Droga Mleczna jest galaktyką, w której przebywa Ziemia. Jego część jest widoczna w pogodną noc z ziemi, jako grube pasmo gwiazd rozciągające się po niebie. Tysiące tych gwiazd możemy zobaczyć gołym okiem, a wiele innych w teleskopie. Ale ile gwiazd jest w Drodze Mlecznej?
„to zaskakująco trudne pytanie do odpowiedzi. Nie można po prostu siedzieć i liczyć gwiazd, ogólnie, w galaktyce-powiedział David Kornreich, adiunkt w Ithaca College w Nowym Jorku., Był założycielem serwisu „zapytaj astronoma” na Cornell University.
nawet w galaktyce Andromedy — która jest jasna, duża i stosunkowo blisko ziemi, w odległości 2,3 miliona lat świetlnych-tylko największe gwiazdy i kilka gwiazd zmiennych (zwłaszcza cefeidy) są wystarczająco jasne, aby świecić w teleskopach z tej odległości. Gwiazda wielkości Słońca byłaby dla nas zbyt trudna do zobaczenia. Więc astronomowie szacują, stosując niektóre z poniższych technik.,
struktura Drogi Mlecznej
z obserwacji wynika, że droga Mleczna jest galaktyką spiralną o średnicy około 100 000 lat świetlnych. Widok poza galaktykę ujawniłby Centralne wybrzuszenie otoczone czterema ramionami, dwoma większymi i dwoma niewielkimi. Główne ramiona Drogi Mlecznej są znane jako Perseusz i Strzelec. Słońce znajduje się w jednej z dwóch mniejszych Ostrog, które nazywa się ramieniem Oriona.
galaktyka ma wokół siebie ogromne halo z gorącym gazem o średnicy kilkuset tysięcy lat świetlnych., Astronomowie szacują, że halo jest tak samo masywne jak wszystkie gwiazdy w Drodze Mlecznej. Wiele gwiazd Drogi Mlecznej jest jednak trudno zobaczyć. Dzieje się tak dlatego, że centrum galaktyki ma galaktyczne wybrzuszenie wypełnione gwiazdami, gazem i pyłem — a także supermasywną czarną dziurą. Obszar ten jest tak gęsty, że nawet potężne teleskopy nie mogą przez niego przejrzeć. Astronomowie nie są pewni, kiedy i jak powstało wybrzuszenie; niektórzy sugerują, że wczesna historia Drogi Mlecznej uległa zmianie, gdy galaktyka zderzyła się z inną.,
astronomowie uważali, że wszystkie gwiazdy we wszechświecie znajdują się wewnątrz Drogi Mlecznej, ale zmieniło się to w latach 20. XX wieku.astronom Edwin Hubble używał Gwiazdy zwanej zmienną Cefeidową do pomiaru odległości na niebie. Stamtąd astronomowie dowiedzieli się, że we wszechświecie istnieją całe galaktyki oddzielone od Drogi Mlecznej.
badanie masywności
podstawowym sposobem, w jaki astronomowie szacują gwiazdy w galaktyce, jest określenie ich masy., Masę szacuje się na podstawie obserwacji rotacji galaktyki, a także jej widma za pomocą spektroskopii.
wszystkie galaktyki oddalają się od siebie, a ich światło jest przesunięte na czerwony koniec widma, ponieważ rozciąga się to na długości fal światła. To się nazywa ” redshift.”W obracającej się galaktyce będzie jednak część, która jest bardziej „niebieska”, ponieważ część ta lekko porusza się w kierunku Ziemi. Astronomowie muszą również wiedzieć, jakie jest nachylenie lub orientacja galaktyki, zanim dokonają oszacowania, co jest czasami po prostu „wykształconym zgadywaniem”, powiedział Kornreich.,
technika zwana „spektroskopią long-slit” jest najlepsza do wykonywania tego typu prac. Tutaj wydłużony obiekt, taki jak galaktyka, jest oglądany przez wydłużoną szczelinę, a światło jest załamywane za pomocą urządzenia takiego jak pryzmat. To przełamuje kolory gwiazd w Kolory tęczy.
