Calea lactee -Milky Way

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Calea lactee
ESO-VLT-Laser-photo-33a-07.jpg
Date de observare ( epoca J2000 )
Constelaţie Săgetător
Ascensiunea dreaptă 17 h 45 m 40,0409 s
Declinaţie −29° 00′ 28.118″
Distanţă 25,6–27,1 kly (7,86–8,32 kpc)
Caracteristici
Tip Sb, Sbc sau SB(rs)bc
( galaxie spirală barată )
Masa (0,8–1,5) × 10 12 M
Numărul de stele 100–400 de miliarde
mărimea Disc stelar : 185 ± 15 kly
Halo de materie întunecată : 1,9 ± 0,4 Mly (580 ± 120 kpc )
Grosimea discului stelar subțire ≈2 kly (0,6 kpc)
Impuls unghiular 1 × 10 67 J s
Perioada de rotație galactică a Soarelui 240 Myr
Perioada de rotație a modelului în spirală 220–360 Myr
Perioada de rotație a modelului de bare 100–120 Myr
Viteza relativă la cadrul de odihnă CMB 552,2 ± 5,5 km/s
Viteza de evacuare în poziția Soarelui 550 km/s
Densitatea materiei întunecate la poziția Soarelui 0,0088+0,0024
−0,0018
M pc −3 sau0,35+0,08
−0,07
GeV cm −3
Vezi și: Galaxy, Lista galaxiilor

Calea Lactee este galaxia care include sistemul nostru solar, cu numele descriind aspectul galaxiei de pe Pământ : o bandă de lumină neclară văzută pe cerul nopții formată din stele care nu pot fi distinse individual cu ochiul liber . Termenul Calea Lactee este o traducere a latinului via lactea, din grecescul γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ), care înseamnă „cerc de lapte”. De pe Pământ, Calea Lactee apare ca o bandă, deoarece structura sa în formă de disc este privită din interior. Galileo Galilei a rezolvat pentru prima dată banda de lumină în stele individuale cu telescopul său în 1610. Până la începutul anilor 1920, majoritatea astronomilor credeau că Calea Lactee conținea toate stelele din Univers . În urma Marii Dezbateri din 1920 dintre astronomii Harlow Shapley și Heber Curtis, observațiile lui Edwin Hubble au arătat că Calea Lactee este doar una dintre multele galaxii.

Calea Lactee este o galaxie spirală barată cu un diametru vizibil estimat de 100.000–200.000 de ani lumină . Simulări recente sugerează că o zonă de materie întunecată, care conține și câteva stele vizibile, se poate extinde până la un diametru de aproape 2 milioane de ani lumină. Calea Lactee are mai multe galaxii satelit și face parte din Grupul Local de galaxii, care fac parte din Superclusterul Fecioarei, care este el însuși o componentă a Superclusterului Laniakea .

Se estimează că conține 100-400 de miliarde de stele și cel puțin acel număr de planete . Sistemul Solar este situat la o rază de aproximativ 27.000 de ani lumină de Centrul Galactic, pe marginea interioară a Brațului Orion, una dintre concentrațiile de gaz și praf în formă de spirală. Stelele din cei mai interiori 10.000 de ani-lumină formează o umflătură și una sau mai multe bare care radiază din umflătură. Centrul galactic este o sursă radio intensă cunoscută sub numele de Săgetător A*, o gaură neagră supermasivă de 4,100 (± 0,034) milioane de mase solare . Stele și gaze la o gamă largă de distanțe față de orbita Centrului Galactic la aproximativ 220 de kilometri pe secundă. Viteza de rotație constantă pare să contrazică legile dinamicii kepleriene și sugerează că o mare parte (aproximativ 90%) din masa Căii Lactee este invizibilă pentru telescoape, nici emițând, nici absorbind radiații electromagnetice . Această masă conjecturală a fost numită „ materie întunecată ”. Perioada de rotație este de aproximativ 240 de milioane de ani la raza Soarelui. Calea Lactee în ansamblu se mișcă cu o viteză de aproximativ 600 km pe secundă în raport cu cadrele de referință extragalactice. Cele mai vechi stele din Calea Lactee sunt aproape la fel de vechi ca Universul însuși și astfel s-au format probabil la scurt timp după Evul Întunecat al Big Bang-ului . Pe 12 mai 2022, astronomii au anunțat imaginea, pentru prima dată, a Săgetător A*, gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei Calea Lactee.

Etimologie și mitologie

Originea Căii Lactee ( c. 1575–1580) de Tintoretto

În poemul epic babilonian Enūma Eliš, Calea Lactee este creată din coada tăiată a dragonezei primitive de apă sărată Tiamat , așezată pe cer de Marduk, zeul național babilonian, după ce a ucis-o. Se credea că această poveste s-a bazat odată pe o versiune sumeriană mai veche în care Tiamat este în schimb ucis de Enlil din Nippur, dar acum se crede că este o invenție pură a propagandiștilor babilonieni cu intenția de a-l arăta pe Marduk ca fiind superior zeităților sumeriene.

În mitologia greacă, Zeus îl plasează pe fiul său născut de o femeie muritoare, pruncul Heracles, pe sânul Herei în timp ce aceasta doarme, astfel încât copilul să bea laptele ei divin și să devină astfel nemuritor. Hera se trezește în timp ce alăptează și apoi își dă seama că alăptează un bebeluș necunoscut: îl împinge departe, o parte din laptele ei se scurge și produce banda de lumină cunoscută sub numele de Calea Lactee. Grecii antici credeau că înfățișarea Căii Lactee s-a format atunci când Atena l-a smuls pe Heracles de la sân, care a stropit lapte peste tot.

Llys Dôn (literal „Curtea lui Dôn ”) este numele tradițional galez pentru constelația Cassiopeia . Cel puțin trei dintre copiii lui Dôn au, de asemenea, asociații astronomice: Caer Gwydion („Fortăreața Gwydion ”) este numele tradițional galez pentru Calea Lactee, iar Caer Arianrhod („Cetatea Arianrhod ”) fiind constelația Coronei Boreale .

În cultura occidentală, numele „Calea Lactee” derivă din aspectul său ca o bandă strălucitoare „lăptoasă” nerezolvată, care se arcuiește pe cerul nopții. Termenul este o traducere a latinei clasice via lactea, derivată la rândul său din grecescul elenistic γαλαξίας, prescurtare pentru γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos ), însemnând „cerc de lapte”. Greaca veche γαλαξίας ( galaxias ) – de la rădăcina γαλακτ -, γάλα („lapte”) + -ίας ( formând adjective) – este, de asemenea, rădăcina „galaxiei”, denumirea colecțiilor noastre de stele și, mai târziu, a tuturor acestor stele.

Calea Lactee, sau „cercul laptelui”, a fost doar unul dintre cele 11 „cercuri” pe care grecii le-au identificat pe cer, altele fiind zodiacul, meridianul, orizontul, ecuatorul, tropicele Rac și Capricorn, cercurile arctice și antarctice ., și două cercuri de culoare care trec prin ambii poli.

O vedere a Căii Lactee către constelația Săgetător (inclusiv Centrul Galactic ), văzută dintr-un loc întunecat cu puțină poluare luminoasă ( Deșertul Black Rock, Nevada), obiectul luminos din dreapta jos este Jupiter, chiar deasupra lui Antares .

Aspect

Un clip video care surprinde Calea Lactee arcuindu-se deasupra ALMA

Calea Lactee este vizibilă de pe Pământ ca o bandă neclară de lumină albă, lată de aproximativ 30°, arcuind cerul nopții . În observarea cerului nocturn, deși toate stelele individuale cu ochiul liber de pe întreg cerul fac parte din Galaxia Calea Lactee, termenul „Calea Lactee” este limitat la această bandă de lumină. Lumina provine din acumularea de stele nerezolvate și alte materiale situate în direcția planului galactic . Regiunile mai luminoase din jurul benzii apar ca pete vizuale moi cunoscute sub numele de nori de stele . Cel mai remarcabil dintre acestea este Norul Mare de stele Sagetator, o porțiune din umflătura centrală a galaxiei. Regiunile întunecate din cadrul benzii, cum ar fi Great Rift și Coalsack, sunt zone în care praful interstelar blochează lumina de la stelele îndepărtate. Zona de cer pe care Calea Lactee o ascunde se numește Zona de evitare .

