Milchstraße

Wo steht die Sonne in der Milchstraße?

>

Ich bekomme E-Mails. Meistens sind es Leute, die ein oder zwei Fragen stellen, die Google-fähig sind (Hinweishinweis), und manchmal muss ich ein bisschen herumstöbern, um sie zu beantworten. Ich mag diese, weil es bedeutet, dass ich etwas lernen kann.

In diesem Fall, Bad Reader Joshua Brown, ging es um die Position der Sonne in der Galaxie. Nicht wie weit wir vom Zentrum entfernt sind, das wir jetzt ziemlich gut kennen ( ca. 26.700 Lichtjahre ), sondern wie weit wir vom Zentrum entfernt sind Mittelebene der Galaxie. Unser Milchstraße ist eine flache Scheibe mit etwa 100.000 Lichtjahren Durchmesser, aber auch etwa 2.000 Lichtjahre dick. Die tatsächliche Dicke ist schwer zu definieren, da die Sterne mit zunehmender Höhe von der Scheibe nach oben (oder unten) verschwinden, so wie die Erdatmosphäre mit zunehmender Höhe dünner wird. Wie dick es ist, hängt auch davon ab, was Sie messen!

Ein Infrarotbild der Galaxie über den ganzen Himmel, das so neu kartiert wurde, dass die flache Scheibe der Galaxie genau durch das Zentrum verläuft und das Zentrum das galaktische Zentrum ist. Wir befinden uns innerhalb der Galaxie, daher ist dieses Bild wie ein Blick zurück in das Zentrum der Galaxie.Hineinzoomen

Ein Infrarotbild der Galaxie über den ganzen Himmel, das so neu kartiert wurde, dass die flache Scheibe der Galaxie genau durch das Zentrum verläuft und das Zentrum das galaktische Zentrum ist. Wir befinden uns innerhalb der Galaxie, daher ist dieses Bild so, als würde man zurück in das Zentrum der Galaxie schauen, wobei sich die Scheibe hinter uns erstreckt. Der galaktische Norden ist oben und die Mittelebene schneidet genau die Hälfte durch die Scheibe. Kredit: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF



Es gibt tatsächlich zwei Scheiben in der Galaxie: a dicke Scheibe und ein dünne Scheibe , mit der dünnen Scheibe genau in der Mitte der dicken. Stellen Sie sich vor, die Galaxie ist ein zweischichtiger Kuchen mit Zuckerguss zwischen den Schichten. Der Zuckerguss ist die dünne Scheibe und der Kuchenschwamm ist die dicke. Wenn die beiden Schwammschichten genau gleich hoch sind, würde die galaktische Mittelebene horizontal genau durch die Mitte der Zuckergussschicht dazwischen schneiden. Um Ihnen einen Maßstab zu geben, wenn der Kuchen 10 cm hoch ist (die Dicke der dicken Scheibe von oben nach unten), dann wäre der Kuchen selbst, um mit der Milchstraße zu skalieren, ein Kreis von 5 Metern Durchmesser! Das ist ein sehr breiter, flacher Kuchen. Die Glasurschicht in der Mitte, die die dünne Scheibe darstellt, wäre etwa 4 cm dick, was eine dicke Glasurschicht ist!).

Außerdem wäre die Sonne in diesem Maßstab 1,3 Meter von der Mitte entfernt, ungefähr auf halbem Weg von der Mitte bis zum Rand.

Aber wo ist es vertikal im Kuchen? Genau in der Mitte dieser Zuckergussschicht oder etwas nach oben oder unten?

was bedeutet sterben in deinem traum
Die aktuellste Karte der Milchstraße wird in einer Künstlerdarstellung gezeigt. Die Sonne steht direkt unter dem galaktischen Zentrum, in der Nähe des Orionsporns. Die Scutum-Centaurus-Arme schwingen nach rechts und oben und gehen hinter der Mitte zur anderen Seite.Hineinzoomen

Die aktuellste Karte der Milchstraße wird in einer Künstlerdarstellung gezeigt. Die Sonne steht direkt unter dem galaktischen Zentrum, in der Nähe des Orionsporns. Die Scutum-Centaurus-Arme schwingen nach rechts und oben und gehen hinter der Mitte zur anderen Seite. Der beobachtete Maser befindet sich vom Zentrum des S-C-Arms fast direkt gegenüber der Sonne, 65.000 Lichtjahre entfernt. Kredit: NASA/JPL-Caltech/R. Verletzt (SSC/Caltech)

Diese Zahl war schwer zu bestimmen. Aber im Jahr 2016 untersuchten ein paar Astronomen die Ausrichtung der Galaxie im Weltraum. Wenn es sich um eine flache Scheibe handelt, zeigt die Achse dieser Scheibe auf einen bestimmten Punkt am Himmel. Ihr Ziel war es, diese Stelle zu finden , aber als Nebenprodukt erhielten sie auch eine Messung der Verschiebung der Sonne von der Mittelebene. Ihr Ergebnis ist, dass wir uns etwa 55 Lichtjahre nördlich dieser Ebene befinden (wo 'Norden' in Richtung galaktischer Norden , das im Sternbild Koma Berenikes steht). Ihre Schätzung hat zwar eine große Unsicherheit von etwa 16 Lichtjahren, aber selbst damit sind wir sicherlich nördlich der Mittelebene.