niektórych z tych kolorów zabraknie, wyświetlając te same „wzory” brakujących części, co niektóre elementy układu okresowego. Pozwala to astronomom dowiedzieć się, jakie elementy znajdują się w gwiazdach. Każdy typ Gwiazdy ma unikalny chemiczny odcisk palca, który pojawiłby się w teleskopach., (Jest to podstawa sekwencji OBAFGKM używanej przez astronomów do rozróżniania typów gwiazd.)
każdy rodzaj teleskopu może wykonywać tego rodzaju prace spektroskopowe. Kornreich często używa 200-calowego teleskopu w Obserwatorium Palomar przy California Institute of Technology, ale dodał, że prawie każdy teleskop o wystarczających rozmiarach byłby odpowiedni.
ideałem byłoby użycie teleskopu na orbicie, ponieważ rozpraszanie występuje w atmosferze ziemskiej od zanieczyszczenia światłem, a także od zjawisk naturalnych — nawet czegoś tak prostego jak zachód słońca., Kosmiczny Teleskop Hubble ' a jest jednym z Obserwatorium znanych z tego typu prac-dodał Kornreich. Następca Obserwatorium o nazwie James Webb Space Telescope ma wystartować w 2020 roku. Wyzwaniem jest jednak to, że Hubble jest teleskopem o dużym zapotrzebowaniu – i tego samego oczekuje się od Webba po jego uruchomieniu. Więc obserwatoria nie mogą poświęcać całego czasu na szacowanie masy galaktyki.
ile masy mają Gwiazdy?
pomiędzy różnymi galaktykami o tej samej masie mogą występować różnice co do typów gwiazd i masy całkowitej., Kornreich ostrzegł, że trudno byłoby mówić o tym ogólnie, ale powiedział, że jedną z różnic może być patrzenie na galaktyki eliptyczne w porównaniu z galaktykami spiralnymi, takimi jak nasza Droga Mleczna. Galaktyki eliptyczne mają zwykle więcej czerwonych karłów Typu K I M niż galaktyki spiralne. Ponieważ galaktyki eliptyczne są starsze, będą miały mniej gazu, ponieważ został zdmuchnięty podczas ich ewolucji.
po określeniu masy galaktyki, drugą trudną rzeczą jest ustalenie, ile z tej masy składa się z gwiazd., Większość masy będzie składać się z ciemnej materii, która nie emituje światła, ale uważa się, że większość masy wszechświata.
„musisz modelować galaktykę i sprawdzić, czy potrafisz zrozumieć, jaki jest procent tej masy gwiazd” – powiedział Kornreich. „W typowej galaktyce, jeśli mierzymy jej masę patrząc na krzywą obrotu, około 90 procent z tego to ciemna materia.,Kornreich oszacował, że około 3% masy galaktyki będzie składać się z gwiazd, ale to może się różnić. Co więcej, wielkość samych gwiazd może się znacznie różnić od czegoś, co jest wielkości naszego Słońca, do czegoś dziesiątki razy mniejszego lub większego.Liczba gwiazd jest w przybliżeniu …
więc jest jakiś sposób, aby dowiedzieć się, ile gwiazd jest na pewno? W końcu, to sprowadza się do oszacowania., W jednym z obliczeń Droga Mleczna ma masę około 100 miliardów mas Słońca, więc najłatwiej to przetłumaczyć na 100 miliardów gwiazd. To odpowiada gwiazdom, które byłyby większe lub mniejsze od naszego Słońca i uśredniają je. Jednak masa jest trudna do obliczenia — inne szacunki mówią, że galaktyka ma masę od 400 miliardów do 700 miliardów mas Słońca.
misja Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej mapuje lokalizacje około 1 miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej., ESA twierdzi, że Gaia zmapuje 1 procent zawartości gwiazd w Drodze Mlecznej, co daje szacunkową liczbę wszystkich gwiazd w naszej galaktyce na 100 miliardów. Celem gaii jest stworzenie najlepszej w historii trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej.
zastrzeżenie Kornreicha jest takie, że liczby te są przybliżeniami. Bardziej zaawansowane modele mogą uczynić przybliżenie dokładniejszym, ale bardzo trudno byłoby policzyć gwiazdy jeden po drugim i powiedzieć na pewno, ile jest w galaktyce.