Calea Lactee are o luminozitate relativ scăzută la suprafață . Vizibilitatea sa poate fi redusă mult de lumina de fundal, cum ar fi poluarea luminoasă sau lumina lunii . Cerul trebuie să fie mai întunecat de aproximativ 20,2 magnitudini pe secundă de arc pătrată pentru ca Calea Lactee să fie vizibilă. Ar trebui să fie vizibil dacă magnitudinea limită este de aproximativ +5,1 sau mai bună și arată o cantitate mare de detalii la +6,1. Acest lucru face ca Calea Lactee să fie dificil de văzut din zonele urbane sau suburbane puternic iluminate, dar foarte proeminentă când este privită din zonele rurale, când Luna se află sub orizont. Hărțile cu luminozitatea artificială a cerului nocturn arată că mai mult de o treime din populația Pământului nu poate vedea Calea Lactee din casele lor din cauza poluării luminoase.

Privită de pe Pământ, regiunea vizibilă a planului galactic al Căii Lactee ocupă o zonă a cerului care include 30 de constelații . Centrul Galactic se află în direcția Săgetător, unde Calea Lactee este cea mai strălucitoare. Din Săgetător, banda neclară de lumină albă pare să treacă în anticentrul galactic din Auriga . Banda continuă apoi restul drumului în jurul cerului, înapoi la Săgetător, împărțind cerul în două emisfere aproximativ egale .

Planul galactic este înclinat cu aproximativ 60° față de ecliptică (planul orbitei Pământului ). În raport cu ecuatorul ceresc, trece la nord până la constelația Cassiopeia și la sud până la constelația Crux, indicând înclinarea mare a planului ecuatorial al Pământului și a planului eclipticii, în raport cu planul galactic. Polul galactic nord este situat la ascensiune dreaptă 12 h 49 m, declinație +27,4° ( B1950 ) lângă β Comae Berenices, iar polul galactic sudic este aproape de α Sculptoris . Din cauza acestei înclinații mari, în funcție de momentul nopții și al anului, arcul Căii Lactee poate apărea relativ jos sau relativ sus pe cer. Pentru observatorii de la latitudini de aproximativ 65° nord până la 65° sud, Calea Lactee trece direct deasupra capului de două ori pe zi.

Istoria astronomică

Forma Căii Lactee, așa cum a fost dedusă din numărarea stelelor de către William Herschel în 1785; Sistemul Solar a fost presupus aproape de centru

În Meteorologica, Aristotel (384–322 î.Hr.) afirmă că filozofii greci Anaxagoras ( c.  500-428 î.Hr.) și Democrit (460-370 î.Hr.) au propus că Calea Lactee este strălucirea stelelor care nu sunt direct vizibile din cauza umbrei Pământului, în timp ce alte stele își primesc lumina de la Soare (dar au strălucirea ascunsă de razele solare). Aristotel însuși credea că Calea Lactee face parte din atmosfera superioară a Pământului (împreună cu stelele) și că este un produs secundar al arderii stelelor care nu se disipa din cauza locației sale extreme în atmosferă (alcătuind cercul său mare ). Filosoful neoplatonist Olimpiodor cel Tânăr ( c.  495 – 570 d.Hr. ) a criticat această concepție, argumentând că, dacă Calea Lactee ar fi sublunară, ar trebui să apară diferită în diferite momente și locuri de pe Pământ și că ar trebui să aibă paralaxă, ceea ce nu are. . În opinia sa, Calea Lactee este cerească. Această idee avea să fie influentă mai târziu în lumea islamică .

Astronomul persan Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) a propus că Calea Lactee este „o colecție de nenumărate fragmente din natura stelelor nebuloase ”. Astronomul andaluz Avempace ( d 1138) a propus ca Calea Lactee să fie alcătuită din multe stele, dar pare a fi o imagine continuă datorită efectului refracției în atmosfera Pământului, citând observația sa a unei conjuncții dintre Jupiter și Marte în 1106 sau 1107. ca evidenta. Potrivit lui Jamil Ragep, astronomul persan Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) în Tadhkira scrie: „Calea Lactee, adică Galaxia, este alcătuită dintr-un număr foarte mare de stele mici, strâns grupate, care, din cauza concentrației și micimii lor, par a fi pete tulburi. Din această cauză, a fost asemănat cu culoarea laptelui." Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) a propus că Calea Lactee este „o multitudine de stele minuscule strânse împreună în sfera stelelor fixe” și că aceste stele sunt mai mari decât planetele.

Dovada că Calea Lactee constă din multe stele a venit în 1610, când Galileo Galilei a folosit un telescop pentru a studia Calea Lactee și a descoperit că aceasta este compusă dintr-un număr mare de stele slabe. Într-un tratat din 1755, Immanuel Kant, bazându-se pe lucrările anterioare ale lui Thomas Wright, a speculat (în mod corect) că Calea Lactee ar putea fi un corp rotativ al unui număr imens de stele, ținute împreună de forțe gravitaționale asemănătoare Sistemului Solar, dar pe mult scale mai mari. Discul de stele rezultat ar fi văzut ca o bandă pe cer din perspectiva noastră în interiorul discului. Wright și Kant au presupus, de asemenea, că unele dintre nebuloasele vizibile pe cerul nopții ar putea fi ele însele „galaxii” separate, similare cu ale noastre. Kant s-a referit atât la Calea Lactee, cât și la „nebuloase extragalactice” drept „universuri insulare”, un termen încă actual până în anii 1930.

Prima încercare de a descrie forma Căii Lactee și poziția Soarelui în interiorul acesteia a fost realizată de William Herschel în 1785, numărând cu atenție numărul de stele din diferite regiuni ale cerului vizibil. El a produs o diagramă a formei Căii Lactee cu sistemul solar aproape de centru.

În 1845, Lord Rosse a construit un nou telescop și a reușit să distingă între nebuloasele eliptice și cele în formă de spirală. De asemenea, a reușit să identifice surse punctuale individuale în unele dintre aceste nebuloase, dând credibilitate conjecturii anterioare a lui Kant.

Fotografie cu „Marea Nebuloasă Andromeda” din 1899, identificată mai târziu drept Galaxia Andromeda

În 1904, studiind mișcările proprii ale stelelor, Jacobus Kapteyn a raportat că acestea nu erau întâmplătoare, așa cum se credea în acea perioadă; stelele ar putea fi împărțite în două fluxuri, mișcându-se în direcții aproape opuse. Mai târziu s-a realizat că datele lui Kapteyn au fost prima dovadă a rotației galaxiei noastre, ceea ce a condus în cele din urmă la descoperirea rotației galactice de către Bertil Lindblad și Jan Oort .

În 1917, Heber Curtis observase nova S Andromedae în Marea Nebuloasă Andromeda ( obiectul Messier 31). Căutând în înregistrarea fotografică, a găsit încă 11 noi . Curtis a observat că aceste noi erau, în medie, cu 10 magnitudini mai slabe decât cele care au apărut în Calea Lactee. Drept urmare, a reușit să vină cu o distanță estimată de 150.000 de parsecs. El a devenit un susținător al ipotezei „universurilor insulare”, care susținea că nebuloasele spirale sunt galaxii independente. În 1920 a avut loc Marea Dezbatere între Harlow Shapley și Heber Curtis, cu privire la natura Căii Lactee, nebuloasele spirale și dimensiunile Universului. Pentru a-și susține afirmația că Marea Nebuloasă Andromeda este o galaxie externă, Curtis a remarcat apariția unor benzi întunecate asemănătoare norilor de praf din Calea Lactee, precum și schimbarea semnificativă Doppler .

