszer kiszélesedő és megvetemedett vastag korongja által okozott túlzott sűrűség. A Tejútrendszer korongjának szerkezete egy "S" görbe mentén elvetemült .

Halo

A Galaktikus korongot régi csillagok és gömbhalmazok gömb alakú halója veszi körül , amelyek 90%-a a Galaktikus Központ 100 000 fényévén (30 kpc) belül található. Azonban néhány gömbhalmazt találtak távolabb, például a PAL 4-et és az AM 1-et több mint 200 000 fényévre a Galaktikus Központtól. A Tejútrendszer klasztereinek körülbelül 40%-a retrográd pályán van, ami azt jelenti, hogy a Tejútrendszer forgásával ellentétes irányban mozognak. A gömbhalmazok a Tejútrendszer körüli rozetták pályáját követhetik, ellentétben a bolygó csillag körüli elliptikus pályájával .

Bár a lemez tartalmaz port, amely bizonyos hullámhosszokon eltakarja a kilátást, a halo komponens nem. Az aktív csillagképződés a korongban megy végbe (különösen a spirálkarokban, amelyek nagy sűrűségű területeket képviselnek), de nem megy végbe a fényudvarban, mivel kevés a hideg gáz a csillagokká való összeeséshez. A nyitott klaszterek is elsősorban a lemezen találhatók.

A 21. század elején tett felfedezések dimenziót adtak a Tejútrendszer felépítésének ismeretéhez. Azzal a felfedezéssel, hogy az Androméda-galaxis korongja (M31) sokkal messzebbre nyúlik, mint azt korábban gondolták, nyilvánvaló a Tejútrendszer korongjának messzebbre való kiterjesztésének lehetősége, és ezt alátámasztják a Galaxis külső karjának kiterjesztésének felfedezéséből származó bizonyítékok is. Cygnus Arm és a Scutum–Centaurus Arm hasonló kiterjesztése . A Nyilas törpe elliptikus galaxis felfedezésével egy galaktikus törmelékszalagot fedeztek fel, mivel a törpe sarki pályája és a Tejútrendszerrel való kölcsönhatása szétszakítja. Hasonlóképpen, a Canis Major Törpegalaxis felfedezésével azt találták, hogy a Tejútrendszerrel való kölcsönhatásból származó galaktikus törmelék gyűrűje körülveszi a Galaktikus korongot.

A Sloan Digital Sky Survey az északi égboltról egy hatalmas és diffúz szerkezetet mutat (amely körülbelül 5000-szer akkora területen terül el, mint egy telihold) a Tejútrendszeren belül, amely úgy tűnik, nem fér bele a jelenlegi modellekbe. A csillagok halmaza közel merőlegesen emelkedik a Tejútrendszer spirális karjainak síkjára. A javasolt valószínű értelmezés szerint egy törpegalaxis egyesül a Tejútrendszerrel. Ezt a galaxist feltételesen Szűz csillagáramnak nevezik, és a Szűz irányában található, körülbelül 30 000 fényévnyire (9 kpc).

Gáz halo

A csillagos halo mellett a Chandra X-ray Obszervatórium, az XMM-Newton és a Suzaku bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy létezik egy nagy mennyiségű forró gázt tartalmazó gázhalo. A fényudvar több százezer fényévre terjed ki, sokkal messzebbre, mint a csillagok glóriája, és közel van a Nagy és Kis Magellán-felhők távolságához . Ennek a forró halónak a tömege majdnem megegyezik magának a Tejútrendszernek a tömegével. Ennek a halogéngáznak a hőmérséklete 1 és 2,5 millió K (1,8 és 4,5 millió °F) között van.

A távoli galaxisok megfigyelései azt mutatják, hogy az Univerzumban körülbelül egyhatoda annyi barionos (közönséges) anyag volt, mint a sötét anyagnak, amikor mindössze néhány milliárd éves volt. A közeli galaxisok, például a Tejútrendszer megfigyelései alapján azonban ezeknek a barionoknak csak körülbelül a fele található a modern Univerzumban. Ha beigazolódik az a megállapítás, hogy a halo tömege összehasonlítható a Tejútrendszer tömegével, akkor ez lehet a Tejút körüli hiányzó barionok azonossága.

