Vintergatan -Milky Way

Från Wikipedia, den fria encyklopedin

Vintergatan
ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg
Observationsdata (J2000 epok )
Konstellation Skytten
Rätt uppstigning 17 h 45 m 40,0409 s
Deklination −29° 00′ 28.118″
Distans 25,6–27,1 kly (7,86–8,32 kpc)
Egenskaper
Typ Sb, Sbc eller SB(rs)bc
( spärrad spiralgalax )
Massa (0,8–1,5) × 10 12 M
Antal stjärnor 100–400 miljarder
Storlek Stjärnskiva : 185 ± 15 kly
Halo av mörk materia : 1,9 ± 0,4 Mly (580 ± 120 kpc )
Tjocklek på tunn stjärnskiva ≈2 kly (0,6 kpc)
Vinkelmoment 1 × 10 67 J s
Solens galaktiska rotationsperiod 240 Myr
Spiralmönster rotationsperiod 220–360 Myr
Rotationsperiod för stångmönster 100–120 Myr
Hastighet i förhållande till CMB -stödramen 552,2 ± 5,5 km/s
Utrymningshastighet vid solens position 550 km/s
Densitet av mörk materia vid solens position 0,0088+0,0024
−0,0018
M st −3 eller0,35+0,08
-0,07
GeV cm −3
Se även: Galax, Lista över galaxer

Vintergatan är galaxen som inkluderar vårt solsystem, med namnet som beskriver galaxens utseende från jorden : ett disigt band av ljus som ses på natthimlen som bildas av stjärnor som inte kan särskiljas individuellt med blotta ögat . Termen Vintergatan är en översättning av latinets via lactea, från grekiskan γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ), som betyder "mjölkcirkel". Från jorden framstår Vintergatan som ett band eftersom dess skivformade struktur ses inifrån. Galileo Galilei löste först ljusbandet till enskilda stjärnor med sitt teleskop 1610. Fram till början av 1920-talet trodde de flesta astronomer att Vintergatan innehöll alla stjärnor i universum . Efter 1920 års stora debatt mellan astronomerna Harlow Shapley och Heber Curtis visade observationer av Edwin Hubble att Vintergatan bara är en av många galaxer.

Vintergatan är en bomrad spiralgalax med en uppskattad synlig diameter på 100 000–200 000 ljusår . Nyligen genomförda simuleringar tyder på att ett område med mörk materia, som också innehåller några synliga stjärnor, kan sträcka sig upp till en diameter på nästan 2 miljoner ljusår. Vintergatan har flera satellitgalaxer och är en del av den lokala gruppen av galaxer, som utgör en del av Jungfrusuperklustern, som i sig är en del av Laniakea-superhopen .

Det beräknas innehålla 100–400 miljarder stjärnor och åtminstone så många planeter . Solsystemet ligger i en radie av cirka 27 000 ljusår från det galaktiska centrumet, på den inre kanten av Orionarmen, en av de spiralformade koncentrationerna av gas och damm. Stjärnorna i de innersta 10 000 ljusåren bildar en utbuktning och en eller flera staplar som strålar ut från utbuktningen. Det galaktiska centret är en intensiv radiokälla känd som Sagittarius A*, ett supermassivt svart hål med 4,100 (± 0,034) miljoner solmassor . Stjärnor och gaser på ett brett spektrum av avstånd från Galactic Center kretsar med cirka 220 kilometer per sekund. Den konstanta rotationshastigheten tycks strida mot Kepler-dynamikens lagar och antyder att mycket (cirka 90%) av Vintergatans massa är osynlig för teleskop, varken sänder ut eller absorberar elektromagnetisk strålning . Denna gissningsmassa har kallats " mörk materia ". Rotationsperioden är cirka 240 miljoner år vid solens radie. Vintergatan som helhet rör sig med en hastighet av cirka 600 km per sekund med avseende på extragalaktiska referensramar. De äldsta stjärnorna i Vintergatan är nästan lika gamla som själva universum och har därför troligen bildats strax efter Big Bangs mörka medelålder . Den 12 maj 2022 tillkännagav astronomer bilden, för första gången, av Sagittarius A*, det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatans galax.

Etymologi och mytologi

Vintergatans ursprung ( ca 1575–1580) av Tintoretto

I den babyloniska episka dikten Enūma Eliš skapas Vintergatan från den avhuggna svansen av den urgamla saltvattensdraken Tiamat , uppsatt på himlen av Marduk, den babyloniska nationalguden, efter att ha dödat henne. Denna berättelse ansågs en gång ha varit baserad på en äldre sumerisk version där Tiamat istället dödas av Enlil av Nippur, men tros nu vara en ren uppfinning av babyloniska propagandister med avsikten att visa Marduk som överlägsen de sumeriska gudarna.

I grekisk mytologi placerar Zeus sin son född av en dödlig kvinna, spädbarnet Herakles, på Heras bröst medan hon sover så att barnet ska dricka hennes gudomliga mjölk och därmed bli odödligt. Hera vaknar medan hon ammar och inser sedan att hon ammar en okänd baby: hon skjuter bort barnet, en del av hennes mjölk rinner ut och det producerar ljusbandet som kallas Vintergatan. De gamla grekerna trodde att Vintergatans utseende bildades när Athena slet bort Herakles från sitt bröst som sprutade mjölk överallt.

Llys Dôn (bokstavligen "The Court of Dôn ") är det traditionella walesiska namnet för konstellationen Cassiopeia . Åtminstone tre av Dôns barn har också astronomiska associationer: Caer Gwydion ("Fästningen Gwydion ") är det traditionella walesiska namnet för Vintergatan, och Caer Arianrhod (" Arianrhods fästning ") är stjärnbilden Corona Borealis .

I västerländsk kultur kommer namnet "Vintergatan" från dess utseende som ett svagt olöst "mjölkigt" glödande band som välvs över natthimlen. Termen är en översättning av det klassiska latinet via lactea, i sin tur härlett från den hellenistiska grekiskan γαλαξίας, förkortning för γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos ), som betyder "mjölkcirkel". Den antika grekiskan γαλαξίας ( galaxier ) – från roten γαλακτ -, γάλα ("mjölk") + -ίας (bildar adjektiv) – är också roten till "galax", namnet på våra, och senare alla sådana, samlingar av stjärnor.

Vintergatan, eller "mjölkcirkeln", var bara en av 11 "cirklar" grekerna identifierade på himlen, andra var zodiaken, meridianen, horisonten, ekvatorn, tropikerna i Kräftan och Stenbocken, arktiska och antarktiska cirklar., och två färgcirklar som passerar genom båda polerna.

En vy av Vintergatan mot stjärnbilden Skytten (inklusive det galaktiska centrumet ), sett från en mörk plats med lite ljusföroreningar ( Black Rock Desert, Nevada), det ljusa objektet nere till höger är Jupiter, strax ovanför Antares

Utseende

En time-lapse- video som fångar Vintergatan välvd över ALMA

Vintergatan är synlig från jorden som ett disigt band av vitt ljus, cirka 30° brett, som välv natthimlen . Vid observation av natthimlen, även om alla individuella stjärnor med blotta ögat på hela himlen är en del av Vintergatans galax, är termen "Vintergatan" begränsad till detta ljusband. Ljuset härstammar från ansamling av olösta stjärnor och annat material som ligger i det galaktiska planets riktning . Ljusare områden runt bandet visas som mjuka visuella fläckar som kallas stjärnmoln . Den mest iögonfallande av dessa är Stora Skyttens stjärnmoln, en del av galaxens centrala utbuktning . Mörka områden inom bandet, som den stora klyftan och kolsäcken, är områden där interstellärt stoft blockerar ljus från avlägsna stjärnor. Det område av himlen som Vintergatan skymmer kallas Zone of Avoidance .