Controversa a fost soluționată în mod concludent de către Edwin Hubble la începutul anilor 1920 folosind telescopul Hooker de 2,5 m (100 inchi) al observatorului Mount Wilson . Cu puterea de adunare a luminii a acestui nou telescop, el a reușit să producă fotografii astronomice care au rezolvat părțile exterioare ale unor nebuloase spiralate ca colecții de stele individuale. De asemenea, a putut identifica unele variabile cefeide pe care le-ar putea folosi ca reper pentru a estima distanța până la nebuloase. El a descoperit că Nebuloasa Andromeda este la 275.000 de parsecs de Soare, mult prea îndepărtată pentru a face parte din Calea Lactee.

Astrografie

Harta galaxiei Căii Lactee cu constelațiile care traversează planul galactic în fiecare direcție și componentele proeminente cunoscute adnotate, inclusiv brațele principale, pintenii, bara, nucleul/bulberea, nebuloasele notabile și clusterele globulare .
O vedere pe întreg cerul a stelelor din Calea Lactee și galaxiilor învecinate, bazată pe primul an de observații de pe satelitul Gaia, din iulie 2014 până în septembrie 2015. Harta arată densitatea stelelor din fiecare porțiune a cerului. Regiunile mai luminoase indică concentrații mai dense de stele. Regiunile mai întunecate din Planul Galactic corespund norilor denși de gaz interstelar și praf care absorb lumina stelelor.

Nava spațială ESA Gaia oferă estimări de distanță prin determinarea paralaxei a un miliard de stele și cartografiază Calea Lactee cu patru lansări planificate de hărți în 2016, 2018, 2021 și 2024. Un studiu din 2020 a concluzionat că Gaia a detectat o mișcare de balansare a galaxiei., care ar putea fi cauzat de „ cupluri de la o aliniere greșită a axei de rotație a discului în raport cu axa principală a unui halou nesferic sau de la materia acumulată în halou dobândită în timpul căderii târzii sau de la galaxiile satelit care interacționează din apropiere și ale acestora. mareele consecutive”.

Locația și cartierul lui Sun

Poziția sistemului solar în Calea Lactee
Diagrama Căii Lactee cu poziția Sistemului Solar marcată de o săgeată galbenă și un punct roșu în Brațul Orion . Punctul acoperă aproximativ împrejurimile mai mari ale Sistemului Solar, spațiul dintre unda Radcliffe și structurile liniare Split (fostă Centura Gould ).
Prim-plan artistic al Brațului Orion cu principalele caracteristici ale structurilor liniare Radcliffe Wave și Split și cu Sistemul Solar înconjurat de cele mai apropiate caracteristici cerești la scară mare de la suprafața bulei locale la o distanță de 400-500 de ani lumină. .

Soarele este aproape de marginea interioară a Brațului Orion, în cadrul Pufului Local al Bulei Locale, între unda Radcliffe și structurile liniare Split (fostă Gould Belt ). Bazat pe studiile orbitelor stelare din jurul Sgr A* de Gillesen și colab. (2016), Soarele se află la o distanță estimată de 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) de Centrul Galactic. Boehle et al. (2016) au găsit o valoare mai mică de 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), folosind, de asemenea, o analiză a orbitei stelare. Soarele se află în prezent la 5–30 de parsecs (16–98 l) deasupra sau la nord de planul central al discului galactic. Distanța dintre brațul local și brațul următor, Brațul Perseus, este de aproximativ 2.000 parsecs (6.500 ly). Soarele și, prin urmare, Sistemul Solar este situat în zona galactică locuibilă a Căii Lactee .

Există aproximativ 208 stele mai strălucitoare decât magnitudinea absolută 8,5 într-o sferă cu o rază de 15 parsecs (49 ly) de la Soare, dând o densitate de o stea la 69 de parsec cubi sau o stea la 2.360 de ani-lumină cubi (din Listă) . a celor mai apropiate stele strălucitoare ). Pe de altă parte, există 64 de stele cunoscute (de orice magnitudine, fără a număra 4 pitice maro ) în 5 parsecs (16 ly) de Soare, dând o densitate de aproximativ o stea la 8,2 parsec cubi sau una la 284 parsec cubi. -ani (din Lista celor mai apropiate stele ). Acest lucru ilustrează faptul că există mult mai multe stele slabe decât stele strălucitoare: pe întreg cerul, există aproximativ 500 de stele mai strălucitoare decât magnitudinea aparentă 4, dar cu 15,5 milioane de stele mai strălucitoare decât magnitudinea aparentă 14.

Vârful drumului Soarelui, sau vârful solar, este direcția în care Soarele se deplasează prin spațiu în Calea Lactee. Direcția generală a mișcării galactice a Soarelui este către steaua Vega, lângă constelația lui Hercule, la un unghi de aproximativ 60 de grade cerului față de direcția Centrului Galactic. Se așteaptă ca orbita Soarelui în jurul Căii Lactee să fie aproximativ eliptică, cu adăugarea de perturbații datorate brațelor spirale galactice și distribuțiilor neuniforme de masă. În plus, Soarele trece prin planul galactic de aproximativ 2,7 ori pe orbită. Acest lucru este foarte asemănător cu modul în care funcționează un oscilator armonic simplu fără termen de forță de rezistență (amortizare). Până de curând se credea că aceste oscilații coincid cu perioadele de extincție în masă a formelor de viață de pe Pământ. O reanaliza a efectelor tranzitului Soarelui prin structura spirală bazată pe datele CO nu a reușit să găsească o corelație.

Sistemului Solar ia aproximativ 240 de milioane de ani pentru a finaliza o orbită a Căii Lactee (un an galactic ), așa că se crede că Soarele a finalizat 18-20 de orbite în timpul vieții sale și 1/1250 dintr-o revoluție de la originea oamenilor. . Viteza orbitală a Sistemului Solar în jurul centrului Căii Lactee este de aproximativ 220 km/s (490.000 mph) sau 0,073% din viteza luminii . Soarele se deplasează prin heliosferă cu 84.000 km/h (52.000 mph). La această viteză, este nevoie de aproximativ 1.400 de ani pentru ca Sistemul Solar să parcurgă o distanță de 1 an lumină sau 8 zile pentru a călători 1 UA ( unitate astronomică ). Sistemul Solar se îndreaptă în direcția constelației zodiacale Scorpius, care urmează ecliptica.

Cadrele galactice

Diagrama locației Soarelui în Calea Lactee, unghiurile reprezintă longitudini în sistemul de coordonate galactic .

Un cadran galactic, sau un cadran al Căii Lactee, se referă la unul dintre cele patru sectoare circulare din diviziunea Căii Lactee. În practica astronomică, delimitarea cadranelor galactice se bazează pe sistemul de coordonate galactic, care plasează Soarele ca origine a sistemului de cartografiere .

Cadranele sunt descrise folosind ordinale – de exemplu, „primul cadran galactic”, „al doilea cadran galactic” sau „al treilea cadran al Căii Lactee”. Privind de la polul nord galactic cu 0° (zero grade) ca raza care curge pornind de la Soare și prin Centrul Galactic, cadranele sunt:


Cadranul galactic

Longitudine galactică
(ℓ)

Referinţă
1 0° ≤ ℓ ≤ 90°
al 2-lea 90° ≤ ℓ ≤ 180°
al 3-lea 180° ≤ ℓ ≤ 270°
al 4-lea
270° ≤ ℓ ≤ 360°
(360° ≅ 0°)

cu longitudinea galactică (ℓ) crescând în sens invers acelor de ceasornic ( rotație pozitivă ) văzută de la nord de centrul galactic (un punct de vedere la câteva sute de mii de ani lumină distanță de Pământ în direcția constelației Coma Berenices ); dacă este privit de la sud de centrul galactic (un punct de vedere la fel de îndepărtat în constelația Sculptor ), ar crește în sensul acelor de ceasornic ( rotație negativă ).