Galaktikus forgás

Galaxis forgási görbe a Tejútrendszerben – a függőleges tengely a galaktikus középpont körüli forgási sebesség; vízszintes tengely a galaktikus középponttól való távolság kpc-ben; a nap sárga golyóval van jelölve; a megfigyelt forgási sebességgörbe kék színű; a csillagok tömegén és a Tejútrendszerben található gázokon alapuló előrejelzett görbe vörös; szóródást a megfigyelésekben nagyjából szürke sávok jelzik, a különbség a sötét anyag miatt van

A Tejútrendszer csillagai és gázai differenciáltan forognak a középpontja körül, ami azt jelenti, hogy a forgási periódus a helytől függően változik. Ahogy az a spirálgalaxisokra jellemző, a Tejútrendszer legtöbb csillagának keringési sebessége nem függ erősen a középponttól való távolságuktól. A központi dudortól vagy a külső peremtől távol a csillagok tipikus keringési sebessége 210 ± 10 km/s (470 000 ± 22 000 mph) között van. Ezért a tipikus csillag keringési ideje csak a megtett út hosszával arányos. Ez eltér a Naprendszeren belüli helyzettől, ahol a kéttestes gravitációs dinamika dominál, és a különböző pályákhoz jelentősen eltérő sebesség társul. A forgási görbe (az ábrán látható) ezt a forgást írja le. A Tejút közepe felé a keringési sebességek túl alacsonyak, míg 7 kpcs-nél túl nagyok ahhoz, hogy megfeleljenek az egyetemes gravitációs törvénytől elvárhatónak.

Ha a Tejútrendszer csak a csillagokban, gázokban és más barionos (közönséges) anyagokban megfigyelt tömeget tartalmazná, a forgási sebesség a középponttól való távolsággal csökkenne. A megfigyelt görbe azonban viszonylag lapos, ami azt jelzi, hogy van további tömeg, amelyet elektromágneses sugárzással közvetlenül nem lehet kimutatni. Ez az inkonzisztencia a sötét anyagnak tulajdonítható. A Tejútrendszer forgási görbéje megegyezik a spirálgalaxisok univerzális forgási görbéjével, amely a legjobb bizonyíték a sötét anyag galaxisokban való létezésére. Alternatív megoldásként a csillagászok kisebb része azt javasolja, hogy a gravitáció törvényének módosítása magyarázza a megfigyelt forgási görbét.

Képződés

Történelem

A Tejútrendszer a Világegyetem tömegeloszlásának egy vagy több kis túlsűrűségével kezdődött, röviddel az Ősrobbanás után . E túlsűrűségek egy része gömbhalmazok magvai volt, amelyekben a mai Tejútrendszer legrégebbi megmaradt csillagai keletkeztek. A Tejútrendszer anyagának csaknem fele más távoli galaxisokból származhat. Mindazonáltal ezek a csillagok és halmazok ma már a Tejútrendszer csillagvilágát alkotják. Az első csillagok születésétől számított néhány milliárd éven belül a Tejútrendszer tömege elég nagy volt ahhoz, hogy viszonylag gyorsan forogjon. A szögimpulzus megőrzése miatt a gáznemű csillagközi közeg nagyjából gömb alakúból koronggá omlott össze. Ezért a csillagok későbbi generációi alakultak ki ebben a spirálkorongban. A legtöbb fiatalabb csillag, köztük a Nap is a korongban található.

Az első csillagok kialakulásának kezdete óta a Tejútrendszer a galaxisok egyesülése (különösen a Tejútrendszer növekedésének korai szakasza) és a közvetlenül a Galaktikus halóból származó gázok felhalmozódása révén nőtt. A Tejút jelenleg több kis galaxisból, köztük két legnagyobb műholdgalaxisából, a Nagy és Kis Magellán- felhőből gyűlik össze a Magellán -folyamon keresztül . A nagy sebességű felhőkben, például a Smith-felhőben a gáz közvetlen felhalmozódása figyelhető meg . Kozmológiai szimulációk azt mutatják, hogy 11 milliárd évvel ezelőtt egyesült egy különösen nagy galaxissal, amelyet Krakennek neveztek el . A Tejútrendszer olyan tulajdonságai azonban, mint a csillagtömeg, a szögimpulzus és a fémesség legkülső régióiban, arra utalnak, hogy az elmúlt 10 milliárd évben nem egyesült a nagy galaxisokkal. A közelmúltbeli nagy egyesülések hiánya szokatlan a hasonló spirálgalaxisok között; úgy tűnik, hogy szomszédja, az Androméda-galaxis egy tipikusabb története, amelyet a viszonylag nagy galaxisokkal való újabb egyesülések alakítottak ki.