Vintergatan har en relativt låg ytljusstyrka . Dess synlighet kan reduceras avsevärt av bakgrundsljus, såsom ljusföroreningar eller månsken . Himlen måste vara mörkare än cirka 20,2 magnitud per kvadratisk bågsekund för att Vintergatan ska vara synlig. Det ska vara synligt om begränsningsstorleken är ungefär +5,1 eller bättre och visar mycket detaljer vid +6,1. Detta gör Vintergatan svår att se från starkt upplysta stads- eller förortsområden, men mycket framträdande när den ses från landsbygden när månen är under horisonten. Kartor över konstgjord natthimlens ljusstyrka visar att mer än en tredjedel av jordens befolkning inte kan se Vintergatan från sina hem på grund av ljusföroreningar.

Sett från jorden upptar det synliga området av Vintergatans galaktiska plan ett område på himlen som inkluderar 30 konstellationer . Det galaktiska centret ligger i riktning mot Skytten, där Vintergatan är som ljusast. Från Skytten verkar det disiga bandet av vitt ljus passera runt till det galaktiska anticentret i Auriga . Bandet fortsätter sedan resten av vägen runt himlen, tillbaka till Skytten, och delar himlen i två ungefär lika stora halvklot .

Det galaktiska planet lutar cirka 60° mot ekliptikan (planet för jordens omloppsbana ). I förhållande till den himmelska ekvatorn passerar den så långt norrut som konstellationen Cassiopeia och så långt söderut som stjärnbilden Crux, vilket indikerar den höga lutningen av jordens ekvatorialplan och ekliptikans plan, i förhållande till det galaktiska planet. Den nordgalaktiska polen är belägen vid höger uppstigning 12 h 49 m, deklination +27,4° ( B1950 ) nära β Comae Berenices, och den sydgalaktiska polen är nära α Sculptoris . På grund av denna höga lutning, beroende på tid på natten och året, kan Vintergatans båge verka relativt låg eller relativt högt på himlen. För observatörer från breddgrader cirka 65° norr till 65° söder passerar Vintergatan direkt ovanför två gånger om dagen.

Astronomisk historia

Vintergatans form som härledd från stjärnräkningar av William Herschel 1785; solsystemet antogs nära centrum

I Meteorologica konstaterar Aristoteles (384–322 f.Kr.) att de grekiska filosoferna Anaxagoras ( ca  500 –428 f.Kr.) och Demokritos (460–370 f.Kr.) föreslog att Vintergatan är glödet från stjärnor som inte direkt syns på grund av jordens skugga, medan andra stjärnor får sitt ljus från solen (men har sitt sken mörkt av solstrålar). Aristoteles trodde själv att Vintergatan var en del av jordens övre atmosfär (tillsammans med stjärnorna), och att den var en biprodukt av stjärnor som brann som inte försvann på grund av dess yttersta läge i atmosfären (som utgör dess stora cirkel ). Den neoplatonistiske filosofen Olympiodorus den yngre ( ca  495–570 e.Kr. ) kritiserade denna uppfattning och menade att om Vintergatan var sublunär, skulle den se annorlunda ut vid olika tidpunkter och platser på jorden, och att den borde ha parallax, vilket den inte har. . Enligt hans åsikt är Vintergatan himmelsk. Denna idé skulle bli inflytelserik senare i den islamiska världen .

Den persiske astronomen Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) föreslog att Vintergatan är "en samling av otaliga fragment av nebulösa stjärnors natur". Den andalusiske astronomen Avempace ( d 1138) föreslog att Vintergatan skulle bestå av många stjärnor men verkar vara en kontinuerlig bild på grund av effekten av brytning i jordens atmosfär, med hänvisning till hans observation av en konjunktion mellan Jupiter och Mars 1106 eller 1107 som bevis. Enligt Jamil Ragep skriver den persiske astronomen Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) i sin Tadhkira : "Vintergatan, dvs galaxen, består av ett mycket stort antal små, tätt samlade stjärnor, som, på grund av sin koncentration och litenhet, verkar vara grumliga fläckar. På grund av detta liknades det med mjölkfärg." Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) föreslog att Vintergatan är "en myriad av små stjärnor packade tillsammans i fixstjärnornas sfär" och att dessa stjärnor är större än planeter.

Beviset på att Vintergatan består av många stjärnor kom 1610 när Galileo Galilei använde ett teleskop för att studera Vintergatan och upptäckte att den består av ett stort antal svaga stjärnor. I en avhandling 1755 spekulerade Immanuel Kant, med utgångspunkt i tidigare arbete av Thomas Wright, (korrekt) att Vintergatan kan vara en roterande kropp av ett stort antal stjärnor, som hålls samman av gravitationskrafter som liknar solsystemet men på mycket större skalor. Den resulterande skivan av stjärnor skulle ses som ett band på himlen från vårt perspektiv inuti skivan. Wright och Kant förmodade också att några av nebulosorna som är synliga på natthimlen kan vara separata "galaxer" själva, liknande vår egen. Kant hänvisade till både Vintergatan och de "extragalactic nebulosorna" som "öuniversum", en term som fortfarande var aktuell fram till 1930-talet.

Det första försöket att beskriva formen på Vintergatan och solens position inom den utfördes av William Herschel 1785 genom att noggrant räkna antalet stjärnor i olika delar av den synliga himlen. Han tog fram ett diagram över formen på Vintergatan med solsystemet nära centrum.

1845 konstruerade Lord Rosse ett nytt teleskop och kunde skilja mellan elliptiska och spiralformade nebulosor. Han lyckades också urskilja individuella punktkällor i några av dessa nebulosor, vilket ger Kants tidigare gissningar trovärdighet.

Fotografi av "Stora Andromeda-nebulosan" från 1899, senare identifierad som Andromedagalaxen

1904, när han studerade stjärnornas rätta rörelser, rapporterade Jacobus Kapteyn att dessa inte var slumpmässiga, som man trodde på den tiden; stjärnor kan delas upp i två strömmar som rör sig i nästan motsatta riktningar. Det insågs senare att Kapteyns data hade varit det första beviset på rotationen av vår galax, vilket i slutändan ledde till upptäckten av galaktisk rotation av Bertil Lindblad och Jan Oort .

År 1917 hade Heber Curtis observerat nova S Andromedae i den stora Andromeda-nebulosan ( Messer objekt 31). När han sökte i det fotografiska dokumentet hittade han ytterligare 11 novaer . Curtis märkte att dessa novaer i genomsnitt var 10 magnituder svagare än de som förekom inom Vintergatan. Som ett resultat kunde han komma med en avståndsuppskattning på 150 000 parsecs. Han blev en förespråkare för hypotesen om "ö-universum", som ansåg att spiralnebulosorna var oberoende galaxer. 1920 ägde den stora debatten rum mellan Harlow Shapley och Heber Curtis, angående Vintergatans natur, spiralnebulosor och universums dimensioner. För att stödja hans påstående att den stora Andromeda-nebulosan är en yttre galax, noterade Curtis utseendet av mörka banor som liknar dammmolnen i Vintergatan, såväl som det betydande Dopplerskiftet .

