Skład, struktura i wielkość naszej galaktyki

2024 Autor: Miguel Ramacey | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 06:26

Droga Mleczna to galaktyka spiralna w paski. Nasza galaktyka ma średnicę od 100 000 do 180 000 lat świetlnych. Szacuje się, że zawiera 100-400 miliardów gwiazd. W Drodze Mlecznej jest prawdopodobnie co najmniej 100 miliardów planet. Układ Słoneczny znajduje się wewnątrz dysku, 26 490 lat świetlnych od centrum Galaktyki, na wewnętrznej krawędzi Ramienia Oriona, jednego ze spiralnych skupisk gazu i pyłu. Gwiazdy w najgłębszych 10 000 lat świetlnych tworzą wybrzuszenie i jeden lub więcej pręcików. Centrum Galaktyki to intensywne źródło radiowe znane jako Strzelec A, które jest prawdopodobnie supermasywną czarną dziurą o masie 4100 milionów mas Słońca.

Prędkość i promieniowanie

Gwiazdy i gazy w szerokim zakresie odległości od orbity Centrum Galaktyki poruszają się z prędkością około 220 kilometrów na sekundę. Stała prędkość obrotowa jest sprzeczna z prawami dynamiki Keplera i sugeruje, że większośćMasa Drogi Mlecznej nie emituje ani nie pochłania promieniowania elektromagnetycznego. Ta masa została nazwana „ciemną materią”. Okres rotacji wynosi około 240 milionów lat na pozycji Słońca. Droga Mleczna porusza się z prędkością około 600 km na sekundę względem pozagalaktycznych układów odniesienia. Najstarsze gwiazdy w Drodze Mlecznej są prawie tak stare jak sam wszechświat i prawdopodobnie powstały wkrótce po ciemnych wiekach Wielkiego Wybuchu.

Wygląd

Środek Drogi Mlecznej jest widoczny z Ziemi jako mglisty pas białego światła o szerokości około 30°, wygięty łukiem na nocnym niebie. Wszystkie pojedyncze gwiazdy na nocnym niebie widoczne gołym okiem są częścią Drogi Mlecznej. Światło pochodzi z akumulacji nierozdzielonych gwiazd i innej materii zlokalizowanej w kierunku płaszczyzny galaktycznej. Ciemne obszary w paśmie, takie jak Wielka Szczelina i Koalsak, to obszary, w których pył międzygwiazdowy blokuje światło odległych gwiazd. Obszar nieba, który skrywa Droga Mleczna, nazywa się Strefą Unikania.

Jasność

Droga Mleczna ma stosunkowo niską jasność powierzchniową. Jego widoczność może być znacznie zmniejszona przez tło, takie jak światło lub światło księżyca. Aby Droga Mleczna była widoczna, niebo musi być ciemniejsze niż zwykle. Powinna być widoczna, jeśli granica jasności wynosi około +5,1 lub więcej, a więcej szczegółów pokazuje przy +6,1. To sprawia, że Droga Mleczna jest trudna do zauważenia z jasno oświetlonych obszarów miejskich lub podmiejskich, ale jest bardzo widoczna z obszarów wiejskich, gdyKsiężyc jest poniżej horyzontu. „Nowy atlas świata sztucznej jasności nocnego nieba” ujawnia, że ponad jedna trzecia światowej populacji nie widzi Drogi Mlecznej ze swoich domów z powodu zanieczyszczenia powietrza.

Rozmiar Drogi Mlecznej

Droga Mleczna jest drugą co do wielkości galaktyką w Grupie Lokalnej, ze swoim gwiezdnym dyskiem o średnicy około 100 000 litów (30 kpc) i średniej grubości około 1000 litów (0,3 kpc). Łańcuch gwiazd w kształcie pierścienia owinięty wokół Drogi Mlecznej może należeć do samej galaktyki, oscylując nad i pod płaszczyzną galaktyczną. Jeśli tak, oznaczałoby to średnicę 150 000-180 000 lat świetlnych (46-55 kpc).

Msza

Szacunki masy Drogi Mlecznej różnią się w zależności od zastosowanej metody i danych. Na dolnym końcu zakresu oszacowania masa Drogi Mlecznej wynosi 5,8 × 1011 mas Słońca (M☉), nieco mniej niż masa galaktyki Andromedy. Pomiary z użyciem bardzo długiej macierzy bazowej w 2009 roku wykazały prędkość do 254 km/s (570 000 mil na godzinę) dla gwiazd na zewnętrznej krawędzi Drogi Mlecznej. Ponieważ prędkość orbitalna zależy od całkowitej masy w promieniu orbity, sugeruje to, że Droga Mleczna jest masywniejsza, mniej więcej równa masie Galaktyki Andromedy (7×1011 M☉) w odległości 160 000 litrów (49 kpc) od jej środka. W 2010 roku pomiar prędkości radialnej gwiazd halo wykazał, że masa zawarta w 80 kiloparsekach wynosi 7×1011 M☉. Według badań opublikowanych w 2014 roku masa całej Drogi Mlecznejszacuje się na 8,5×1011 M☉, co stanowi około połowy masy Galaktyki Andromedy.

Ciemna materia

Większość Drogi Mlecznej to ciemna materia, jej nieznana i niewidoczna forma, która oddziałuje grawitacyjnie ze zwykłą materią. Halo ciemnej materii jest rozmieszczone stosunkowo równomiernie na odległości większej niż sto kilometrów (kpc) od Centrum Galaktyki. Modele matematyczne Drogi Mlecznej sugerują, że masa ciemnej materii wynosi 1-1,5×1012 M☉. Ostatnie badania pokazują zakres mas 4,5×1012 M☉ i wymiar 8×1011 M☉.