A legújabb tanulmányok szerint a Tejútrendszer és az Androméda-galaxis a galaxis szín-nagyság diagramjában a "zöld völgy" néven ismert régióban található, amely a "kék felhőből" átmenetben lévő galaxisok által lakott régióban található (aktív galaxisok kialakulása). új csillagok) a „vörös sorozatba” (azok a galaxisok, amelyekben hiányzik a csillagképződés). A zöldvölgyi galaxisok csillagkeletkezési tevékenysége lelassul, mivel a csillagközi közegben kifogy a csillagképző gázból. A hasonló tulajdonságokkal rendelkező szimulált galaxisokban a csillagkeletkezés jellemzően körülbelül ötmilliárd éven belül kialszik, még a Tejútrendszer és az Androméda ütközése miatt várható rövid távú csillagkeletkezési ütem növekedését is figyelembe véve. Galaxy. Valójában más, a Tejútrendszerhez hasonló galaxisok mérései azt sugallják, hogy a legvörösebb és legfényesebb spirálgalaxisok közé tartozik, amelyek még mindig új csillagokat alkotnak, és csak valamivel kékebb, mint a legkékebb vörös sorozatú galaxisok.

Kor- és kozmológiai történelem

Az zakai égbolt összehasonlítása egy hipotetikus bolygó zakai égboltjával a Tejútrendszeren belül 10 milliárd évvel ezelőtt, körülbelül 3,6 milliárd évvel és 5 milliárd évvel a Nap kialakulása előtt.

A gömbhalmazok a Tejútrendszer legrégebbi objektumai közé tartoznak, amelyek így alsó határt szabnak a Tejútrendszer korának. A Tejútrendszer egyes csillagainak életkorát meg lehet becsülni a hosszú élettartamú radioaktív elemek, például a tórium-232 és az urán-238 mennyiségének mérésével, majd az eredményeket az eredeti mennyiségükre vonatkozó becslésekkel összehasonlítva, ezt a technikát nukleokozmokronológiának nevezik . Ezek a hozamértékek körülbelül 12,5 ± 3 milliárd év a CS 31082-001 esetében és 13,8 ± 4 milliárd év a BD +17° 3248 esetében . Amint egy fehér törpe kialakul, sugárzó hűtésbe kezd, és a felszíni hőmérséklet folyamatosan csökken. A leghidegebb fehér törpék hőmérsékletének megmérésével és a várható kezdeti hőmérsékletükkel való összehasonlításával életkor becslés készíthető. Ezzel a technikával az M4 gömbhalmaz korát 12,7 ± 0,7 milliárd évre becsülték . A legrégebbi klaszterek életkorára vonatkozó becslések a legjobban illeszkedő becslést 12,6 milliárd évre adják, és a 95%-os konfidencia felső határa 16 milliárd év.

2018 novemberében a csillagászok a világegyetem egyik legrégebbi csillagának felfedezéséről számoltak be . A körülbelül 13,5 milliárd éves 2MASS J18082002-5104378 B egy apró, ultra fémszegény (UMP) csillag, amely szinte teljes egészében az ősrobbanás során felszabaduló anyagokból készült, és valószínűleg az első csillagok egyike. A csillag felfedezése a Tejútrendszerben arra utal, hogy a galaxis legalább 3 milliárd évvel idősebb lehet, mint korábban gondolták.

A Tejútrendszer halójában számos egyedi csillagot találtak, amelyek életkora nagyon közel volt az Univerzum 13,80 milliárd éves korához . 2007-ben a HE 1523-0901 csillagot a galaktikus halóban körülbelül 13,2 milliárd évesre becsülték. A Tejútrendszer legrégebbi ismert objektumaként ez a mérés alsó határt állított a Tejútrendszer korára. Ezt a becslést a Very Large Telescope UV-Visual Echelle spektrográfjával készítették el a tórium és az R-folyamat által létrehozott egyéb elemek jelenléte által okozott spektrumvonalak relatív erősségének mérésére . A vonalerõsségek a különbözõ elemi izotópok bõségét eredményezik, amelyekbõl a csillag korának becslése származtatható nukleokozmokronológia segítségével . Egy másik csillag, a HD 140283 14,5 ± 0,7 milliárd éves.