Kontroversen avgjordes definitivt av Edwin Hubble i början av 1920-talet med hjälp av Mount Wilson-observatoriets 2,5 m (100 in) Hooker-teleskop . Med den ljussamlande kraften hos detta nya teleskop kunde han producera astronomiska fotografier som löste de yttre delarna av några spiralnebulosor som samlingar av enskilda stjärnor. Han kunde också identifiera några Cepheidvariabler som han kunde använda som riktmärke för att uppskatta avståndet till nebulosorna. Han fann att Andromeda-nebulosan är 275 000 parsecs från solen, alldeles för långt bort för att vara en del av Vintergatan.

Astrografi

Karta över Vintergatans galax med konstellationerna som korsar det galaktiska planet i varje riktning och de kända framträdande komponenterna antecknade inklusive huvudarmar, sporrar, stång, kärna/bula, anmärkningsvärda nebulosor och klothopar .
En hel himmelsvy av stjärnor i Vintergatan och angränsande galaxer, baserad på det första året av observationer från Gaia-satelliten, från juli 2014 till september 2015. Kartan visar tätheten av stjärnor i varje del av himlen. Ljusare områden indikerar tätare koncentrationer av stjärnor. Mörkare områden över det galaktiska planet motsvarar täta moln av interstellär gas och damm som absorberar stjärnljus.

ESA:s rymdfarkost Gaia tillhandahåller avståndsuppskattningar genom att bestämma parallaxen för en miljard stjärnor och kartlägger Vintergatan med fyra planerade utgivningar av kartor 2016, 2018, 2021 och 2024. En studie 2020 drog slutsatsen att Gaia upptäckte en vickande rörelse av galaxen, vilket kan orsakas av " vridmoment från en felaktig inriktning av skivans rotationsaxel med avseende på huvudaxeln för en icke-sfärisk halo, eller från ansamlad materia i halo som förvärvats under sent infall, eller från närliggande, interagerande satellitgalaxer och deras påföljande tidvatten".

Suns läge och grannskap

Solsystemets position i Vintergatan
Diagram över Vintergatan med solsystemets position markerad med en gul pil och en röd prick i Orionarmen . Punkten täcker grovt sett den större omgivningen av solsystemet, utrymmet mellan Radcliffe Wave och Split linjära strukturer (tidigare Gould-bältet ).
Konstnärlig närbild av Orionarmen med huvuddragen i Radcliffe Wave och Split linjära strukturer, och med solsystemet omgivet av de närmaste storskaliga himmelska särdragen vid ytan av den lokala bubblan på ett avstånd av 400-500 ljusår .

Sunen är nära den inre kanten av Orion beväpnar , inom den lokala fluffen av den lokala bubblan, mellan Radcliffe vinkar och delade linjära strukturer (tidigare Gould bälte ). Baserat på studier av stjärnbanor runt Sgr A* av Gillessen et al. (2016), ligger solen på ett uppskattat avstånd av 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) från Galactic Center. Boehle et al. (2016) hittade ett mindre värde på 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), också med hjälp av en stjärnomloppsanalys. Solen befinner sig för närvarande 5–30 parsec (16–98 ly) ovanför, eller norr om, centralplanet på den galaktiska skivan. Avståndet mellan den lokala armen och nästa arm ut, Perseus-armen, är cirka 2 000 parsecs (6 500 ly). Solen, och därmed solsystemet, ligger i Vintergatans galaktiska beboeliga zon .

Det finns cirka 208 stjärnor som är ljusare än den absoluta magnituden 8,5 inom en sfär med en radie på 15 parsec (49 ly) från solen, vilket ger en densitet på en stjärna per 69 kubik parsec, eller en stjärna per 2 360 kubik ljusår (från Lista ) av närmaste ljusstarka stjärnor ). Å andra sidan finns det 64 kända stjärnor (av vilken magnitud som helst, inte medräknat 4 bruna dvärgar ) inom 5 parsec (16 ly) från solen, vilket ger en densitet på ungefär en stjärna per 8,2 kubik parsec, eller en per 284 kubik ljus -år (från Lista över närmaste stjärnor ). Detta illustrerar det faktum att det finns mycket fler svaga stjärnor än ljusa stjärnor: på hela himlen finns det cirka 500 stjärnor ljusare än skenbar magnitud 4 men 15,5 miljoner stjärnor ljusare än skenbar magnitud 14.

Toppen av solens väg, eller solspetsen, är den riktning som solen färdas genom rymden i Vintergatan. Den allmänna riktningen för solens galaktiska rörelse är mot stjärnan Vega nära konstellationen Herkules, i en vinkel på ungefär 60 himmelsgrader mot riktningen för det galaktiska centrumet. Solens bana runt Vintergatan förväntas vara ungefär elliptisk med tillägg av störningar på grund av de galaktiska spiralarmarna och olikformiga massfördelningar. Dessutom passerar solen genom det galaktiska planet cirka 2,7 gånger per omloppsbana. Detta är mycket likt hur en enkel harmonisk oscillator fungerar utan dragkraft (dämpning). Dessa svängningar ansågs tills nyligen sammanfalla med utrotningsperioder för masslivsformer på jorden. En omanalys av effekterna av solens transitering genom spiralstrukturen baserad på CO-data har inte lyckats hitta en korrelation.

Det tar solsystemet cirka 240 miljoner år att fullborda en omloppsbana av Vintergatan (ett galaktiskt år ), så solen tros ha genomfört 18–20 omlopp under sin livstid och 1/1250 av ett varv sedan människans ursprung . Solsystemets omloppshastighet runt Vintergatans centrum är cirka 220 km/s (490 000 mph) eller 0,073 % av ljusets hastighet . Solen rör sig genom heliosfären i 84 000 km/h (52 000 mph). Med denna hastighet tar det cirka 1 400 år för solsystemet att färdas en sträcka på 1 ljusår, eller 8 dagar att resa 1 AU ( astronomisk enhet ). Solsystemet är på väg i riktning mot zodiakkonstellationen Scorpius, som följer ekliptikan.

Galaktiska kvadranter

Diagram över solens läge i Vintergatan, vinklarna representerar longituder i det galaktiska koordinatsystemet .

En galaktisk kvadrant, eller kvadrant av Vintergatan, hänvisar till en av fyra cirkulära sektorer i indelningen av Vintergatan. I astronomisk praktik är avgränsningen av de galaktiska kvadranterna baserad på det galaktiska koordinatsystemet, som placerar solen som ursprunget till kartläggningssystemet .

Kvadranter beskrivs med hjälp av ordinaler - till exempel "första galaktiska kvadranten", "andra galaktiska kvadranten" eller "tredje kvadranten av Vintergatan". Sett från den norra galaktiska polen med 0° (noll grader) som strålen som går från solen och genom det galaktiska centrumet, är kvadranterna:

Galaktisk
kvadrant
Galaktisk
longitud
(ℓ)

Referens
1:a 0° ≤ ℓ ≤ 90°
2:a 90° ≤ ℓ ≤ 180°
3:a 180° ≤ ℓ ≤ 270°
4:a
270° ≤ ℓ ≤ 360°
(360° ≅ 0°)

med den galaktiska longituden (ℓ) som ökar i moturs riktning ( positiv rotation ) sett från norr om det galaktiska centrumet (en synpunkt flera hundra tusen ljusår avstånd från jorden i riktning mot stjärnbilden Coma Berenices ); om den betraktas från söder om det galaktiska centrumet (en synpunkt på liknande avstånd i konstellationen Sculptor ), skulle öka i medurs riktning ( negativ rotation ).

