• Gaaks

Hvor stor er Mælkevejen?

• 2024

Vi bor inde i Mælkevejen, og det er et problem.

For forskere, det vil sige dem, der ønsker at forstå, hvor stor vores galakse er. Det er svært at svare på! Fordi vi for eksempel er inde i det, blokeres meget af det af uigennemsigtige støvskyer. Det kan også være svært at få styr på omfanget og formen på et objekt, du er inde i. Hvis du er i et værelse inde i et hus, hvordan kan du så se, hvor stort huset er?

Heldigvis giver naturen spor. Vi ser et fuzzy lysbånd over himlen, og kalder det Mælkevejen - det er faktisk det kombinerede lys for milliarder af fjerne stjerner. Det er en tyk streg, og det fortæller os, at en stor del af galaksen er flad: Vi er inde i en tyk skive med stjerner, så vi ser den projiceres som en lysstrøm over himlen.

Vi kan også se en bule af stjerner i midten, som er ægte. Spiralarme i disken er sværere at opdage, men radioobservationer viser dem tydeligt og giver os mulighed for at kortlægge galaksens form og struktur klar til den anden side. Ved at se på stjerner, der ændrer lysstyrken på en forudsigelig måde, kan vi måle formen og omfanget af disken, finde den skævt (som kanten af ​​en fedora) og hele 120.000 lysår på tværs - 120 kvadrillion kilometer!

Mælkevejens kæde er indlysende, når placeringen af ​​Cepheid-stjernerne er kortlagt mod et kort over galaksen set kant på. Flakningen (fortykkelse af disken med afstand fra midten) er også indlysende. Kredit: J. Skowron / OGLE / Astronomical Observatory, University of Warsaw

Vi ved også, at galakser som vores egne er omgivet af en kæmpe glorie af stjerner såvel som mørkt stof. Sidstnævnte består af vi-ved-ikke-hvad , sandsynligvis en eksotisk form af subatomære partikler, som påvirker galaksen via tyngdekraften. Med masse overgår det langt det, vi kalder 'normalt' stof (selvom du tænker over det, hvis der er mere mørkt stof derude, burde det være det, vi kalder normalt), sandsynligvis med en faktor fem eller mere.

Men hvor stor er denne glorie? Det er langt den største struktur i vores galakse og definerer uden tvivl, hvor stor Mælkevejen virkelig er, men den er ekstremt svag eller usynlig for vores øjne, så det er svært at få sin størrelse.

Mælkevejens struktur: En flad skive med spiralarme (set ansigt til venstre, og kant-på, til højre), med en central bule, en glorie og mere end 150 kuglehobe. Solens placering cirka halvvejs ud er angivet. Kredit: Til venstre: NASA/JPL-Caltech; til højre: ESA; layout: ESA/ATG medialab

Et team af astronomer har for nylig tacklet dette problem . De brugte computermodeller af, hvordan galakser dannes og udvikler sig for at se, om glorien i en galakse som Mælkevejen har en naturlig kant, noget hvor du kan plante et skilt og sige 'Her er hvor galaksen ender.' Det er ikke så simpelt - glorier har en tendens til at falme væk gradvist i stedet for at stoppe hårdt - men ved at bruge både disse modeller og observationer af mindre galakser omkring os finder de Mælkevejens glorie strækker sig til 950.000 lysår fra centrum, hvilket betyder vores galakse er dobbelt så stor som den: 1,9 millioner lysår.

En advarsel, dog; usikkerheden om dette er omkring ± 200.000 lysår. Det er ikke præcist. Men så, som jeg sagde ovenfor, måler de ikke rigtig en kant.

Også måden dette blev gjort på var interessant. Tilbage i universets tidlige dage dannede galakser sig fra skyer af gas og mørkt stof. For det meste var disse ting alle spredt ud, men der var lokale steder, der havde højere tæthed, så materiale ville (bogstaveligt talt) trække derhen. Når først en kerne af materiale blev dannet, ville ting længere væk falde ind, og derefter ting længere ude end det osv. Det er en proces indefra og ud.

Glorien ville dannes af materiale temmelig langt ude. Det ville falde mod den begyndende galakse, og meget af det ville svinge tilbage igen. Dette danner to slags sorta kanter til glorie. Den ene kaldes 'splashback' -kanten, hvor ting ville falde ind fra glorie og derefter vende tilbage igen; hvor det bremsede til et stop, definerer denne region. Materiale hober sig derop, fordi det bevæger sig langsomt, og så lige uden for det får du et stort fald i tæthed.

En anden kant er tættere på midten og kaldes '2. ætsning'. Det er her, materiale er faldet rundt om galaksen et par gange og har slået sig lidt ned (hvad astronom kalder 'virialiseret' materiale ). Forskerne i dette nye arbejde brugte den anden til at finde ud af størrelsen på Mælkevejen, fordi den ydre har en tendens til at overlappe med glorier fra andre galakser (som Andromeda, der er 2,5 millioner lysår væk) og også fordi de fandt ud af, at denne afstand fungerer både ved modellering af mørkt stof og stjerner.

De kiggede også på dværggalaksers opførsel i vores lokale gruppe af galakser og fandt ud af, at dem tættere på Mælkevejen end denne 2. kaustik har en tendens til at bevæge sig gennem rummet med en anden hastighed end dem længere ude. De kommenterer, at dette kan være tilfældigt, men det kan også være et fysisk forhold, de har til Mælkevejen gravitationsmæssigt. I så fald er det mere bevis på, at dette gør et godt valg for grænsen.

Så der går du. Vi lever på en planet, der kredser om en stjerne cirka 40% af vejen fra midten til kanten af ​​skiven i en spiralgalakse med en meget større glorie, der strækker sig over næsten to millioner lysår på tværs. Ikke den største galakse, vi kender, men heller ikke en at nyse efter.