Dimensiunea si masa

Se crede că structura Căii Lactee este similară cu această galaxie ( UGC 12158 fotografiat de Hubble )

Calea Lactee este a doua cea mai mare galaxie din Grupul Local (după Galaxia Andromeda ), cu discul său stelar de aproximativ 170.000–200.000 de ani lumină (52–61 kpc) în diametru și, în medie, aproximativ 1.000 de li (0,3 kpc). ) gros. Pentru a compara scara fizică relativă a Căii Lactee, dacă sistemul solar către Neptun ar avea dimensiunea unui sfert din SUA (24,3 mm (0,955 in)), Calea Lactee ar fi aproximativ de dimensiunea Statelor Unite adiacente . Există un filament de stele asemănător unui inel care se ondulează deasupra și dedesubtul planului galactic relativ plat, înfășurându-se în jurul Căii Lactee la un diametru de 150.000–180.000 de ani lumină (46–55 kpc), care poate face parte din Calea Lactee însăși. .

Un profil schematic al Căii Lactee.
Abrevieri: GNP/GSP: Polii Nord și Sud Galactici

Calea Lactee are aproximativ 890 miliarde până la 1,54 trilioane de ori masa totală a Soarelui (8,9 × 1011 până la 1,54 × 1012 mase solare), deși stelele și planetele reprezintă doar o mică parte din aceasta. Estimările masei Căii Lactee variază, în funcție de metoda și datele utilizate. Limita inferioară a intervalului de estimare este 5,8 × 1011 mase solare ( M ), ceva mai mică decât cea a galaxiei Andromeda . Măsurătorile folosind Very Long Baseline Array din 2009 au găsit viteze de până la 254 km/s (570.000 mph) pentru stele de la marginea exterioară a Căii Lactee. Deoarece viteza orbitală depinde de masa totală din interiorul razei orbitale, acest lucru sugerează că Calea Lactee este mai masivă, egalând aproximativ masa galaxiei Andromeda la 7 × 10.11 M la 160.000 ly (49 kpc) de centrul său. În 2010, o măsurare a vitezei radiale a stelelor halo a constatat că masa cuprinsă în 80 de kilograme de parsec este de 7 × 10.11 M . Potrivit unui studiu publicat în 2014, masa întregii Căi Lactee este estimată la 8,5 × 10.11 M , dar aceasta este doar jumătate din masa galaxiei Andromeda. O estimare recentă a masei pentru Calea Lactee este de 1,29 × 1012 M .

O mare parte din masa Căii Lactee pare să fie materie întunecată, o formă necunoscută și invizibilă de materie care interacționează gravitațional cu materia obișnuită. Se presupune că un halou de materie întunecată se extinde relativ uniform la o distanță de peste o sută de kiloparsecs (kpc) de Centrul Galactic. Modelele matematice ale Căii Lactee sugerează că masa materiei întunecate este de 1–1,5 × 1012 M . Studii recente indică o gamă de masă, de până la 4,5 × 1012 M și chiar de 8 × 1011 M . Prin comparație, masa totală a tuturor stelelor din Calea Lactee este estimată a fi între 4,6 × 1010 M și 6,43 × 1010 M . Pe lângă stele, există și gazul interstelar, care cuprinde 90% hidrogen și 10% heliu în masă, două treimi din hidrogen se găsește sub formă atomică, iar restul de o treime sub formă de hidrogen molecular . Masa gazului interstelar al Căii Lactee este egală cu între 10% și 15% din masa totală a stelelor sale. Praful interstelar reprezintă încă 1% din masa totală a gazului.

În martie 2019, astronomii au raportat că masa galaxiei Calea Lactee este de 1,5 trilioane de mase solare pe o rază de aproximativ 129.000 de ani lumină, de peste două ori mai mult decât a fost determinat în studiile anterioare și sugerând că aproximativ 90% din masa galaxia este materie întunecată .

Cuprins

Vedere panoramică de 360 ​​de grade a Căii Lactee (un mozaic asamblat de fotografii) de către ESO, centrul galactic se află în mijlocul vederii, cu nordul galactic în sus
Redare la 360 de grade a Căii Lactee folosind datele Gaia EDR3 care arată gazul interstelar, praful iluminat din spate de stele (petele principale etichetate cu negru; etichetele albe sunt pete principale luminoase de stele ). Emisfera stângă este orientată spre centrul galactic, emisfera dreaptă este îndreptată spre anticentrul galactic.

Calea Lactee conține între 100 și 400 de miliarde de stele și cel puțin atât de multe planete. O cifră exactă ar depinde de numărarea numărului de stele cu masă foarte mică, care sunt greu de detectat, mai ales la distanțe de peste 300 de li (90 pc) față de Soare. Ca o comparație, galaxia Andromeda vecină conține aproximativ un trilion (10 12 ) de stele. Calea Lactee poate conține zece miliarde de pitice albe, un miliard de stele neutronice și o sută de milioane de găuri negre stelare . Umplerea spațiului dintre stele este un disc de gaz și praf numit mediu interstelar . Acest disc are o rază cel puțin comparabilă cu cea a stelelor, în timp ce grosimea stratului de gaz variază de la sute de ani lumină pentru gazul mai rece la mii de ani lumină pentru gazul mai cald.

Discul de stele din Calea Lactee nu are o margine ascuțită dincolo de care nu există stele. Mai degrabă, concentrația de stele scade odată cu distanța față de centrul Căii Lactee. Din motive care nu sunt înțelese, dincolo de o rază de aproximativ 40.000 de ani lumină (13 kpc) de la centru, numărul de stele pe parsec cub scade mult mai repede cu raza. În jurul discului galactic se află un halou galactic sferic de stele și clustere globulare care se extinde mai departe spre exterior, dar este limitat ca dimensiune de orbitele a doi sateliți ai Calei Lactee, Norii Magellanic Mari și Mici, a căror apropiere cea mai apropiată de Centrul Galactic este de aproximativ 180.000. ly (55 kpc). La această distanță sau mai departe, orbitele majorității obiectelor halo ar fi perturbate de Norii Magellanic. Prin urmare, astfel de obiecte ar fi probabil aruncate din vecinătatea Căii Lactee. Mărimea vizuală absolută integrată a Căii Lactee este estimată la aproximativ -20,9.

Atât observațiile cu microlensing gravitațional, cât și observațiile de tranzit planetar indică faptul că pot exista cel puțin la fel de multe planete legate de stele câte stele există în Calea Lactee, iar măsurătorile cu microlensing indică faptul că există mai multe planete necinstite care nu sunt legate de stele găzduitoare decât există stele. Calea Lactee conține cel puțin o planetă pe stea, rezultând 100-400 de miliarde de planete, conform unui studiu din ianuarie 2013 al sistemului stelar cu cinci planete Kepler-32 de către observatorul spațial Kepler . O analiză diferită din ianuarie 2013 a datelor Kepler a estimat că cel puțin 17 miliarde de exoplanete de dimensiunea Pământului locuiesc în Calea Lactee. Pe 4 noiembrie 2013, astronomii au raportat, pe baza datelor misiunii spațiale Kepler, că ar putea exista până la 40 de miliarde de planete de dimensiunea Pământului care orbitează în zonele locuibile ale stelelor asemănătoare Soarelui și ale piticelor roșii din Calea Lactee. 11 miliarde dintre aceste planete estimate ar putea fi orbite în jurul unor stele asemănătoare Soarelui. Cea mai apropiată exoplanetă ar putea fi la 4,2 ani lumină distanță, orbitând în jurul piticii roșii Proxima Centauri, conform unui studiu din 2016. Astfel de planete de dimensiunea Pământului pot fi mai numeroase decât giganții gazosi. Pe lângă exoplanete, au fost detectate și „ exocomete ”, comete dincolo de Sistemul Solar, care pot fi comune în Calea Lactee. Mai recent, în noiembrie 2020, se estimează că peste 300 de milioane de exoplanete locuibile există în galaxia Calea Lactee.