Storlek och massa

Vintergatans struktur tros likna denna galax ( UGC 12158 avbildad av Hubble )

Vintergatan är den näst största galaxen i den lokala gruppen (efter Andromedagalaxen ), med sin stjärnskiva cirka 170 000–200 000 ljusår (52–61 kpc) i diameter och i genomsnitt cirka 1 000 ly (0,3 kpc) ) tjock. För att jämföra Vintergatans relativa fysiska skala, om solsystemet ut till Neptunus var storleken på en amerikansk fjärdedel (24,3 mm (0,955 tum)), skulle Vintergatan vara ungefär lika stor som det angränsande USA . Det finns en ringliknande glödtråd av stjärnor som porlar över och under det relativt platta galaktiska planet, som lindar sig runt Vintergatan med en diameter på 150 000–180 000 ljusår (46–55 kpc), som kan vara en del av själva Vintergatan. .

En schematisk profil av Vintergatan.
Förkortningar: GNP/GSP: Galaktiska nord- och sydpolen

Vintergatan är cirka 890 miljarder till 1,54 biljoner gånger solens massa totalt (8,9 × 10 )11 till 1,54 × 1012 solmassor), även om stjärnor och planeter bara utgör en liten del av detta. Uppskattningar av Vintergatans massa varierar beroende på metod och data som används. Den nedre delen av uppskattningsintervallet är 5,8 × 1011 solmassor ( M ), något mindre än Andromedagalaxens . Mätningar med Very Long Baseline Array 2009 fann hastigheter så stora som 254 km/s (570 000 mph) för stjärnor i den yttre kanten av Vintergatan. Eftersom omloppshastigheten beror på den totala massan inuti omloppsradien, tyder detta på att Vintergatan är mer massiv, ungefär lika med massan av Andromedagalaxen vid 7 × 1011 M inom 160 000 ly (49 kpc) från dess centrum. År 2010 fann en mätning av halostjärnans radiella hastighet att massan inom 80 kilo parsecs är 7 × 1011 M . Enligt en studie publicerad 2014 beräknas massan av hela Vintergatan vara 8,5 × 1011 M , men detta är bara hälften av massan av Andromedagalaxen. En färsk massuppskattning för Vintergatan är 1,29 × 1012 M .

Mycket av Vintergatans massa verkar vara mörk materia, en okänd och osynlig form av materia som interagerar gravitationsmässigt med vanlig materia. En gloria av mörk materia antas spridas ut relativt jämnt till ett avstånd bortom hundra kiloparsecs (kpc) från Galactic Center. Matematiska modeller av Vintergatan tyder på att massan av mörk materia är 1–1,5 × 1012 M . Nyligen genomförda studier indikerar ett intervall i massa, så stort som 4,5 × 1012 M och så liten som 8 × 1011 M . Som jämförelse uppskattas den totala massan av alla stjärnor i Vintergatan vara mellan 4,6 × 1010 M och 6,43 × 1010 M . Förutom stjärnorna finns det också interstellär gas, som består av 90 % väte och 10 % helium i massa, med två tredjedelar av vätet som finns i atomär form och den återstående en tredjedel som molekylärt väte . Massan av Vintergatans interstellära gas är lika med mellan 10 % och 15 % av den totala massan av dess stjärnor. Interstellärt stoft står för ytterligare 1 % av gasens totala massa.

I mars 2019 rapporterade astronomer att Vintergatans massa är 1,5 biljoner solmassor inom en radie av cirka 129 000 ljusår, mer än dubbelt så mycket som fastställts i tidigare studier, och antyder att cirka 90 % av massan av galaxen är mörk materia .

Innehåll

360-graders panoramavy av Vintergatan (en sammansatt mosaik av fotografier) ​​av ESO, det galaktiska centrumet är mitt i vyn, med galaktisk norr upp
360-graders rendering av Vintergatan med hjälp av Gaia EDR3- data som visar interstellär gas, damm som är bakgrundsbelyst av stjärnor (huvudfläckar märkta i svart, vita etiketter är huvudsakliga ljusa fläckar av stjärnor ). Vänster hjärnhalva är vänd mot det galaktiska centrum, höger hjärnhalva är vänd mot det galaktiska anticentrum.

Vintergatan innehåller mellan 100 och 400 miljarder stjärnor och åtminstone så många planeter. En exakt siffra skulle bero på att man räknar antalet stjärnor med mycket låg massa, som är svåra att upptäcka, särskilt på avstånd på mer än 300 ly (90 pc) från solen. Som en jämförelse innehåller den närliggande Andromedagalaxen uppskattningsvis en biljon (10 12 ) stjärnor. Vintergatan kan innehålla tio miljarder vita dvärgar, en miljard neutronstjärnor och hundra miljoner stjärnsvarta hål . Utrymmet mellan stjärnorna fyller en skiva av gas och damm som kallas det interstellära mediet . Denna skiva har åtminstone en jämförbar utsträckning i radie till stjärnorna, medan tjockleken på gasskiktet sträcker sig från hundratals ljusår för den kallare gasen till tusentals ljusår för varmare gas.

Skivan av stjärnor i Vintergatan har inte en skarp kant bortom vilken det inte finns några stjärnor. Snarare minskar koncentrationen av stjärnor med avståndet från Vintergatans centrum. Av skäl som inte förstås, bortom en radie på ungefär 40 000 ljusår (13 kpc) från centrum, sjunker antalet stjärnor per kubik parsec mycket snabbare med radien. Runt den galaktiska skivan finns en sfärisk galaktisk halo av stjärnor och klothopar som sträcker sig längre utåt, men som är begränsad i storlek av omloppsbanorna för två Vintergatans satelliter, de stora och små magellanska molnen, vars närmaste ingång till det galaktiska centrumet är cirka 180 000 ly (55 kpc). På detta avstånd eller längre bort skulle banorna för de flesta haloobjekt störas av de magellanska molnen. Därför skulle sådana föremål troligen kastas ut från Vintergatans närhet. Vintergatans integrerade absoluta visuella magnitud uppskattas till cirka -20,9.

Både gravitationell mikrolinsning och planettransitobservationer indikerar att det kan finnas minst lika många planeter bundna till stjärnor som det finns stjärnor i Vintergatan, och mikrolinsmätningar indikerar att det finns fler oseriösa planeter som inte är bundna till värdstjärnor än det finns stjärnor. Vintergatan innehåller minst en planet per stjärna, vilket resulterar i 100–400 miljarder planeter, enligt en studie från januari 2013 av femplanetsstjärnsystemet Kepler-32 av Keplers rymdobservatorium. En annan analys från januari 2013 av Kepler-data uppskattade att minst 17 miljarder exoplaneter i jordstorlek finns i Vintergatan. Den 4 november 2013 rapporterade astronomer, baserat på data från Kepler -rymduppdraget, att det kan finnas så många som 40 miljarder jordnära planeter som kretsar i de beboeliga zonerna av solliknande stjärnor och röda dvärgar inom Vintergatan. 11 miljarder av dessa uppskattade planeter kan kretsa kring solliknande stjärnor. Den närmaste exoplaneten kan vara 4,2 ljusår bort och kretsar kring den röda dvärgen Proxima Centauri, enligt en studie från 2016. Sådana planeter i jordstorlek kan vara fler än gasjättar. Förutom exoplaneter har " exokometer ", kometer bortom solsystemet, också upptäckts och kan vara vanliga i Vintergatan. På senare tid, i november 2020, beräknas över 300 miljoner beboeliga exoplaneter finnas i Vintergatans galax.

