Galaksimme koostumus, rakenne ja koko

2024 Kirjoittaja: Miguel Ramacey | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 06:18

Linnunrata on raidallinen spiraaligalaksi. Galaksimme on halkaisij altaan 100 000 - 180 000 valovuotta. Tiedemiehet arvioivat sen sisältävän 100-400 miljardia tähteä. Linnunradalla on luultavasti ainakin 100 miljardia planeettaa. Aurinkokunta sijaitsee kiekon sisällä, 26 490 valovuoden päässä Galaktisesta keskustasta, Orion-varren sisäreunalla, joka on yksi kaasun ja pölyn spiraalipitoisuuksista. Sisimmän 10 000 valovuoden tähdet muodostavat pullistuman ja yhden tai useamman sauvan. Galaktinen keskus on voimakas radiolähde, joka tunnetaan nimellä Sagittarius A, joka on todennäköisesti 4,100 miljoonan aurinkomassainen supermassiivinen musta aukko.

Nopeus ja säteily

Tähdet ja kaasut useilla eri etäisyyksillä Galaktisen keskuksen kiertorad alta liikkuvat nopeudella noin 220 kilometriä sekunnissa. Vakio pyörimisnopeus on ristiriidassa Keplerin dynamiikan lakien kanssa ja viittaa siihen, että suurin osaLinnunradan massa ei lähetä tai absorboi sähkömagneettista säteilyä. Tätä massaa on kutsuttu "pimeäksi aineeksi". Pyörimisjakso on noin 240 miljoonaa vuotta Auringon sijainnissa. Linnunrata liikkuu nopeudella noin 600 km sekunnissa suhteessa ekstragalaktisiin vertailukehyksiin. Linnunradan vanhimmat tähdet ovat lähes yhtä vanhoja kuin itse maailmankaikkeus, ja ne muodostuivat todennäköisesti pian alkuräjähdyksen pimeän keskikauden jälkeen.

Ulkonäkö

Linnunradan keskus näkyy Maasta noin 30° leveänä, yötaivaan kaarevana valkoisena valonauhana. Kaikki yksittäiset tähdet yötaivaalla, jotka näkyvät paljaalla silmällä, ovat osa Linnunrataa. Valo tulee erottumattomien tähtien ja muun galaktisen tason suunnassa sijaitsevan materiaalin kerääntymisestä. Vyöhykkeen tummat alueet, kuten Great Rift ja Koalsak, ovat alueita, joilla tähtienvälinen pöly estää valon kaukaisista tähdistä. Taivaan aluetta, jonka Linnunrata kätkee, kutsutaan välttämisalueeksi.

Kirkkaus

Linnunradalla on suhteellisen alhainen pinnan kirkkaus. Sen näkyvyyttä voi heikentää huomattavasti taustat, kuten valo tai kuunvalo. Jotta Linnunrata olisi näkyvissä, taivaan on oltava tavallista tummempi. Sen pitäisi olla näkyvissä, jos magnitudin raja on noin +5,1 tai korkeampi, ja näyttää enemmän yksityiskohtia +6,1. Tämä tekee Linnunradan vaikeasti nähtävissä kirkkaasti valaistuilta kaupunki- tai esikaupunkialueilta, mutta hyvin näkyvä maaseudulta, kunKuu on horisontin alapuolella. "Uusi maailman keinotekoisen yötaivaan kirkkauden atlas" paljastaa, että yli kolmasosa maailman väestöstä ei näe Linnunrataa kodeistaan ilmansaasteiden vuoksi.

Linnunradan galaksin koko

Linnunrata on Paikallisen ryhmän toiseksi suurin galaksi, jonka tähtikiekon halkaisija on noin 100 000 litiä (30 kpc) ja keskipaksuus noin 1 000 litiä (0,3 kpc). Linnunradan ympärille kietoutunut renkaan muotoinen tähtijono voi kuulua itse galaksiin, joka värähtelee galaksin tason ylä- ja alapuolella. Jos näin on, halkaisija olisi 150 000–180 000 valovuotta (46–55 kpc).

Messu

Arviot Linnunradan massasta vaihtelevat käytetyn menetelmän ja tietojen mukaan. Arviointialueen alapäässä Linnunradan massa on 5,8 × 1011 auringon massaa (M☉), mikä on hieman pienempi kuin Andromedan galaksin massa. Mittaukset, joissa käytettiin erittäin pitkää perusjoukkoa vuonna 2009, osoittivat Linnunradan ulkoreunalla olevien tähtien nopeuksiksi jopa 254 km/s (570 000 mph). Koska kiertonopeus riippuu kokonaismassasta kiertoradan säteellä, tämä viittaa siihen, että Linnunrata on massiivisempi, suunnilleen yhtä suuri kuin Andromedan galaksin massa 7 × 1011 M☉ 160 000 litran (49 kpc) sisällä sen keskustasta. Vuonna 2010 halotähtien radiaalinopeuden mittaus osoitti, että 80 kiloparsekin sisällä oleva massa on 7×1011 M☉. Vuonna 2014 julkaistun tutkimuksen mukaan koko Linnunradan massaarviolta 8,5 × 1011 M☉, mikä on noin puolet Andromedan galaksin massasta.