Structura

Prezentare generală a diferitelor elemente ale structurii generale a Căii Lactee.
O pată întunecată înconjurată de un inel galben-portocaliu în formă de gogoașă
Gaura neagră supermasivă Săgetător A* fotografiată de Telescopul Event Horizon în unde radio. Punctul întunecat central este umbra găurii negre, care este mai mare decât orizontul evenimentelor .
Erupții luminoase cu raze X de la Săgetător A* (inserție) în centrul Căii Lactee, așa cum au fost detectate de Observatorul de raze X Chandra .
Este evidentă impresia artistică a modului în care ar arăta Calea Lactee din diferite puncte de vedere – de la liniile vizuale marginale, structura în formă de coajă de arahide, care nu trebuie confundată cu bombarea centrală a galaxiei; privită de sus, bara centrală îngustă care este responsabilă pentru această structură apare clar, la fel ca multe brațe spiralate și norii de praf asociati acestora.

Calea Lactee constă dintr-o regiune centrală în formă de bară, înconjurată de un disc deformat de gaz, praf și stele. Distribuția de masă în Calea Lactee seamănă îndeaproape cu tipul Sbc din clasificarea Hubble, care reprezintă galaxii spirale cu brațe relativ lejer. Astronomii au început să presupună pentru prima dată că Calea Lactee este o galaxie spirală barată, mai degrabă decât o galaxie spirală obișnuită, în anii 1960. Aceste presupuneri au fost confirmate de observațiile telescopului spațial Spitzer din 2005, care au arătat că bara centrală a Căii Lactee este mai mare decât se credea anterior.

Centrul Galactic

Soarele se află la 25.000–28.000 ly (7,7–8,6 kpc) de Centrul Galactic. Această valoare este estimată folosind metode geometrice sau prin măsurarea obiectelor astronomice selectate care servesc ca lumânări standard, cu diferite tehnici care produc valori diferite în acest interval aproximativ. În câțiva kiloparsecs interioare (aproximativ 10.000 de ani-lumină rază) se află o concentrație densă de stele în mare parte vechi, într-o formă aproximativ sferoidă numită umflătură . S-a propus că Calea Lactee nu are o umflătură din cauza unei coliziuni și a fuziunii dintre galaxiile anterioare și că, în schimb, are doar o pseudo -bombă formată de bara centrală. Cu toate acestea, confuzia în literatura de specialitate între structura în formă de (coaja de arahide) creată de instabilitățile din bară, față de o posibilă umflătură cu o rază de semi-lumină așteptată de 0,5 kpc, abundă.

Centrul Galactic este marcat de o sursă radio intensă numită Sagittarius A* (pronunțat Sagittarius A-star ). Mișcarea materialului în jurul centrului indică faptul că Săgetătorul A* adăpostește un obiect masiv și compact. Această concentrație de masă este cel mai bine explicată ca o gaură neagră supermasivă (SMBH) cu o masă estimată de 4,1-4,5 milioane de ori masa Soarelui . Rata de acumulare a SMBH este în concordanță cu un nucleu galactic inactiv, fiind estimată la aproximativ1 × 10 −5 M pe an. Observațiile indică faptul că există SMBH-uri situate în apropierea centrului majorității galaxiilor normale.

Natura barei Căii Lactee este dezbătută în mod activ, cu estimări pentru jumătatea lungimii și orientarea ei cuprinse între 1 și 5 kpc (3.000–16.000 ly) și 10–50 de grade în raport cu linia de vedere de la Pământ la Centrul Galactic. Anumiți autori susțin că Calea Lactee are două bare distincte, una amplasată în cealaltă. Cu toate acestea, stelele de tip RR Lyrae nu urmăresc o bară galactică proeminentă. Bara poate fi înconjurată de un inel numit „inel de 5 kpc” care conține o mare parte din hidrogenul molecular prezent în Calea Lactee, precum și cea mai mare parte a activității de formare a stelelor din Calea Lactee . Privită din Galaxia Andromeda, ar fi cea mai strălucitoare caracteristică a Căii Lactee. Emisia de raze X din nucleu este aliniată cu stelele masive care înconjoară bara centrală și creasta galactică .

Raze gamma și raze X

Din 1970, diverse misiuni de detectare a razelor gamma au descoperit raze gamma de 511 keV provenind din direcția generală a centrului galactic. Aceste raze gamma sunt produse de pozitroni (antielectroni) care se anihilează cu electronii . În 2008 s-a constatat că distribuția surselor de raze gamma seamănă cu distribuția binarelor de raze X de masă mică, părând să indice că aceste binare de raze X trimit pozitroni (și electroni) în spațiul interstelar unde încetinesc. si anihileaza. Observațiile au fost făcute ambele de sateliții NASA și ESA . În 1970, detectorii de raze gamma au descoperit că regiunea emițătoare avea o lungime de aproximativ 10.000 de ani lumină și o luminozitate de aproximativ 10.000 de sori.

Ilustrație a celor două bule gigantice de raze X / gama (albastru-violet) ale Căii Lactee (centru)

În 2010, două bule sferice gigantice de emisie gamma de înaltă energie au fost detectate la nord și la sud de nucleul Căii Lactee, folosind date de la Telescopul Spațial Fermi Gamma-ray . Diametrul fiecăreia dintre bule este de aproximativ 25.000 de ani lumină (7,7 kpc) (sau aproximativ 1/4 din diametrul estimat al galaxiei); se întind până la Grus și la Fecioară pe cerul de noapte al emisferei sudice. Ulterior, observațiile cu telescopul Parkes la frecvențe radio au identificat emisia polarizată care este asociată cu bulele Fermi. Aceste observații sunt cel mai bine interpretate ca o ieșire magnetizată determinată de formarea stelelor în 640 ly (200 pc) centrală a Căii Lactee.

Mai târziu, pe 5 ianuarie 2015, NASA a raportat că a observat o erupție cu raze X de 400 de ori mai strălucitoare decât de obicei, un record, de la Săgetător A*. Evenimentul neobișnuit poate fi cauzat de spargerea unui asteroid care cade în gaura neagră sau de încurcarea liniilor de câmp magnetic în gazul care curge în Săgetător A*.

Brațe în spirală

În afara influenței gravitaționale a barei galactice, structura mediului interstelar și a stelelor din discul Căii Lactee este organizată în patru brațe spiralate. Brațele spiralate conțin în mod obișnuit o densitate mai mare de gaz și praf interstelar decât media galactică, precum și o concentrație mai mare de formare de stele, după cum este urmărită de regiunile H II și norii moleculari .

Structura spirală a Căii Lactee este incertă, iar în prezent nu există un consens cu privire la natura brațelor Căii Lactee. Modelele spiralate logaritmice perfecte descriu doar în mod grosier caracteristicile din apropierea Soarelui, deoarece galaxiile au de obicei brațe care se ramifică, se îmbină, se răsucesc în mod neașteptat și prezintă un grad de neregularitate. Scenariul posibil al Soarelui într-un pinten / braț local subliniază acest punct și indică faptul că astfel de caracteristici probabil nu sunt unice și există în altă parte în Calea Lactee. Estimările unghiului de înclinare a brațelor variază între aproximativ 7° și 25°. Se crede că există patru brațe spiralate care încep toate în apropierea centrului Calei Lactee. Acestea sunt denumite după cum urmează, cu pozițiile brațelor prezentate în imaginea de mai jos:

Structura observată (linii normale) și extrapolată (linii punctate) a brațelor spiralate ale Căii Lactee, văzută din nordul galaxiei – galaxia se rotește în sensul acelor de ceasornic în această vedere. Liniile gri care radiază din poziția Soarelui (centrul sus) listează abrevierile din trei litere ale constelațiilor corespunzătoare
Culoare Arme)
turcoaz Aproape de brațul de 3 kpc și brațul Perseus
albastru Norma și brațul exterior (împreună cu extensia descoperită în 2004)
verde Brațul Scutum-Centaurus
roșu Carina-Bratul Sagetator
Există cel puțin două brațe sau pinteni mai mici, inclusiv:
portocale Brațul Orion-Cygnus (care conține Soarele și Sistemul Solar)
Spitzer dezvăluie ceea ce nu poate fi văzut în lumina vizibilă: stele mai reci (albastre), praf încălzit (nuanță roșiatică) și Sgr A* ca punct alb strălucitor în mijloc.
Concepția artistului despre structura în spirală a Căii Lactee cu două brațe stelare majore și o bară.

