Sastav, struktura i veličina naše galaksije

2024 Autor: Miguel Ramacey | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 06:20

Mliječna staza je prugasta spiralna galaksija. Naša galaksija ima promjer između 100.000 i 180.000 svjetlosnih godina. Znanstvenici procjenjuju da sadrži 100-400 milijardi zvijezda. Vjerojatno postoji najmanje 100 milijardi planeta u Mliječnoj stazi. Sunčev sustav leži unutar diska, 26.490 svjetlosnih godina od galaktičkog središta, na unutarnjem rubu Orionovog kraka, jedne od spiralnih koncentracija plina i prašine. Zvijezde u najdubljih 10 000 svjetlosnih godina čine izbočinu i jednu ili više šipki. Galaktički centar je intenzivan radio izvor poznat kao Strijelac A, koji je vjerojatno supermasivna crna rupa od 4,100 milijuna solarne mase.

Brzina i zračenje

Zvijezde i plinovi na širokom rasponu udaljenosti od orbite galaktičkog centra kreću se brzinom od oko 220 kilometara u sekundi. Konstantna brzina rotacije suprotna je zakonima Keplerove dinamike i sugerira da većinaMasa Mliječne staze ne emitira niti apsorbira elektromagnetsko zračenje. Ova masa je nazvana "tamna materija". Period rotacije je oko 240 milijuna godina na poziciji Sunca. Mliječna staza se kreće brzinom od oko 600 km u sekundi u odnosu na izvangalaktičke referentne okvire. Najstarije zvijezde u Mliječnom putu stare su gotovo koliko i sam svemir i vjerojatno su nastale ubrzo nakon mračnog doba Velikog praska.

Izgled

Središte Mliječne staze vidljivo je sa Zemlje kao maglovita traka bijele svjetlosti, široka oko 30°, zasvođena noćnim nebom. Sve pojedinačne zvijezde na noćnom nebu vidljive golim okom dio su Mliječne staze. Svjetlost dolazi od nakupine nerazriješenih zvijezda i drugog materijala koji se nalazi u smjeru galaktičke ravnine. Tamna područja unutar benda, kao što su Veliki rascjep i Koalsak, područja su u kojima međuzvjezdana prašina blokira svjetlost udaljenih zvijezda. Područje neba koje skriva Mliječni put naziva se Zona izbjegavanja.

Svjetlina

Mliječna staza ima relativno nisku površinsku svjetlinu. Njegovu vidljivost može uvelike smanjiti pozadina poput svjetla ili mjesečine. Da bi Mliječni put bio vidljiv, nebo mora biti tamnije nego inače. Trebao bi biti vidljiv ako je granica magnitude približno +5,1 ili više, a prikazuje više detalja na +6,1. To čini Mliječnu stazu teško vidljivom iz jako osvijetljenih urbanih ili prigradskih područja, ali vrlo vidljivom iz ruralnih područja kadaMjesec je ispod horizonta. "Novi svjetski atlas umjetne svjetline noćnog neba" otkriva da više od jedne trećine svjetske populacije ne može vidjeti Mliječnu stazu iz svojih domova zbog zagađenja zraka.

Veličina galaksije Mliječnog puta

Mliječna staza je druga najveća galaksija u lokalnoj skupini, sa svojim zvjezdanim diskom promjera oko 100 000 lita (30 kpc) i prosječne debljine oko 1000 lita (0,3 kpc). Niz zvijezda u obliku prstena omotan oko Mliječne staze može pripadati samoj galaksiji, oscilirajući iznad i ispod galaktičke ravnine. Ako je tako, to bi značilo promjer od 150.000-180.000 svjetlosnih godina (46-55 kpc).

Misa

Procjene mase Mliječne staze variraju ovisno o korištenoj metodi i podacima. Na donjem kraju raspona procjene, masa Mliječne staze je 5,8 × 1011 solarnih masa (M☉), nešto manje od mase galaksije Andromeda. Mjerenja pomoću vrlo dugačkog baznog niza 2009. pokazala su brzine od čak 254 km/s (570 000 mph) za zvijezde na vanjskom rubu Mliječne staze. Budući da orbitalna brzina ovisi o ukupnoj masi u radijusu orbite, to sugerira da je Mliječna staza masivnija, otprilike jednaka masi Andromedine galaksije na 7×1011 M☉ unutar 160 000 litara (49 kpc) od njezina središta. Godine 2010. mjerenje radijalne brzine halo zvijezda pokazalo je da je masa sadržana unutar 80 kiloparseka 7×1011 M☉. Prema studiji objavljenoj 2014., masa cijele Mliječne stazeprocijenjeno na 8,5×1011 M☉, što je otprilike polovica mase Andromedine galaksije.

Tamna materija

Većina Mliječne staze je tamna tvar, njen nepoznati i nevidljivi oblik, koji gravitacijski stupa u interakciju s običnom materijom. Halo tamne tvari raspoređen je relativno ravnomjerno na udaljenosti većoj od stotinu kilometara (kpc) od Galaktičkog centra. Matematički modeli Mliječne staze sugeriraju da je masa tamne tvari 1-1,5×1012 M☉. Nedavne studije pokazuju raspon mase od 4,5×1012 M☉ i dimenziju od 8×1011 M☉.