Strukturera

Översikt över olika delar av Vintergatans övergripande struktur.
En mörk fläck omgiven av munkformad orange-gul ring
Supermassivt svart hål Sagittarius A* avbildat av Event Horizon-teleskopet i radiovågor. Den centrala mörka fläcken är det svarta hålets skugga, som är större än händelsehorisonten .
Ljusa röntgenstrålar från Sagittarius A* (infälld) i mitten av Vintergatan, som upptäckts av Chandra X-ray Observatory .
Konstnärens intryck av hur Vintergatan skulle se ut från olika utsiktspunkter – från kant-på-siktlinjer, den jordnötsskal-formade strukturen, inte att förväxla med galaxens centrala utbuktning, är uppenbar; sett uppifrån syns den centrala smala stapeln som är ansvarig för denna struktur tydligt, liksom många spiralarmar och deras tillhörande dammmoln

Vintergatan består av ett stångformat kärnområde omgivet av en skev skiva av gas, damm och stjärnor. Massfördelningen inom Vintergatan liknar nära typen Sbc i Hubble-klassificeringen, som representerar spiralgalaxer med relativt löst lindade armar. Astronomer började först gissa att Vintergatan är en spiralformad galax, snarare än en vanlig spiralgalax, på 1960-talet. Dessa gissningar bekräftades av Spitzer Space Telescope -observationer 2005 som visade att Vintergatans centrala stapel var större än man tidigare trott.

Galactic Center

Solen är 25 000–28 000 ly (7,7–8,6 kpc) från Galactic Center. Detta värde uppskattas med geometriskt baserade metoder eller genom att mäta utvalda astronomiska objekt som fungerar som standardljus, med olika tekniker som ger olika värden inom detta ungefärliga intervall. I de inre få kiloparsekerna (omkring 10 000 ljusår radie) finns en tät koncentration av mestadels gamla stjärnor i en ungefär sfäroidal form som kallas utbuktningen . Det har föreslagits att Vintergatan saknar en utbuktning på grund av en kollision och sammanslagning mellan tidigare galaxer, och att den istället bara har en pseudobulge som bildas av dess centrala stång. Förvirring i litteraturen mellan den (jordnötsskal)-formade strukturen som skapats av instabiliteter i stången, kontra en möjlig utbuktning med en förväntad halvljusradie på 0,5 kpc, finns dock i överflöd.

Det galaktiska centret markeras av en intensiv radiokälla som heter Sagittarius A* (uttalas Sagittarius A-star ). Materialets rörelse runt mitten indikerar att Skytten A* hyser ett massivt, kompakt föremål. Denna koncentration av massa förklaras bäst som ett supermassivt svart hål (SMBH) med en uppskattad massa på 4,1–4,5 miljoner gånger solens massa . Accretionhastigheten för SMBH överensstämmer med en inaktiv galaktisk kärna som uppskattas till ca.1 × 10 −5 M per år. Observationer indikerar att det finns SMBHs nära centrum av de flesta normala galaxer.

Vintergatans bars natur diskuteras aktivt, med uppskattningar för dess halva längd och orientering som sträcker sig från 1 till 5 kpc (3 000–16 000 ly) och 10–50 grader i förhållande till siktlinjen från jorden till det galaktiska centrumet. Vissa författare förespråkar att Vintergatan har två distinkta barer, den ena inbäddad i den andra. Stjärnor av typen RR Lyrae spårar dock inte en framträdande galaktisk bar. Stången kan vara omgiven av en ring som kallas "5 kpc-ringen" som innehåller en stor del av det molekylära väte som finns i Vintergatan, såväl som det mesta av Vintergatans stjärnbildningsaktivitet . Sett från Andromedagalaxen skulle det vara Vintergatans ljusaste inslag. Röntgenstrålning från kärnan är i linje med de massiva stjärnorna som omger den centrala stången och den galaktiska åsen .

Gammastrålar och röntgenstrålar

Sedan 1970 har olika gammastrålningsuppdrag upptäckt 511- keV gammastrålar som kommer från det galaktiska centrumets allmänna riktning. Dessa gammastrålar produceras av positroner (antielektroner) som förintas med elektroner . År 2008 fann man att fördelningen av gammastrålarnas källor liknar fördelningen av binära röntgenstrålar med låg massa , vilket verkar tyda på att dessa röntgenbinärer skickar positroner (och elektroner) in i det interstellära rymden där de saktar ner. och förinta. Observationerna gjordes båda av NASA och ESA :s satelliter. År 1970 fann gammastrålningsdetektorer att det emitterande området var cirka 10 000 ljusår över med en ljusstyrka på cirka 10 000 solar.

Illustration av de två gigantiska röntgen- / gammabubblorna (blåvioletta) från Vintergatan (mitten)

2010 upptäcktes två gigantiska sfäriska bubblor med högenergi-gamma-emission norr och söder om Vintergatans kärna, med hjälp av data från Fermi Gamma-ray Space Telescope . Diametern på var och en av bubblorna är cirka 25 000 ljusår (7,7 kpc) (eller cirka 1/4 av galaxens beräknade diameter); de sträcker sig upp till Grus och till Jungfrun på natthimlen på södra halvklotet. Därefter identifierade observationer med Parkes-teleskopet vid radiofrekvenser polariserad emission som är associerad med Fermi-bubblorna. Dessa observationer tolkas bäst som ett magnetiserat utflöde som drivs av stjärnbildning i Vintergatans centrala 640 ly (200 pct.).

Senare, den 5 januari 2015, rapporterade NASA att de observerade en röntgenstrålning 400 gånger starkare än vanligt, en rekordbrytare, från Sagittarius A*. Den ovanliga händelsen kan ha orsakats av att en asteroid bröts isär som faller in i det svarta hålet eller av att magnetiska fältlinjer intrasslats i gas som strömmar in i Skytten A*.

Spiralarmar

Utanför gravitationsinflytandet från den galaktiska stången är strukturen hos det interstellära mediet och stjärnorna i Vintergatans skiva organiserad i fyra spiralarmar. Spiralarmar innehåller typiskt en högre täthet av interstellär gas och stoft än det galaktiska genomsnittet samt en större koncentration av stjärnbildning, som spåras av H II-regioner och molekylära moln .

Vintergatans spiralstruktur är osäker, och det finns för närvarande ingen konsensus om arten av Vintergatans armar. Perfekta logaritmiska spiralmönster beskriver bara särdrag nära solen, eftersom galaxer vanligtvis har armar som förgrenar sig, smälter samman, vrider sig oväntat och har en viss oregelbundenhet. Det möjliga scenariot med solen inom en sporre/lokal arm understryker den punkten och indikerar att sådana egenskaper förmodligen inte är unika och existerar någon annanstans i Vintergatan. Uppskattningar av stigningsvinkeln för armarna sträcker sig från cirka 7° till 25°. Det tros finnas fyra spiralarmar som alla börjar nära Vintergatans galax centrum. Dessa är namngivna enligt följande, med armarnas positioner som visas i bilden nedan:

Observerad (normala linjer) och extrapolerade (prickade linjer) struktur av Vintergatans spiralarmar, sett från norr om galaxen – galaxen roterar medurs i denna vy. De grå linjerna som strålar ut från solens position (övre mitten) listar trebokstavsförkortningarna för motsvarande konstellationer
Färg Vapen)
turkos Nära 3 kpc Arm och Perseus Arm
blå Norma och yttre arm (tillsammans med förlängning upptäckt 2004)
grön Scutum–Centaurus arm
röd Carina-Skytten Arm
Det finns minst två mindre armar eller sporrar, inklusive:
orange Orion-Cygnus Arm (som innehåller solen och solsystemet)
Spitzer avslöjar det som inte kan ses i synligt ljus: kallare stjärnor (blå), uppvärmt damm (rödaktig nyans) och Sgr A* som en ljus vit fläck i mitten.
Konstnärens uppfattning om Vintergatans spiralstruktur med två stora stjärnarmar och en bar.