Două brațe spiralate, brațul Scutum-Centaurus și brațul Carina-Sagittarius, au puncte tangente în interiorul orbitei Soarelui în jurul centrului Căii Lactee. Dacă aceste brațe conțin o supradensitate de stele în comparație cu densitatea medie a stelelor de pe discul galactic, aceasta ar fi detectabilă prin numărarea stelelor din apropierea punctului tangent. Două studii de lumină în infraroșu apropiat, care este sensibilă în primul rând la giganții roșii și nu este afectată de stingerea prafului, au detectat supraabundența prezisă în brațul Scutum–Centaurus, dar nu și în brațul Carina–Sagittarius: brațul Scutum–Centaurus conține aproximativ 30% mai multe giganți roșii decât s-ar fi așteptat în absența unui braț spiralat. Această observație sugerează că Calea Lactee posedă doar două brațe stelare majore: brațul Perseus și brațul Scutum-Centaurus. Restul brațelor conțin exces de gaz, dar nu exces de stele vechi. În decembrie 2013, astronomii au descoperit că distribuția stelelor tinere și a regiunilor de formare a stelelor se potrivește cu descrierea în spirală cu patru brațe a Căii Lactee. Astfel, Calea Lactee pare să aibă două brațe spiralate după cum sunt trasate de stelele vechi și patru brațe spiralate după cum sunt trasate de stelele gazoase și tinere. Explicația acestei discrepanțe aparente este neclară.

Clusterele detectate de WISE obișnuiau să urmărească brațele spiralate ale Căii Lactee.

Brațul Near 3 kpc (numit și Expanding 3 kpc Arm sau pur și simplu brațul 3 kpc ) a fost descoperit în anii 1950 de astronomul van Woerden și colaboratori prin măsurători radio de 21 de centimetri ale H I ( hidrogen atomic ). S-a descoperit că se extinde departe de umflătura centrală cu mai mult de 50 km/s . Este situat în al patrulea cadran galactic la o distanță de aproximativ 5,2 kpc de Soare și 3,3 kpc de Centrul Galactic . Brațul Far 3 kpc a fost descoperit în 2008 de astronomul Tom Dame (Harvard–Smithsonian CfA). Este situat în primul cadran galactic, la o distanță de 3 kpc (aproximativ 10.000 ly ) de Centrul Galactic.

O simulare publicată în 2011 a sugerat că Calea Lactee ar fi putut să-și fi obținut structura brațului spiralat ca urmare a ciocnirilor repetate cu galaxia eliptică pitică a Săgetător .

S-a sugerat că Calea Lactee conține două modele spiralate diferite: unul interior, format din brațul Săgetător, care se rotește rapid și unul exterior, format din brațele Carina și Perseus, a căror viteză de rotație este mai lentă și ale cărei brațe sunt strânse. răni. În acest scenariu, sugerat de simulări numerice ale dinamicii diferitelor brațe spiralate, modelul exterior ar forma un pseudoring exterior, iar cele două modele ar fi conectate prin brațul Cygnus.

Norul molecular lung și filamentar numit „Nessie” formează probabil o „coloană vertebrală” densă a brațului Scutum-Centarus.

În afara principalelor brațe spiralate se află Inelul Monoceros (sau Inelul Exterior), un inel de gaz și stele rupte din alte galaxii cu miliarde de ani în urmă. Cu toate acestea, mai mulți membri ai comunității științifice și-au reafirmat recent poziția, afirmând că structura Monoceros nu este altceva decât o supradensitate produsă de discul gros evazat și deformat al Căii Lactee. Structura discului Căii Lactee este deformată de-a lungul unei curbe „S” .

Aura

Discul galactic este înconjurat de un halou sferoidal de stele vechi și clustere globulare, dintre care 90% se află la 100.000 de ani-lumină (30 kpc) de Centrul Galactic. Cu toate acestea, câteva clustere globulare au fost găsite mai departe, cum ar fi PAL 4 și AM 1, la mai mult de 200.000 de ani lumină de Centrul Galactic. Aproximativ 40% dintre clusterele Căii Lactee sunt pe orbite retrograde, ceea ce înseamnă că se mișcă în direcția opusă rotației Căii Lactee. Grupurile globulare pot urma orbitele rozetei în jurul Căii Lactee, spre deosebire de orbita eliptică a unei planete în jurul unei stele.

Deși discul conține praf care ascunde vederea la unele lungimi de undă, componenta halo nu. Formarea activă a stelelor are loc în disc (în special în brațele spiralate, care reprezintă zone de mare densitate), dar nu are loc în halou, deoarece există puțin gaz rece pentru a se prăbuși în stele. Clusterele deschise sunt, de asemenea, localizate în principal pe disc.

Descoperirile de la începutul secolului 21 au adăugat o dimensiune cunoașterii structurii Căii Lactee. Odată cu descoperirea că discul galaxiei Andromeda (M31) se extinde mult mai departe decât se credea anterior, este evidentă posibilitatea ca discul Căii Lactee să se extindă mai departe, iar acest lucru este susținut de dovezile de la descoperirea extensiei brațului exterior al Brațul Cygnus și a unei extensii similare a brațului Scutum–Centaurus . Odată cu descoperirea galaxiei eliptice a piticului Săgetător a venit și descoperirea unei panglici de resturi galactice, pe măsură ce orbita polară a piticului și interacțiunea sa cu Calea Lactee o sfâșie. În mod similar, odată cu descoperirea galaxiei pitice Canis Major, s-a descoperit că un inel de resturi galactice din interacțiunea sa cu Calea Lactee înconjoară discul galactic.

Studiul Sloan Digital Sky Survey al cerului nordic arată o structură uriașă și difuză (întinsă pe o zonă de aproximativ 5.000 de ori dimensiunea unei luni pline) în cadrul Căii Lactee care nu pare să se încadreze în modelele actuale. Colecția de stele se ridică aproape perpendicular pe planul brațelor spiralate ale Căii Lactee. Interpretarea probabilă propusă este că o galaxie pitică se contopește cu Calea Lactee. Această galaxie este numită provizoriu Fluxul Stelar Fecioara și se găsește în direcția Fecioarei la aproximativ 30.000 de ani lumină (9 kpc) distanță.

Halo gazos

Pe lângă haloul stelar, Observatorul de raze X Chandra, XMM-Newton și Suzaku au furnizat dovezi că există un halou gazos cu o cantitate mare de gaz fierbinte. Aureola se extinde pe sute de mii de ani-lumină, mult mai departe decât aureola stelară și aproape de distanța dintre Norii Magellanic Mari și Mici . Masa acestui halou fierbinte este aproape echivalentă cu masa Căii Lactee în sine. Temperatura acestui gaz halo este între 1 și 2,5 milioane K (1,8 și 4,5 milioane ° F).

Observațiile galaxiilor îndepărtate indică faptul că Universul avea aproximativ o șesime mai multă materie barionică (obișnuită) decât materie întunecată când avea doar câteva miliarde de ani. Cu toate acestea, doar aproximativ jumătate din acești barioni sunt contabilizați în Universul modern pe baza observațiilor galaxiilor din apropiere, cum ar fi Calea Lactee. Dacă se confirmă constatarea că masa haloului este comparabilă cu masa Căii Lactee, ar putea fi identitatea barionilor lipsă din jurul Căii Lactee.