A Föld légköri torzulását korrigáló adaptív optikát használó megfigyelések szerint a galaxis kidudorodásának csillagai körülbelül 12,8 milliárd évesek.

A galaktikus vékony korong csillagainak korát is nukleokozmokronológia segítségével becsülték meg. A vékony korongú csillagok mérése azt a becslést adja, hogy a vékony korong 8,8 ± 1,7 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Ezek a mérések azt sugallják, hogy csaknem 5 milliárd év telt el a galaktikus halo és a vékony korong kialakulása között. Csillagok ezreinek kémiai aláírásának legújabb elemzése azt sugallja, hogy a csillagképződés egy nagyságrenddel visszaeshetett a korong keletkezésekor, 10-8 milliárd évvel ezelőtt, amikor a csillagközi gáz túl forró volt ahhoz, hogy ugyanolyan ütemben új csillagokat alkosson. mint azelőtt.

A Tejútrendszert körülvevő műholdgalaxisok nem véletlenszerűen oszlanak el, hanem úgy tűnik, hogy egy nagyobb rendszer felbomlásának eredménye, amely 500 000 fényév átmérőjű és 50 000 fényév széles gyűrűszerkezetet eredményez. A galaxisok közötti szoros találkozások, mint amilyeneket 4 milliárd év múlva az Androméda-galaxissal várnak, hatalmas gázfarkat hasít le, amelyek idővel egyesülve törpegalaxisokat alkothatnak a fő koronggal tetszőleges szöget bezáró gyűrűben.

Intergalaktikus környék

A lokális csoport galaxisainak diagramja a Tejútrendszerhez viszonyítva
A Helyi Csoport pozíciója a Laniakea szuperklaszteren belül

A Tejútrendszer és az Androméda-galaxis óriás spirálgalaxisok bináris rendszere, amelyek egy 50 szorosan összefüggő galaxisból álló csoporthoz tartoznak, amelyet Lokális Csoportként ismernek, és körülvesz egy Helyi űr, amely maga is a Helyi Lap és a Szűz szuperhalmaz része . A Virgo szuperhalmazt számos galaxistól mentes üreg veszi körül, a Microscopium Void "északon", a Szobrász űr "balra", a Bootes űr "jobbra", a Canes-Major Void pedig " déli". Ezek az üregek idővel változtatják alakjukat, ami a galaxisok fonalas szerkezetét hozza létre. A Szűz Szuperhalmaz például a Nagy Vonzó felé húzódik, amely viszont egy nagyobb szerkezet, a Laniakea részét képezi .

A Tejútrendszer körül két kisebb galaxis és számos törpegalaxis kering a Helyi Csoportban. Ezek közül a legnagyobb a Nagy Magellán-felhő, amelynek átmérője 14 000 fényév. Van egy közeli társa, a Kis Magellán-felhő . A Magellán-áram egy semleges hidrogéngáz áramlása, amely ebből a két kis galaxisból az égbolt 100°-án át terjed. Úgy gondolják, hogy a patak a Magellán-felhőkből húzódott ki a Tejútrendszerrel való árapály-kölcsönhatások során. A Tejút körül keringő törpegalaxisok közül néhány a Canis Major Dwarf (a legközelebbi), a Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, az Ursa Minor Dwarf, a Sculptor Dwarf, a Sextans Dwarf, a Fornax Dwarf és a Leo I Dwarf . A Tejútrendszer legkisebb törpegalaxisai mindössze 500 fényév átmérőjűek. Ezek közé tartozik a Carina Dwarf, a Draco Dwarf és a Leo II Dwarf . Lehetnek még felfedezetlen törpegalaxisok, amelyek dinamikusan kötődnek a Tejútrendszerhez, amit a Tejútrendszer kilenc új műholdjának észlelése is alátámaszt az zakai égbolt egy viszonylag kis foltjában 2015-ben. Vannak olyan törpegalaxisok is, amelyek már elnyelte a Tejút, mint például az Omega Centauri ősa .

2014-ben a kutatók arról számoltak be, hogy a Tejútrendszer legtöbb műholdgalaxisa egy nagyon nagy korongon fekszik, és ugyanabban az irányban kering. Ez meglepő volt: a szabványos kozmológia szerint a műholdas galaxisoknak sötét anyag fényudvarában kell kialakulniuk, széles körben elterjedniük és véletlenszerű irányokba kell mozogniuk. Ez az eltérés még mindig nem teljesen megmagyarázható.

