gov-civil-vilareal.ptHvor er solen placeret i Mælkevejen?
>Jeg får e -mail. For det meste er det folk, der stiller et eller to spørgsmål, der er i stand til Google (hint hint), og nogle gange er det et spørgsmål, jeg skal grave lidt rundt for at besvare. Jeg kan godt lide dem, fordi det betyder, at jeg lærer noget.
I dette tilfælde, Bad Reader Joshua Brown, handlede det om Solens placering i galaksen. Ikke hvor langt vi er fra centrum, som vi kender ret godt nu (ca. 26.700 lysår), men hvor langt vi er fra mellemfly af galaksen. Vores Mælkevejen galakse er en flad disk ca. 100.000 lysår på tværs, men den er også omkring 2.000 lysår tyk. Den faktiske tykkelse er svær at definere, da stjernerne lidt forsvinder, når du går op (eller ned) fra disken, ligesom Jordens atmosfære tyndes ud, når du øger højden. Hvor tyk den er, afhænger også af, hvad du måler!
Et infrarødt billede af hele himlen om galaksen blev omformet, så galaksens fladskive løber lige igennem midten, og midten er det galaktiske centrum. Vi er inde i galaksen, så dette billede er som at kigge tilbage mod galaksenes centrum, hvor disken strækker sig bag os. Galaktisk nord er oppe, og mellemplanet skærer præcis halvvejs gennem disken. Kredit: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF
Der er faktisk to diske til galaksen: a tyk disk og a tynd disk , med den tynde skive lige i midten af den tykke. Forestil dig, at galaksen er en to-lags kage med frosting mellem lagene. Frostingen er den tynde skive, og kagesvampen er den tykke. Hvis de to svampelag er nøjagtig samme højde, skærer den galaktiske mellemplan vandret nøjagtigt gennem midten af frostlaget mellem dem. For at give dig en følelse af skala, hvis kagen er 10 cm høj (tykkelsen top-to-bottom på den tykke skive), ville kagen i sig selv være en cirkel på 5 meter i diameter, hvis den skaleres med Mælkevejen! Det er en meget bred, flad kage. Frostlaget i midten, der repræsenterer den tynde skive, ville være omkring 4 cm tykt, hvilket er et tykt frostlag!).
Også i denne skala ville Solen være 1,3 meter ude fra midten, omtrent halvvejs fra midten til kanten.
Men hvor er det lodret i kagen? Lige i midten af det frostingslag, eller slukket lidt op eller ned?
Det mest aktuelle kort over Mælkevejen er vist i en kunstners repræsentation. Solen er direkte under det galaktiske centrum, nær Orion Spur. Scutum-Centaurus-armene fejer ud til højre og over og går bag midten til den yderste side. Den observerede maser er næsten direkte modsat Solen fra midten i S-C-armen, 65.000 lysår væk. Kredit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
Det tal har været svært at afgøre. Men i 2016 undersøgte et par astronomer at finde ud af galaksen orientering i rummet. Hvis det er en flad disk, peger aksens skive til et bestemt sted på himlen. Deres mål var at finde det sted , men som et biprodukt fik de også en måling af Solens forskydning fra midterflyet. Deres resultat er, at vi er omkring 55 lysår nord for det fly (hvor 'nord' er mod galaktisk nord , som er i stjernebilledet Coma Berenices). Deres skøn har dog en stor usikkerhed på omkring 16 lysår, men selv med det er vi helt sikkert nord for mellemflyet.
De målte dette ved faktisk at måle retningen mod den nordlige galaktiske pol! De brugte en flok forskellige 'sporstoffer' til disken, objekter eller grupper af objekter, der sporer formen af Mælkevejen. De ser derefter på fordelingen af disse objekter på tværs af disken, hvilket lader det definere selve galakseplanet. Når de har det, kan de derefter anvende en geometri til at finde polen i det plan (tænk på det som den retning, som planet vender mod).
De gør dette på to måder: Den ene er 'ubegrænset', hvor de bare bruger disse sporstoffer til at få geometrien. Den anden vej er 'begrænset', hvor de tvinger galaksens centrum til at være placeringen af vores centrale supermassive sorte hul, Sgr A*. Disse to metoder giver lidt forskellige svar, som de tilskriver Solen ikke ligefrem i midten af diskens plan. Når de står for det, får de 55 lysårstal.
En skematisk oversigt over Solens vej rundt om Mælkevejen, når den bobber op og ned af det galaktiske plan i flere dusin lysår. Omfanget af den lodrette bevægelse er stærkt overdrevet. Kredit: Chris Setter / Phil Plait
Coooool. I øvrigt kredser Solen om midten af galaksen (kaldet galaktisk år og nogle gange kosmisk år ) hvert par hundrede millioner jordår , men da den gør det, bukker den op og ned med hensyn til disken! Når den er over diskens midterplan, trækker tyngdekraften af milliarderne af kombinerede stjerner den ned, så den falder ned igen, passerer gennem mellemplanet og falder derefter til nogle snesevis af lysår under disken, som derefter trækker den op, og processen gentages. Lige nu vi er stadig på vej op . Cyklussen tager cirka 60 millioner år at gennemføre en gang.
Så der går du! Jeg vidste, at vi ikke var i midterflyet, men jeg vidste ikke, hvor meget vi havde fri, eller hvordan det blev målt. Nu gør jeg det. Forhåbentlig gør du det nu også.
Min tak til Joshua Samuel Brown ( @josambro på Twitter) for at stille spørgsmålet i første omgang!
Rettelse (2. oktober 2019): At få tykkelsen på de tynde og tykke diske er lidt vanskelig; de tal, jeg oprindeligt brugte, var for små. The Swinburne Astronomy online kursus lister dem med skalahøjder på henholdsvis 400 og 1.000 lysår, som lyder omtrent lige for mig. 'Skala højder' er en hel dåse orme, der skal åbnes her, men hvis du har noget, der bliver tyndere eller mindre tæt med højden (som Jordens atmosfære), er skalahøjden, hvor dens densitet falder med en faktor 1/e, hvor e er basis af den naturlige logaritme, cirka 2,7. Så ja det er lidt kompliceret. Så kagen er en analogi, men den er solid, så den fungerer ikke frygtelig godt, når man graver i detaljerne (hvilket er sandt for alle analogier). Pointen: Den tykke skive er tykkere end den tynde skive, og kagen er virkelig bred i forhold til begge!