Rotația galactică

Curba de rotație a galaxiei pentru Calea Lactee – axa verticală este viteza de rotație în jurul centrului galactic; axa orizontală este distanța de la centrul galactic în kpcs; soarele este marcat cu o minge galbenă; curba observată a vitezei de rotație este albastră; curba prezisă bazată pe masa stelară și gazul din Calea Lactee este roșie; împrăștiate în observații indicate aproximativ de bare gri, diferența se datorează materiei întunecate

Stelele și gazele din Calea Lactee se rotesc în jurul centrului său în mod diferențial, ceea ce înseamnă că perioada de rotație variază în funcție de locație. Așa cum este tipic pentru galaxiile spirale, viteza orbitală a majorității stelelor din Calea Lactee nu depinde foarte mult de distanța lor față de centru. Departe de umflatura centrală sau marginea exterioară, viteza orbitală tipică a stelelor este între 210 ± 10 km/s (470.000 ± 22.000 mph). Prin urmare, perioada orbitală a stelei tipice este direct proporțională doar cu lungimea traseului parcurs. Acest lucru este spre deosebire de situația din cadrul Sistemului Solar, în care domină dinamica gravitațională a două corpuri și diferite orbite au viteze semnificativ diferite asociate cu ele. Curba de rotație (prezentată în figură) descrie această rotație. Spre centrul Căii Lactee, vitezele orbitei sunt prea mici, în timp ce dincolo de 7 kpcs vitezele sunt prea mari pentru a se potrivi cu ceea ce ar fi de așteptat de la legea universală a gravitației.

Dacă Calea Lactee ar conține doar masa observată în stele, gaz și alte materii barionice (obișnuite), viteza de rotație ar scădea odată cu distanța de la centru. Cu toate acestea, curba observată este relativ plată, ceea ce indică faptul că există o masă suplimentară care nu poate fi detectată direct cu radiația electromagnetică. Această inconsecvență este atribuită materiei întunecate. Curba de rotație a Căii Lactee este de acord cu curba de rotație universală a galaxiilor spirale, cea mai bună dovadă a existenței materiei întunecate în galaxii. Alternativ, o minoritate de astronomi propun că o modificare a legii gravitației poate explica curba de rotație observată.

Formare

Istorie

Calea Lactee a început ca una sau mai multe supradensități mici în distribuția de masă în Univers, la scurt timp după Big Bang . Unele dintre aceste supradensități au fost semințele clusterelor globulare în care s-au format cele mai vechi stele rămase în ceea ce este acum Calea Lactee. Aproape jumătate din materia din Calea Lactee ar fi putut proveni din alte galaxii îndepărtate. Cu toate acestea, aceste stele și grupuri cuprind acum haloul stelar al Căii Lactee. În câteva miliarde de ani de la nașterea primelor stele, masa Căii Lactee a fost suficient de mare încât se învârtea relativ repede. Datorită conservării momentului unghiular, acest lucru a condus mediul interstelar gazos să se prăbușească de la o formă aproximativ sferoidă la un disc. Prin urmare, generațiile ulterioare de stele s-au format în acest disc spiralat. Se observă că majoritatea stelelor mai tinere, inclusiv Soarele, se află pe disc.

De când primele stele au început să se formeze, Calea Lactee a crescut atât prin fuziunea galaxiilor (în special la începutul creșterii Calei Lactee), cât și prin acumularea de gaz direct din haloul galactic. Calea Lactee acumulează material din mai multe galaxii mici, inclusiv două dintre cele mai mari galaxii satelit ale sale, Norii Magellanic Mari și Mici, prin Fluxul Magellanic . Se observă acumularea directă de gaz în norii de mare viteză, cum ar fi Norul Smith . Simulările cosmologice indică faptul că, în urmă cu 11 miliarde de ani, a fuzionat cu o galaxie deosebit de mare care a fost etichetată Kraken . Cu toate acestea, proprietățile Căii Lactee, cum ar fi masa stelară, momentul unghiular și metalitatea în regiunile sale ultraperiferice, sugerează că nu a suferit fuziuni cu galaxiile mari în ultimii 10 miliarde de ani. Această lipsă de fuziuni majore recente este neobișnuită printre galaxiile spirale similare; vecina ei Galaxia Andromeda pare să aibă o istorie mai tipică, modelată de fuziuni mai recente cu galaxii relativ mari.

Conform unor studii recente, Calea Lactee, precum și Galaxia Andromeda se află în ceea ce în diagrama culoare-magnitudine a galaxiei este cunoscut sub numele de „valea verde”, o regiune populată de galaxii în tranziție de la „norul albastru” (galaxii care se formează activ stele noi) la „secvența roșie” (galaxii care nu au formarea stelelor). Activitatea de formare a stelelor în galaxiile de vale verde încetinește, deoarece acestea rămân fără gaz de formare a stelelor în mediul interstelar. În galaxiile simulate cu proprietăți similare, formarea stelelor va fi de obicei stinsă în aproximativ cinci miliarde de ani de acum încolo, chiar și ținând cont de creșterea așteptată, pe termen scurt, a ratei de formare a stelelor din cauza coliziunii dintre Calea Lactee și Andromeda. Galaxie. De fapt, măsurătorile altor galaxii similare cu Calea Lactee sugerează că este printre cele mai roșii și mai strălucitoare galaxii spirale care încă formează noi stele și este doar puțin mai albastră decât cele mai albastre galaxii cu secvențe roșii.

Vârsta și istoria cosmologică

Comparația cerului nopții cu cerul nocturn al unei planete ipotetice din Calea Lactee acum 10 miliarde de ani, la o vârstă de aproximativ 3,6 miliarde de ani și cu 5 miliarde de ani înainte de formarea Soarelui.

Grupurile globulare sunt printre cele mai vechi obiecte din Calea Lactee, care stabilesc astfel o limită inferioară a vârstei Căii Lactee. Vârstele stelelor individuale din Calea Lactee pot fi estimate prin măsurarea abundenței elementelor radioactive cu viață lungă, cum ar fi toriu-232 și uraniul-238, apoi comparând rezultatele cu estimările abundenței lor originale, o tehnică numită nucleocosmocronologie . Aceste valori de randament sunt de aproximativ 12,5 ± 3 miliarde de ani pentru CS 31082-001 și 13,8 ± 4 miliarde de ani pentru BD +17° 3248 . Odată ce o pitică albă este formată, aceasta începe să sufere o răcire radiativă și temperatura de suprafață scade constant. Măsurând temperaturile celor mai reci dintre aceste pitice albe și comparându-le cu temperatura inițială așteptată, se poate face o estimare a vârstei. Cu această tehnică, vârsta clusterului globular M4 a fost estimată la 12,7 ± 0,7 miliarde de ani . Estimările de vârstă ale celui mai vechi dintre aceste clustere oferă o estimare optimă de 12,6 miliarde de ani și o limită superioară de încredere de 95% de 16 miliarde de ani.

În noiembrie 2018, astronomii au raportat descoperirea uneia dintre cele mai vechi stele din univers . În vârstă de aproximativ 13,5 miliarde de ani, 2MASS J18082002-5104378 B este o stea mică ultra săracă în metal (UMP) realizată aproape în întregime din materiale eliberate de Big Bang și este posibil una dintre primele stele. Descoperirea stelei în galaxia Calea Lactee sugerează că galaxia ar putea fi cu cel puțin 3 miliarde de ani mai veche decât se credea anterior.

Mai multe stele individuale au fost găsite în haloul Căii Lactee cu vârste măsurate foarte apropiate de vârsta de 13,80 miliarde de ani a Universului . În 2007, o stea din aureola galactică, HE 1523-0901, a fost estimată la aproximativ 13,2 miliarde de ani. Fiind cel mai vechi obiect cunoscut din Calea Lactee la acel moment, această măsurătoare a plasat o limită inferioară a vârstei Căii Lactee. Această estimare a fost făcută folosind spectrograful UV-Visual Echelle al telescopului foarte mare pentru a măsura puterile relative ale liniilor spectrale cauzate de prezența toriului și a altor elemente create de procesul R. Intensitatea liniei generează abundențe de izotopi elementali diferiți, din care o estimare a vârstei stelei poate fi derivată folosind nucleocosmocronologia . O altă stea, HD 140283, are 14,5 ± 0,7 miliarde de ani.