Gaz międzygwiezdny

Całkowitą masę wszystkich gwiazd w Drodze Mlecznej szacuje się na od 4,6×1010 M☉ do 6,43×1010 M☉. Oprócz gwiazd istnieje również gaz międzygwiazdowy zawierający 90% wodoru i 10% helu, przy czym dwie trzecie wodoru ma postać atomową, a pozostała jedna trzecia ma postać wodoru cząsteczkowego. Masa tego gazu jest równa 10% lub 15% całkowitej masy gwiazd w galaktyce. Pył międzygwiazdowy stanowi kolejny 1% całkowitej masy.

Struktura i rozmiar naszej galaktyki

Droga Mleczna zawiera od 200 do 400 miliardów gwiazd i co najmniej 100 miliardów planet. Dokładna liczba zależy od liczby gwiazd o bardzo małej masie, które są trudne do wykrycia, zwłaszcza w odległościach większych niż 300 litów od Słońca. Dla porównania, sąsiednia Galaktyka Andromedy zawiera około trzech bilionów gwiazd, a zatem przekracza rozmiar naszej galaktyki. droga Mlecznamoże również zawierać może dziesięć miliardów białych karłów, miliardowych gwiazd neutronowych i sto milionów czarnych dziur. Przestrzeń między gwiazdami wypełnia dysk gazu i pyłu zwany ośrodkiem międzygwiazdowym. Ten dysk jest co najmniej porównywalny pod względem promienia do gwiazd, podczas gdy grubość warstwy gazowej waha się od setek lat świetlnych dla chłodniejszego gazu do tysięcy lat świetlnych dla cieplejszego gazu.

Droga Mleczna składa się z obszaru rdzenia w kształcie pręta otoczonego dyskiem gazu, pyłu i gwiazd. Rozkład masy w Drodze Mlecznej bardzo przypomina typ Hubble'a Sbc, reprezentujący galaktyki spiralne ze stosunkowo swobodnie rozchodzącymi się ramionami. Astronomowie po raz pierwszy zaczęli podejrzewać, że Droga Mleczna jest zamkniętą galaktyką spiralną, a nie zwykłą galaktyką spiralną, w latach 60. XX wieku. Ich podejrzenia potwierdziły obserwacje Kosmicznego Teleskopu Spitzera w 2005 roku, w których centralna bariera Drogi Mlecznej była większa niż wcześniej sądzono.

Wyobrażenia na temat rozmiarów naszej galaktyki mogą się różnić. Dysk gwiazd w Drodze Mlecznej nie ma ostrej krawędzi, poza którą nie ma gwiazd. Raczej koncentracja gwiazd maleje wraz z odległością od centrum Drogi Mlecznej. Z niejasnych powodów, poza promieniem około 40 000 litów od centrum, liczba gwiazd na parsek sześcienny spada znacznie szybciej. Otaczający dysk galaktyczny to sferyczne halo galaktyczne gwiazd i gromad kulistych, które rozciąga się dalej na zewnątrz, ale jest ograniczone przez orbitydwa satelity Drogi Mlecznej - Wielki i Mały Obłok Magellana, z których najbliższy znajduje się w odległości około 180 000 litów od Centrum Galaktyki. Na tej odległości lub poza nią orbity większości obiektów halo zostaną zniszczone przez Obłoki Magellana. Dlatego takie obiekty prawdopodobnie zostaną wyrzucone z okolic Drogi Mlecznej.

Systemy gwiezdne i niezależne planety

Pytanie o rozmiar Drogi Mlecznej to pytanie o to, jak duże są ogólnie galaktyki. Zarówno mikrosoczewkowanie grawitacyjne, jak i obserwacje tranzytów planet wskazują, że istnieje co najmniej tyle planet związanych z gwiazdami, ile jest gwiazd w Drodze Mlecznej. A pomiary mikrosoczewkowe wskazują, że istnieje więcej niezależnych planet niezwiązanych z gwiazdami macierzystymi niż samych gwiazd. Według Drogi Meilin na jedną gwiazdę przypada co najmniej jedna planeta, co daje szacunkową liczbę 100-400 miliardów.

Aby zrozumieć strukturę i wielkość naszej galaktyki, naukowcy często przeprowadzają różnego rodzaju analizy tego rodzaju, stale aktualizując i rewidując nieaktualne dane. Na przykład inna analiza danych Keplera ze stycznia 2013 r. wykazała, że w Drodze Mlecznej znajduje się co najmniej 17 miliardów egzoplanet wielkości Ziemi. 4 listopada 2013 roku astronomowie poinformowali, na podstawie danych z misji kosmicznej Kepler, że w granicach gwiazd i czerwonych karłów odpowiednich dla Słońca w rejonie Drogi Mlecznej, do 40miliard planet wielkości Ziemi, 11 miliardów z tych szacowanych planet może krążyć wokół gwiazd podobnych do Słońca. Według badań z 2016 roku najbliższa taka planeta może znajdować się 4,2 roku świetlnego od nas. Takie planety wielkości Ziemi mogą być liczniejsze niż gazowe olbrzymy. Oprócz egzoplanet wykryto również „egzokomety”, komety poza Układem Słonecznym, które mogą być powszechne w Drodze Mlecznej. Rozmiary gwiazd i galaktyk mogą się różnić.