Pimeä aine

Suurin osa Linnunradasta on pimeää ainetta, sen tuntematonta ja näkymätöntä muotoa, joka on painovoimaisesti vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa. Pimeän aineen halo on jakautunut suhteellisen tasaisesti yli sadan kilometrin (kpc) etäisyydelle Galaktisesta Keskuksesta. Linnunradan matemaattiset mallit viittaavat siihen, että pimeän aineen massa on 1-1,5 × 1012 M☉. Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että massaalue on 4,5 × 1012 M☉ ja mitat 8 × 1011 M☉.

tähtienvälinen kaasu

Kaikkien Linnunradan tähtien kokonaismassan arvioidaan olevan 4,6 × 1010 M☉ ja 6,43 × 1010 M☉ välillä. Tähtien lisäksi on myös tähtienvälinen kaasu, joka sisältää 90 % vetyä ja 10 % heliumia, ja vedystä kaksi kolmasosaa on atomimuodossa ja loput kolmannes molekyylivedyn muodossa. Tämän kaasun massa on 10 % tai 15 % galaksin tähtien kokonaismassasta. Tähtienvälinen pöly muodostaa vielä 1 % kokonaismassasta.

Galaksimme rakenne ja koko

Linnunrata sisältää 200–400 miljardia tähteä ja vähintään 100 miljardia planeettaa. Tarkka luku riippuu erittäin pienimassaisten tähtien lukumäärästä, joita on vaikea havaita, etenkin yli 300 litin etäisyydellä Auringosta. Vertailun vuoksi viereinen Andromeda-galaksi sisältää noin kolme biljoonaa tähteä ja ylittää siksi galaksimme koon. Linnunratavoi sisältää myös ehkä kymmenen miljardia valkoista kääpiötä, miljardisosa neutronitähtiä ja sata miljoonaa mustaa reikää. Tähtien välisen tilan täyttää kaasun ja pölyn kiekko, jota kutsutaan tähtienväliseksi väliaineeksi. Tämän kiekon säde on ainakin verrattavissa tähtiin, kun taas kaasumaisen kerroksen paksuus vaihtelee sadoista valovuosista viileämmällä kaasulla tuhansiin valovuosiin lämpimämmällä kaasulla.

Linnunrata koostuu sauvan muotoisesta ydinalueesta, jota ympäröi kaasu-, pöly- ja tähtikiekko. Linnunradan massajakauma muistuttaa läheisesti Hubblen Sbc-tyyppiä, joka edustaa spiraaligalakseja, joissa on suhteellisen vapaasti ulottuvat haarat. Tähtitieteilijät alkoivat epäillä, että Linnunrata on suljettu spiraaligalaksi eikä tavallinen spiraaligalaksi, 1960-luvulla. Heidän epäilynsä vahvistivat Spitzer-avaruusteleskoopin vuonna 2005 tekemät havainnot, joissa Linnunradan keskuseste oli suurempi kuin aiemmin uskottiin.

Käsitykset galaksimme koosta voivat vaihdella. Linnunradan tähtien kiekolla ei ole terävää reunaa, jonka jälkeen ei ole tähtiä. Pikemminkin tähtien pitoisuus pienenee etäisyyden myötä Linnunradan keskustasta. Epäselvistä syistä noin 40 000 litin säteellä keskustasta tähtien määrä kuutioparsekkia kohden putoaa paljon nopeammin. Ympäröivä galaktinen kiekko on pallomainen galaktinen tähtien ja pallomaisten klustereiden halo, joka ulottuu kauemmas ulospäin, mutta jonka koko on kiertoradojen rajoittamakaksi Linnunradan satelliittia - Suuri ja Pieni Magellanin pilvi, joista lähin sijaitsee noin 180 000 litin etäisyydellä Galaktisesta Keskuksesta. Tällä etäisyydellä tai kauempana Magellanin pilvet tuhoavat useimpien haloobjektien kiertoradat. Siksi tällaiset esineet todennäköisesti sinkoutuvat Linnunradan läheisyydestä.

Tähtijärjestelmät ja itsenäiset planeetat

Kysymys Linnunradan koosta on kysymys siitä, kuinka suuria galaksit yleensä ovat. Sekä gravitaatiomikrolinssi että planeettojen kauttakulkuhavainnot osoittavat, että tähtiin sitoutuneita planeettoja on vähintään yhtä monta kuin Linnunradalla on tähtiä. Ja mikrolinssimittaukset osoittavat, että itsenäisiä planeettoja, jotka eivät ole sidottu isäntätähtiin, on enemmän kuin tähdet itse. Meilin Wayn mukaan tähtiä kohden on vähintään yksi planeetta, mikä johtaa arviolta 100-400 miljardiin.

Ymmärtääkseen galaksimme rakenteen ja koon tiedemiehet tekevät usein erilaisia tämän tyyppisiä analyyseja, jotka päivittävät ja tarkistavat jatkuvasti vanhentuneita tietoja. Esimerkiksi toisessa Kepler-tietojen analyysissä tammikuussa 2013 havaittiin, että Linnunradalla on vähintään 17 miljardia Maan kokoista eksoplaneettoa. 4. marraskuuta 2013 tähtitieteilijät raportoivat Kepler-avaruustehtävästä saatujen tietojen perusteella, että Auringolle sopivien tähtien ja punaisten kääpiöiden rajoissa Linnunradan alueella jopa 40miljardia Maan kokoista planeettaa, 11 miljardia näistä arvioiduista planeetoista voi kiertää auringon k altaisia tähtiä. Vuonna 2016 tehdyn tutkimuksen mukaan lähin tällainen planeetta voisi olla 4,2 valovuoden päässä. Tällaisia Maan kokoisia planeettoja voi olla enemmän kuin kaasujättiläisiä. Eksoplaneettojen lisäksi on havaittu myös "eksokomeettoja", aurinkokunnan ulkopuolisia komeettoja, jotka saattavat olla yleisiä Linnunradalla. Tähtien ja galaksien koot voivat vaihdella.