Två spiralarmar, Scutum-Centaurus-armen och Carina-Skytten-armen, har tangentpunkter inuti solens bana kring Vintergatans centrum. Om dessa armar innehåller en överdensitet av stjärnor jämfört med den genomsnittliga tätheten av stjärnor på den galaktiska skivan, skulle det kunna detekteras genom att räkna stjärnorna nära tangentpunkten. Två undersökningar av nära-infrarött ljus, som främst är känsligt för röda jättar och inte påverkas av dammutrotning, upptäckte det förutsagda överflödet i Scutum-Centaurus-armen men inte i Carina-Skytten-armen: Scutum-Centaurus-armen innehåller cirka 30 % fler röda jättar än vad som skulle förväntas i avsaknad av en spiralarm. Denna observation tyder på att Vintergatan bara har två stora stjärnarmar: Perseus-armen och Scutum-Centaurus-armen. Resten av armarna innehåller överskott av gas men inte överskott av gamla stjärnor. I december 2013 fann astronomer att fördelningen av unga stjärnor och stjärnbildande regioner matchar Vintergatans fyrarmade spiralbeskrivning. Således verkar Vintergatan ha två spiralarmar som spåras av gamla stjärnor och fyra spiralarmar som spåras av gas och unga stjärnor. Förklaringen till denna uppenbara diskrepans är oklar.

Kluster som upptäckts av WISE används för att spåra Vintergatans spiralarmar.

Near 3 kpc Arm (även kallad Expanding 3 kpc Arm eller helt enkelt 3 kpc Arm ) upptäcktes på 1950-talet av astronomen van Woerden och medarbetare genom 21 centimeters radiomätningar av H I ( atomärt väte ). Den visade sig expandera bort från den centrala utbuktningen med mer än 50 km/s . Den ligger i den fjärde galaktiska kvadranten på ett avstånd av cirka 5,2 kpc från solen och 3,3 kpc från det galaktiska centrumet . Far 3 kpc Arm upptäcktes 2008 av astronomen Tom Dame (Harvard–Smithsonian CfA). Den ligger i den första galaktiska kvadranten på ett avstånd av 3 kpc (cirka 10 000 ly ) från Galactic Center.

En simulering som publicerades 2011 antydde att Vintergatan kan ha fått sin spiralarmstruktur som ett resultat av upprepade kollisioner med Skyttens dvärgellipsgalax .

Det har föreslagits att Vintergatan innehåller två olika spiralmönster: ett inre, bildat av Skyttens arm, som roterar snabbt och ett yttre, bildat av Carina- och Perseus-armarna, vars rotationshastighet är långsammare och vars armar är tätt sår. I detta scenario, som föreslås av numeriska simuleringar av dynamiken hos de olika spiralarmarna, skulle det yttre mönstret bilda en yttre pseudoring, och de två mönstren skulle kopplas samman av Cygnus-armen.

Det långa trådformade molekylära molnet som kallas "Nessie" bildar förmodligen en tät "ryggrad" av Scutum–Centarus Arm

Utanför de stora spiralarmarna finns Monoceros-ringen (eller yttre ringen), en ring av gas och stjärnor som slets från andra galaxer för miljarder år sedan. Men flera medlemmar av det vetenskapliga samfundet upprepade nyligen sin ståndpunkt och bekräftade att Monoceros-strukturen inte är något annat än en överdensitet som produceras av Vintergatans utsvängda och skeva tjocka skiva . Strukturen på Vintergatans skiva är skev längs en "S"-kurva .

Halo

Den galaktiska skivan är omgiven av en sfärisk gloria av gamla stjärnor och klothopar, av vilka 90 % ligger inom 100 000 ljusår (30 kpc) från Galaktiskt centrum. Emellertid har några klotformiga hopar hittats längre bort, såsom PAL 4 och AM 1 på mer än 200 000 ljusår från Galactic Center. Cirka 40% av Vintergatans klungor befinner sig i retrograda banor, vilket betyder att de rör sig i motsatt riktning från Vintergatans rotation. De klotformiga hoparna kan följa rosettbanor runt Vintergatan, till skillnad från en planets elliptiska bana runt en stjärna.

Även om skivan innehåller damm som skymmer sikten i vissa våglängder, gör inte halokomponenten det. Aktiv stjärnbildning sker i skivan (särskilt i spiralarmarna, som representerar områden med hög densitet), men sker inte i halon, eftersom det finns lite kall gas som kollapsar till stjärnor. Öppna kluster finns också främst i disken.

Upptäckter i början av 2000-talet har lagt till en dimension till kunskapen om Vintergatans struktur. Med upptäckten att skivan i Andromedagalaxen (M31) sträcker sig mycket längre än tidigare trott, är möjligheten att Vintergatans skiva sträcker sig längre uppenbar, och detta stöds av bevis från upptäckten av den yttre armens förlängning av Cygnus Arm och av en liknande förlängning av Scutum-Centaurus Arm . I och med upptäckten av Skyttens elliptiska dvärggalax kom upptäckten av ett band av galaktiskt skräp när dvärgens polära omloppsbana och dess interaktion med Vintergatan sliter isär den. På samma sätt, med upptäckten av Canis Major Dvärggalaxen, fann man att en ring av galaktiskt skräp från dess interaktion med Vintergatan omger den galaktiska skivan.

Sloan Digital Sky Survey av den norra himlen visar en enorm och diffus struktur (utspridda över ett område runt 5 000 gånger storleken på en fullmåne) inom Vintergatan som inte verkar passa in i nuvarande modeller. Samlingen av stjärnor stiger nästan vinkelrätt mot planet för Vintergatans spiralarmar. Den föreslagna sannolika tolkningen är att en dvärggalax håller på att smälta samman med Vintergatan. Denna galax heter preliminärt Jungfruns stjärnström och finns i riktning mot Jungfrun cirka 30 000 ljusår (9 kpc) bort.

Gasformig halo

Förutom stjärnglorien har Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton och Suzaku visat att det finns en gasformig halo med en stor mängd het gas. Gloria sträcker sig över hundratusentals ljusår, mycket längre än stjärnglorian och nära avståndet till de stora och små magellanska molnen . Massan av denna heta halo är nästan lika med massan av själva Vintergatan. Temperaturen på denna halogas är mellan 1 och 2,5 miljoner K (1,8 och 4,5 miljoner °F).

Observationer av avlägsna galaxer tyder på att universum hade ungefär en sjättedel så mycket baryonisk (vanlig) materia som mörk materia när det bara var några miljarder år gammalt. Men bara ungefär hälften av dessa baryoner står för i det moderna universum baserat på observationer av närliggande galaxer som Vintergatan. Om upptäckten att halons massa är jämförbar med Vintergatans massa bekräftas kan det vara identiteten på de saknade baryonerna runt Vintergatan.