Sie haben dies gemessen, indem sie tatsächlich die Richtung zum galaktischen Nordpol gemessen haben! Sie benutzten eine Reihe verschiedener „Marker“ für die Scheibe, Objekte oder Gruppen von Objekten, die die Form der Scheibe der Milchstraße nachzeichnen. Dann betrachten sie die Verteilung dieser Objekte über die Scheibe und lassen diese die Ebene der Galaxie selbst definieren. Sobald sie das haben, können sie dann etwas Geometrie anwenden, um den Pol dieser Ebene zu finden (stellen Sie sich vor, dass dies die Richtung ist, in die diese Ebene weist).

Sie tun dies auf zwei Arten: Zum einen verwenden sie diese Tracer, um die Geometrie zu erhalten. Der andere Weg ist 'eingeschränkt', wo sie das Zentrum der Galaxie zwingen, der Ort unseres zentralen supermassereichen Schwarzen Lochs Sgr A* zu sein. Diese beiden Methoden liefern leicht unterschiedliche Antworten, die sie darauf zurückführen, dass sich die Sonne nicht genau in der Mitte der Scheibenebene befindet. Wenn sie das berücksichtigen, erhalten sie die Zahl von 55 Lichtjahren.

Ein Schema der Bahn der Sonne um die Milchstraße, während sie sich um mehrere Dutzend Lichtjahre aus der galaktischen Ebene herausbewegt. Das Ausmaß der vertikalen Bewegung ist stark übertrieben. Bildnachweis: Chris Setter/Phil PlaitHineinzoomen

Ein Schema der Bahn der Sonne um die Milchstraße, während sie sich um mehrere Dutzend Lichtjahre aus der galaktischen Ebene herausbewegt. Das Ausmaß der vertikalen Bewegung ist stark übertrieben. Kredit: Chris Setter / Phil Plait

Cool. Übrigens umkreist die Sonne das Zentrum der Galaxie (genannt galaktisches Jahr und manchmal die kosmisches Jahr ) alle paar hundert Millionen Erdenjahre , aber dabei wackelt es in Bezug auf die Scheibe auf und ab! Wenn es sich über der Mittelebene der Scheibe befindet, zieht es die Schwerkraft der Milliarden kombinierter Sterne nach unten, so dass es wieder nach unten fällt, durch die Mittelebene geht und dann auf einige Dutzend Lichtjahre unter die Scheibe fällt, was es dann nach oben zieht, und der Vorgang wiederholt sich. Im Augenblick Wir sind noch auf dem Weg nach oben . Der Zyklus dauert etwa 60 Millionen Jahre, um einmal abgeschlossen zu sein.

Hier bitteschön! Ich wusste, dass wir nicht genau in der Mittelebene waren, aber ich wusste nicht, wie weit wir entfernt waren oder wie das gemessen wurde. Jetzt mache ich. Hoffentlich machst du das jetzt auch.

Mein Dank an Joshua Samuel Brown ( @josambro auf Twitter) dafür, dass du die Frage überhaupt gestellt hast!

Berichtigung (02.10.2019): Die Dicken der dünnen und dicken Scheiben zu ermitteln ist ein wenig schwierig; Die Zahlen, die ich ursprünglich verwendet habe, waren zu klein. Der Online-Kurs Swinburne Astronomy listet sie mit Skalenhöhen von 400 bzw. 1.000 Lichtjahren auf, was für mich ungefähr richtig klingt. 'Höhen skalieren' gibt es hier eine ganze Dose Würmer zu öffnen, aber wenn Sie etwas haben, das mit der Höhe dünner oder weniger dicht wird (wie die Erdatmosphäre), ist die Skalenhöhe der Faktor, bei dem die Dichte um den Faktor 1/e abnimmt, wobei e der ist Basis des natürlichen Logarithmus, etwa 2,7. Also ja, es ist ein bisschen kompliziert. Der Kuchen ist also eine Analogie, aber er ist solide, also funktioniert er nicht besonders gut, wenn man sich in die Details vertieft (was für alle Analogien gilt). Der Punkt: Die dicke Scheibe ist dicker als die dünne Scheibe, und der Kuchen ist im Vergleich zu beiden wirklich breit!



^