2006 januárjában a kutatók arról számoltak be, hogy a Tejútrendszer korongjának eddig megmagyarázhatatlan vetemedését feltérképezték, és úgy találták, hogy ez egy hullám vagy rezgés, amelyet a Nagy és Kis Magellán-felhők keltenek a Tejútrendszer körül keringve, és rezgéseket okoznak, amikor áthalad a szélein. Korábban ezt a két galaxist, amelyek a Tejútrendszer tömegének körülbelül 2%-át teszik ki, túl kicsinek tartották ahhoz, hogy befolyásolják a Tejútrendszert. Egy számítógépes modellben azonban ennek a két galaxisnak a mozgása sötét anyagi hullámot hoz létre, amely felerősíti a nagyobb Tejútrendszerre gyakorolt ​​hatásukat.

A jelenlegi mérések szerint az Androméda-galaxis 100–140 km/s (220–310.000 mph) sebességgel közelít felénk. 3-4 milliárd év múlva Androméda–Tejút-ütközésre kerülhet sor, attól függően, hogy az ismeretlen oldalsó összetevők mennyire fontosak a galaxisok relatív mozgásában. Ha összeütköznek, rendkívül kicsi az esélye annak, hogy egyes csillagok ütköznek egymással, de ehelyett a két galaxis összeolvad, egyetlen elliptikus galaxist vagy esetleg egy nagy koronggalaxist alkotva körülbelül egymilliárd év leforgása alatt.

Sebesség

Bár a speciális relativitáselmélet azt állítja, hogy nincs "előnyben részesített" inerciális vonatkoztatási rendszer a térben, amellyel a Tejútrendszert összehasonlítani lehetne, a Tejútrendszernek van sebessége a kozmológiai vonatkoztatási rendszerekhez képest .

Az egyik ilyen vonatkoztatási rendszer a Hubble-áramlás, a galaxishalmazok látszólagos mozgása a tér tágulása miatt . Az egyes galaxisok, köztük a Tejútrendszer, sajátos sebességgel rendelkeznek az átlagos áramláshoz képest. Így a Tejút és a Hubble-áramlás összehasonlításához elég nagy térfogatot kell figyelembe venni ahhoz, hogy az Univerzum tágulása domináljon a lokális, véletlenszerű mozgásokkal szemben. Az elég nagy térfogat azt jelenti, hogy a galaxisok átlagos mozgása ezen a térfogaton belül megegyezik a Hubble-áramlással. A csillagászok úgy vélik, hogy a Tejút körülbelül 630 km/s (1 400 000 mph) sebességgel mozog ehhez a helyi, együtt mozgó vonatkoztatási rendszerhez képest. A Tejútrendszer a Nagy Vonzó és a mögötte lévő többi galaxishalmaz, köztük a Shapley szuperhalmaz általános irányában mozog. A Lokális Csoport (a gravitációs kötődésű galaxisok halmaza, amely többek között a Tejútrendszert és az Androméda-galaxist tartalmazza) a Helyi Szuperhalmaz nevű szuperhalmaz része, amelynek központja a Szűz-halmaz közelében van: bár 967 km-re távolodnak egymástól. /s (2 160 000 mph) a Hubble-áramlás részeként, ez a sebesség kisebb, mint a helyi csoport és a Virgo-halmaz közötti gravitációs vonzás miatt várható 16,8 millió pc távolságot figyelembe véve.

Egy másik referenciakeretet a kozmikus mikrohullámú háttér (CMB) biztosít. A Tejútrendszer 552 ± 6 km/s (1 235 000 ± 13 000 mph) sebességgel mozog a CMB fotonjaihoz képest, 10,5 jobbra emelkedés, −24°-os deklináció felé ( J2000 korszak, a Hidra központja közelében ). Ezt a mozgást olyan műholdak figyelik meg, mint a Cosmic Background Explorer (COBE) és a Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), mint a CMB dipólus hozzájárulása, mivel a CMB keretben egyensúlyban lévő fotonok a mozgás irányába kékeltolódnak . és az ellenkező irányba vöröseltolódott .

Lásd még

Megjegyzések

Hivatkozások

További irodalom

Külső linkek