Galaktisk rotation

Galaxrotationskurva för Vintergatan – vertikal axel är rotationshastigheten kring det galaktiska centrumet; horisontell axel är avståndet från det galaktiska centrumet i kpcs; solen är markerad med en gul boll; den observerade kurvan för rotationshastighet är blå; den förutsagda kurvan baserad på stjärnmassa och gas i Vintergatan är röd; spridning i observationer ungefär angivet med grå staplar, skillnaden beror på mörk materia

Stjärnorna och gasen i Vintergatan roterar runt dess centrum differentiellt, vilket betyder att rotationsperioden varierar med plats. Som är typiskt för spiralgalaxer, beror omloppshastigheten för de flesta stjärnor i Vintergatan inte starkt på deras avstånd från centrum. Bort från den centrala utbuktningen eller den yttre kanten är den typiska stjärnomloppshastigheten mellan 210 ± 10 km/s (470 000 ± 22 000 mph). Därför är omloppsperioden för den typiska stjärnan direkt proportionell endast mot längden på den färdade vägen. Detta är till skillnad från situationen inom solsystemet, där tvåkroppsgravitationsdynamik dominerar, och olika banor har signifikant olika hastigheter förknippade med dem. Rotationskurvan (visas i figuren) beskriver denna rotation. Mot Vintergatans centrum är omloppshastigheterna för låga, medan över 7 kpcs hastigheterna är för höga för att matcha vad som skulle förväntas av den universella gravitationslagen.

Om Vintergatan endast innehöll massan som observerades i stjärnor, gas och annan baryonisk (vanlig) materia, skulle rotationshastigheten minska med avståndet från centrum. Den observerade kurvan är dock relativt platt, vilket indikerar att det finns ytterligare massa som inte kan detekteras direkt med elektromagnetisk strålning. Denna inkonsekvens tillskrivs mörk materia. Vintergatans rotationskurva överensstämmer med den universella rotationskurvan för spiralgalaxer, det bästa beviset för förekomsten av mörk materia i galaxer. Alternativt föreslår en minoritet av astronomerna att en modifiering av tyngdlagen kan förklara den observerade rotationskurvan.

Bildning

Historia

Vintergatan började som en eller flera små överdensiteter i massfördelningen i universum strax efter Big Bang . Några av dessa överdensiteter var frön av klothopar där de äldsta kvarvarande stjärnorna i det som nu är Vintergatan bildades. Nästan hälften av materian i Vintergatan kan ha kommit från andra avlägsna galaxer. Ändå utgör dessa stjärnor och hopar nu Vintergatans stjärngloria. Inom några miljarder år efter de första stjärnornas födelse var Vintergatans massa tillräckligt stor så att den snurrade relativt snabbt. På grund av bevarande av vinkelmomentum ledde detta till att det gasformiga interstellära mediet kollapsade från en ungefär sfäroidal form till en skiva. Därför bildades senare generationer av stjärnor i denna spiralskiva. De flesta yngre stjärnor, inklusive solen, observeras vara i skivan.

Sedan de första stjärnorna började bildas har Vintergatan växt genom både galaxsammanslagningar (särskilt tidigt i Vintergatans tillväxt) och ansamling av gas direkt från den galaktiska halo. Vintergatan samlar för närvarande material från flera små galaxer, inklusive två av dess största satellitgalaxer, de stora och små magellanska molnen, genom Magellanska strömmen . Direkt ansamling av gas observeras i höghastighetsmoln som Smith Cloud . Kosmologiska simuleringar indikerar att den för 11 miljarder år sedan slogs samman med en särskilt stor galax som har blivit märkt Kraken . Vintergatans egenskaper som stjärnmassa, rörelsemängd och metallicitet i dess yttersta områden tyder dock på att den inte har genomgått några sammanslagningar med stora galaxer under de senaste 10 miljarderna åren. Denna brist på nya stora sammanslagningar är ovanlig bland liknande spiralgalaxer; dess granne Andromedagalaxen verkar ha en mer typisk historia formad av nyare sammanslagningar med relativt stora galaxer.

Enligt nyare studier ligger såväl Vintergatan som Andromedagalaxen i det som i galaxens färg-magnitudediagram är känt som den "gröna dalen", en region befolkad av galaxer i övergång från det "blå molnet" (galaxer som aktivt bildas nya stjärnor) till den "röda sekvensen" (galaxer som saknar stjärnbildning). Stjärnbildningsaktiviteten i gröna dalgalaxer saktar ner eftersom de får slut på stjärnbildande gas i det interstellära mediet. I simulerade galaxer med liknande egenskaper kommer stjärnbildningen vanligtvis att ha slocknat inom cirka fem miljarder år från nu, till och med med hänsyn till den förväntade, kortsiktiga ökningen av stjärnbildningshastigheten på grund av kollisionen mellan både Vintergatan och Andromeda Galaxy. Faktum är att mätningar av andra galaxer som liknar Vintergatan tyder på att den är bland de rödaste och ljusaste spiralgalaxerna som fortfarande bildar nya stjärnor och den är bara något blåare än de blåaste röda galaxerna.

Ålder och kosmologisk historia

Jämförelse av natthimlen med natthimlen på en hypotetisk planet inom Vintergatan för 10 miljarder år sedan, vid en ålder av cirka 3,6 miljarder år och 5 miljarder år innan solen bildades.

Globulära hopar är bland de äldsta föremålen i Vintergatan, som alltså sätter en nedre gräns för Vintergatans ålder. Åldrarna för enskilda stjärnor i Vintergatan kan uppskattas genom att mäta mängden långlivade radioaktiva grundämnen som torium-232 och uran-238, och sedan jämföra resultaten med uppskattningar av deras ursprungliga förekomst, en teknik som kallas nukleokosmokronologi . Dessa ger värden på cirka 12,5 ± 3 miljarder år för CS 31082-001 och 13,8 ± 4 miljarder år för BD +17° 3248 . När en vit dvärg väl har bildats börjar den genomgå strålningskylning och yttemperaturen sjunker stadigt. Genom att mäta temperaturen för den coolaste av dessa vita dvärgar och jämföra dem med deras förväntade initiala temperatur, kan en åldersuppskattning göras. Med denna teknik uppskattades åldern för klothopen M4 till 12,7 ± 0,7 miljarder år . Åldersuppskattningar av de äldsta av dessa kluster ger en uppskattning av bästa passform på 12,6 miljarder år och en övre gräns för 95 % konfidens på 16 miljarder år.

I november 2018 rapporterade astronomer upptäckten av en av de äldsta stjärnorna i universum . Cirka 13,5 miljarder år gammal, 2MASS J18082002-5104378 B är en liten ultrametallfattig (UMP) stjärna gjord nästan helt av material som frigjorts från Big Bang, och är möjligen en av de första stjärnorna. Upptäckten av stjärnan i Vintergatans galax antyder att galaxen kan vara minst 3 miljarder år äldre än man tidigare trott.

Flera enskilda stjärnor har hittats i Vintergatans gloria med uppmätta åldrar mycket nära universums 13,80 miljarder år . År 2007 beräknades en stjärna i den galaktiska glorian, HE 1523-0901, vara cirka 13,2 miljarder år gammal. Som det äldsta kända föremålet i Vintergatan vid den tiden satte denna mätning en nedre gräns för Vintergatans ålder. Denna uppskattning gjordes med hjälp av UV-Visual Echelle Spectrograph of the Very Large Telescope för att mäta den relativa styrkan hos spektrallinjer orsakade av närvaron av torium och andra element som skapats av R-processen . Linjestyrkorna ger överflöd av olika elementära isotoper, från vilka en uppskattning av stjärnans ålder kan härledas med hjälp av nukleokosmokronologi . En annan stjärna, HD 140283, är 14,5 ± 0,7 miljarder år gammal.