Conform observațiilor care utilizează optica adaptivă pentru a corecta distorsiunea atmosferică a Pământului, stelele din bombarea galaxiei datează de aproximativ 12,8 miliarde de ani.

Vârsta stelelor din discul subțire galactic a fost, de asemenea, estimată folosind nucleocosmocronologia. Măsurătorile stelelor subțiri de disc oferă o estimare că discul subțire s-a format acum 8,8 ± 1,7 miliarde de ani. Aceste măsurători sugerează că a existat o pauză de aproape 5 miliarde de ani între formarea halou galactic și discul subțire. Analiza recentă a semnăturilor chimice a miilor de stele sugerează că formarea stelară ar fi putut scădea cu un ordin de mărime în momentul formării discului, cu 10 până la 8 miliarde de ani în urmă, când gazul interstelar era prea fierbinte pentru a forma noi stele în aceeași rată. Ca înainte.

Galaxiile satelit care înconjoară Calea Lactee nu sunt distribuite aleatoriu, dar par a fi rezultatul unei rupturi a unui sistem mai mare care produce o structură inelară cu diametrul de 500.000 de ani lumină și lățime de 50.000 de ani lumină. Întâlnirile apropiate dintre galaxii, precum cea așteptată în 4 miliarde de ani cu Galaxia Andromeda smulge cozi uriașe de gaz, care, în timp, se pot uni pentru a forma galaxii pitice într-un inel la un unghi arbitrar față de discul principal.

Cartierul intergalactic

Diagrama galaxiilor din Grupul Local în raport cu Calea Lactee
Poziția Grupului Local în cadrul Superclusterului Laniakea

Calea Lactee și Galaxia Andromeda sunt un sistem binar de galaxii spirale gigantice aparținând unui grup de 50 de galaxii strâns legate cunoscut sub numele de Grupul Local, înconjurate de un Vid Local, el însuși făcând parte din Foaia Locală și, la rândul său, Superclusterul Fecioarei . În jurul Superclusterului Fecioarei se află o serie de goluri, lipsite de multe galaxii, Vidul Microscopium la "nord", Vidul Sculptorului la "stânga", Vidul Bootes la "dreapta" și Vidul Canes-Major în " sud". Aceste goluri își schimbă forma în timp, creând structuri filamentoase ale galaxiilor. Superclusterul Fecioarei, de exemplu, este atras de Marele Atractor, care, la rândul său, face parte dintr-o structură mai mare, numită Laniakea .

Două galaxii mai mici și un număr de galaxii pitice din Grupul Local orbitează Calea Lactee. Cel mai mare dintre acestea este Norul Mare Magellanic cu un diametru de 14.000 de ani lumină. Are un partener apropiat, Micul Nor Magellanic . Fluxul Magellanic este un curent de hidrogen neutru care se extinde din aceste două galaxii mici pe 100° din cer. Se crede că fluxul a fost târât din Norii Magellanic în interacțiuni de maree cu Calea Lactee. Unele dintre galaxiile pitice care orbitează Calea Lactee sunt Piticul Canis Major (cea mai apropiată), Galaxia Pitică Sagetator, Pitica Ursa Mică, Pitica Sculptor, Pitica Sextans, Pitica Fornax și Pitica Leu I. Cele mai mici galaxii pitice din Calea Lactee au doar 500 de ani lumină în diametru. Acestea includ Carina Dwarf, Draco Dwarf și Leo II Dwarf . Este posibil să existe încă galaxii pitice nedetectate care sunt legate dinamic de Calea Lactee, ceea ce este susținut de detectarea a nouă noi sateliți ai Căii Lactee într-o zonă relativ mică a cerului nocturn în 2015. Există, de asemenea, unele galaxii pitice care au a fost deja absorbit de Calea Lactee, cum ar fi progenitorul Omega Centauri .

În 2014, cercetătorii au raportat că majoritatea galaxiilor satelit ale Căii Lactee se află pe un disc foarte mare și orbitează în aceeași direcție. Aceasta a fost o surpriză: conform cosmologiei standard, galaxiile satelit ar trebui să se formeze în halouri de materie întunecată și ar trebui să fie distribuite pe scară largă și să se miște în direcții aleatorii. Această discrepanță nu este încă pe deplin explicată.

În ianuarie 2006, cercetătorii au raportat că deformarea până acum inexplicabilă a discului Căii Lactee a fost acum mapată și s-a dovedit a fi o ondulație sau vibrație creată de Norii Magellanic Mari și Mici în timp ce orbitează în jurul Căii Lactee, provocând vibrații atunci când trece prin marginile ei. Anterior, aceste două galaxii, la aproximativ 2% din masa Căii Lactee, erau considerate prea mici pentru a influența Calea Lactee. Cu toate acestea, într-un model computerizat, mișcarea acestor două galaxii creează o trezire de materie întunecată care amplifică influența lor asupra Calei Lactee mai mare.

Măsurătorile actuale sugerează că galaxia Andromeda se apropie de noi cu 100 până la 140 km/s (220.000 până la 310.000 mph). În 3 până la 4 miliarde de ani, poate exista o coliziune Andromeda-Calea Lactee, în funcție de importanța componentelor laterale necunoscute pentru mișcarea relativă a galaxiilor. Dacă se ciocnesc, șansa ca stelele individuale să se ciocnească între ele este extrem de scăzută, dar, în schimb, cele două galaxii se vor fuziona pentru a forma o singură galaxie eliptică sau poate o galaxie disc mare pe parcursul a aproximativ un miliard de ani.

Viteză

Deși relativitatea specială afirmă că nu există un cadru de referință inerțial „preferat” în spațiu cu care să se compare Calea Lactee, Calea Lactee are o viteză în raport cu cadrele de referință cosmologice .

Un astfel de cadru de referință este fluxul Hubble, mișcările aparente ale clusterelor de galaxii datorate expansiunii spațiului . Galaxiile individuale, inclusiv Calea Lactee, au viteze deosebite în raport cu fluxul mediu. Astfel, pentru a compara Calea Lactee cu fluxul Hubble, trebuie luat în considerare un volum suficient de mare încât expansiunea Universului să domine asupra mișcărilor locale, aleatorii. Un volum suficient de mare înseamnă că mișcarea medie a galaxiilor din acest volum este egală cu fluxul Hubble. Astronomii cred că Calea Lactee se mișcă cu aproximativ 630 km/s (1.400.000 mph) în raport cu acest cadru de referință local de co-mișcare. Calea Lactee se deplasează în direcția generală a Marelui Atractor și a altor grupuri de galaxii, inclusiv superclusterul Shapley, în spatele ei. Grupul Local (un grup de galaxii legate gravitațional care conține, printre altele, Calea Lactee și Galaxia Andromeda) face parte dintr-un supercluster numit Superclusterul Local, centrat în apropierea Clusterului Fecioarei : deși se îndepărtează una de cealaltă la 967 km. /s (2.160.000 mph) ca parte a fluxului Hubble, această viteză este mai mică decât ar fi de așteptat având în vedere distanța de 16,8 milioane pc din cauza atracției gravitaționale dintre Grupul Local și Clusterul Fecioarei.

Un alt cadru de referință este oferit de fundalul cosmic cu microunde (CMB). Calea Lactee se deplasează cu 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph) în raport cu fotonii CMB, spre ascensiunea dreaptă de 10,5, declinație de -24° ( epoca J2000, în apropierea centrului Hidrei ). Această mișcare este observată de sateliți precum Cosmic Background Explorer (COBE) și Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ca o contribuție a dipolului la CMB, deoarece fotonii aflați în echilibru în cadrul CMB devin deplasați în albastru în direcția mișcării. și deplasat spre roșu în direcția opusă.

Vezi si

Note

Referințe

Lectură în continuare

linkuri externe