Međuzvjezdani plin

Procjenjuje se da je ukupna masa svih zvijezda u Mliječnom putu između 4,6×1010 M☉ i 6,43×1010 M☉. Osim zvijezda, postoji i međuzvjezdani plin koji sadrži 90% vodika i 10% helija, pri čemu je dvije trećine vodika u atomskom obliku, a preostala trećina u obliku molekularnog vodika. Masa ovog plina jednaka je 10% ili 15% ukupne mase zvijezda u galaksiji. Međuzvjezdana prašina čini još 1% ukupne mase.

Struktura i veličina naše galaksije

Mliječna staza sadrži između 200 i 400 milijardi zvijezda i najmanje 100 milijardi planeta. Točan broj ovisi o broju zvijezda vrlo male mase koje je teško otkriti, osobito na udaljenosti većoj od 300 lita od Sunca. Za usporedbu, susjedna galaksija Andromeda sadrži otprilike tri trilijuna zvijezda, te stoga premašuje veličinu naše galaksije. mliječna stazamože također sadržavati možda deset milijardi bijelih patuljaka, milijardu neutronskih zvijezda i sto milijuna crnih rupa. Prostor između zvijezda ispunjava disk plina i prašine koji se naziva međuzvjezdani medij. Ovaj disk je barem po polumjeru usporediv sa zvijezdama, dok se debljina plinovitog sloja kreće od stotina svjetlosnih godina za hladniji plin do tisuća svjetlosnih godina za topliji plin.

Mliječna staza sastoji se od područja jezgre u obliku štapa okruženog diskom plina, prašine i zvijezda. Raspodjela mase u Mliječnoj stazi uvelike nalikuje Hubbleovom Sbc tipu, koji predstavlja spiralne galaksije s relativno slobodnim krakovima. Astronomi su prvi put počeli sumnjati da je Mliječna staza zatvorena spiralna galaksija, a ne obična spiralna galaksija, 1960-ih. Njihove sumnje potvrđene su promatranjima svemirskog teleskopa Spitzer 2005. godine, u kojima je središnja barijera Mliječne staze bila veća nego što se prije mislilo.

Koncepcije o veličini naše galaksije mogu se razlikovati. Disk zvijezda u Mliječnom putu nema oštar rub iza kojeg nema zvijezda. Umjesto toga, koncentracija zvijezda opada s udaljenosti od središta Mliječne staze. Iz razloga koji nisu jasni, izvan radijusa od oko 40.000 lita od središta, broj zvijezda po kubičnom parseku pada mnogo brže. Okolni galaktički disk je sferni galaktički halo zvijezda i kuglastih skupova koji se proteže dalje prema van, ali je ograničen u veličini orbitamadva satelita Mliječne staze - Veliki i Mali Magelanov oblak, od kojih se najbliži nalazi na udaljenosti od oko 180.000 lita od Galaktičkog centra. Na ili izvan ove udaljenosti, orbite većine halo objekata bit će uništene Magellanovim oblacima. Stoga će takvi objekti vjerojatno biti izbačeni iz blizine Mliječne staze.

Zvjezdani sustavi i neovisni planeti

Pitanje o veličini Mliječne staze je pitanje o tome koliko su velike galaksije općenito. I gravitacijsko mikrolenziranje i promatranja tranzita planeta pokazuju da postoji najmanje onoliko planeta vezanih za zvijezde koliko i zvijezda u Mliječnom putu. Mjerenja mikroleće pokazuju da postoji više neovisnih planeta koji nisu vezani za zvijezde domaćina nego same zvijezde. Prema Meilin Way-u, postoji barem jedan planet po zvijezdi, što rezultira procjenom od 100-400 milijardi.

Kako bi razumjeli strukturu i veličinu naše galaksije, znanstvenici često provode razne analize ove vrste, neprestano ažurirajući i revidirajući zastarjele podatke. Na primjer, druga analiza Keplerovih podataka u siječnju 2013. pokazala je da u Mliječnoj stazi postoji najmanje 17 milijardi egzoplaneta veličine Zemlje. Dana 4. studenog 2013. astronomi su izvijestili, na temelju podataka iz svemirske misije Kepler, da u granicama zvijezda i crvenih patuljaka prikladnih za Sunce u regiji Mliječnog puta, do 40milijardi planeta veličine Zemlje, 11 milijardi od ovih procijenjenih planeta može kružiti oko zvijezda nalik suncu. Prema studiji iz 2016., najbliži takav planet mogao bi biti udaljen 4,2 svjetlosne godine. Takvi planeti veličine Zemlje mogu biti brojniji od plinovitih divova. Osim egzoplaneta, otkriveni su i "egzokometi", kometi izvan Sunčevog sustava, koji bi mogli biti uobičajeni u Mliječnoj stazi. Veličine zvijezda i galaksija mogu varirati.