Enligt observationer som använder adaptiv optik för att korrigera för jordens atmosfäriska distorsion, dateras stjärnor i galaxens utbuktning till cirka 12,8 miljarder år gamla.

Åldern för stjärnor i den galaktiska tunna skivan har också uppskattats med hjälp av nukleokosmokronologi. Mätningar av tunnskivstjärnor ger en uppskattning om att den tunna skivan bildades för 8,8 ± 1,7 miljarder år sedan. Dessa mätningar tyder på att det var en paus på nästan 5 miljarder år mellan bildandet av den galaktiska halo och den tunna skivan. Ny analys av de kemiska signaturerna för tusentals stjärnor tyder på att stjärnbildningen kan ha minskat med en storleksordning vid tidpunkten för skivbildningen, för 10 till 8 miljarder år sedan, när interstellär gas var för varm för att bilda nya stjärnor i samma takt som förut.

Satellitgalaxerna som omger Vintergatan är inte slumpmässigt fördelade utan verkar vara resultatet av ett sönderfall av något större system som producerar en ringstruktur på 500 000 ljusår i diameter och 50 000 ljusår bred. Nära möten mellan galaxer, som det som förväntas om 4 miljarder år med Andromedagalaxen, river av enorma gasstjärtar, som med tiden kan smälta samman och bilda dvärggalaxer i en ring i en godtycklig vinkel mot huvudskivan.

Intergalaktiskt område

Diagram över galaxerna i den lokala gruppen i förhållande till Vintergatan
Positionen för den lokala gruppen inom Laniakea Supercluster

Vintergatan och Andromedagalaxen är ett binärt system av gigantiska spiralgalaxer som tillhör en grupp av 50 nära bundna galaxer som kallas den lokala gruppen, omgivna av ett lokalt tomrum, som i sig själv är en del av det lokala arket och i sin tur Jungfruns superkluster . Omkring Jungfrusuperklustret finns ett antal tomrum, utan många galaxer, Microscopium Void i "norr", Sculptor Void till "vänster", Bootes Void till "höger" och Canes-Major Void till " söder". Dessa tomrum ändrar form med tiden och skapar filamentösa strukturer av galaxer. Jungfruns superkluster, till exempel, dras mot den stora attraktionen, som i sin tur utgör en del av en större struktur, kallad Laniakea .

Två mindre galaxer och ett antal dvärggalaxer i den lokala gruppen kretsar kring Vintergatan. Den största av dessa är Stora Magellanska molnet med en diameter på 14 000 ljusår. Den har en nära följeslagare, det lilla magellanska molnet . Magellanska strömmen är en ström av neutral vätgas som sträcker sig från dessa två små galaxer över 100° av himlen. Bäcken tros ha dragits från Magellanska molnen i tidvatteninteraktioner med Vintergatan. Några av dvärggalaxerna som kretsar kring Vintergatan är Canis Major Dwarf (den närmaste), Skytten Dwarf Elliptical Galaxy, Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf och Leo I Dwarf . Vintergatans minsta dvärggalaxer är bara 500 ljusår i diameter. Dessa inkluderar Carina Dwarf, Draco Dwarf och Leo II Dwarf . Det kan fortfarande finnas oupptäckta dvärggalaxer som är dynamiskt bundna till Vintergatan, vilket stöds av upptäckten av nio nya satelliter av Vintergatan i en relativt liten del av natthimlen 2015. Det finns också några dvärggalaxer som har redan absorberats av Vintergatan, såsom stamfadern till Omega Centauri .

År 2014 rapporterade forskare att de flesta satellitgalaxer i Vintergatan ligger i en mycket stor skiva och kretsar i samma riktning. Detta kom som en överraskning: enligt standardkosmologin borde satellitgalaxerna bildas i mörk materiahalos, och de borde vara brett spridda och röra sig i slumpmässiga riktningar. Denna diskrepans är fortfarande inte helt förklarad.

I januari 2006 rapporterade forskare att den hittills oförklarade varpningen i Vintergatans skiva nu har kartlagts och visat sig vara en krusning eller vibration som skapats av de stora och små magellanska molnen när de kretsar runt Vintergatan, vilket orsakar vibrationer när de passera genom dess kanter. Tidigare ansågs dessa två galaxer, med cirka 2 % av Vintergatans massa, vara för små för att påverka Vintergatan. Men i en datormodell skapar rörelsen av dessa två galaxer en mörk materia som förstärker deras inflytande på den större Vintergatan.

Aktuella mätningar tyder på att Andromedagalaxen närmar sig oss i 100 till 140 km/s (220 000 till 310 000 mph). Om 3 till 4 miljarder år kan det bli en kollision mellan Andromeda och Vintergatan, beroende på betydelsen av okända laterala komponenter för galaxernas relativa rörelse. Om de kolliderar är chansen att enskilda stjärnor kolliderar med varandra extremt låg, men istället kommer de två galaxerna att smälta samman och bilda en enda elliptisk galax eller kanske en stor skivgalax under cirka en miljard år.

Hastighet

Även om speciell relativitetsteori säger att det inte finns någon "föredragen" tröghetsreferensram i rymden att jämföra Vintergatan med, har Vintergatan en hastighet med avseende på kosmologiska referensramar .

En sådan referensram är Hubble-flödet, de uppenbara rörelserna hos galaxhopar på grund av rymdens expansion . Enskilda galaxer, inklusive Vintergatan, har speciella hastigheter i förhållande till medelflödet. För att jämföra Vintergatan med Hubble-flödet måste man alltså överväga en volym som är tillräckligt stor så att universums expansion dominerar över lokala, slumpmässiga rörelser. En tillräckligt stor volym betyder att medelrörelsen för galaxer inom denna volym är lika med Hubbleflödet. Astronomer tror att Vintergatan rör sig i ungefär 630 km/s (1 400 000 mph) med hänsyn till denna lokala referensram som rör sig samtidigt. Vintergatan rör sig i den allmänna riktningen av Great Attractor och andra galaxhopar, inklusive Shapley-superklustret, bakom den. Den lokala gruppen (ett kluster av gravitationsbundna galaxer som innehåller bland annat Vintergatan och Andromedagalaxen) är en del av en superkluster som kallas Local Supercluster, centrerad nära Jungfruklustern : även om de rör sig bort från varandra på 967 km /s (2 160 000 mph) som en del av Hubble-flödet, är denna hastighet lägre än vad som skulle förväntas med tanke på 16,8 miljoner pc-avståndet på grund av gravitationsattraktionen mellan den lokala gruppen och Jungfruklustret.

En annan referensram tillhandahålls av den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). Vintergatan rör sig med 552 ± 6 km/s (1 235 000 ± 13 000 mph) med avseende på fotoner i CMB, mot 10,5 höger uppstigning, -24° deklination ( J2000 epok, nära centrum av Hydra ). Denna rörelse observeras av satelliter som Cosmic Background Explorer (COBE) och Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) som ett dipolbidrag till CMB, eftersom fotoner i jämvikt i CMB-ramen blir blåskiftade i rörelseriktningen och rödskiftad i motsatt riktning.

Se även

Anteckningar

Referenser

Vidare läsning

externa länkar