الفلك

مراجعة انهيار كتلة درب التبانة

مراجعة انهيار كتلة درب التبانة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أود أن أعرف أ انهيار كتلة درب التبانة حسب الفئات الرئيسية. لذلك ، شيء من هذا القبيل

نجوم… 3٪ سديم بارد… 7٪ مادة رمادية… 12٪ إلخ

هذا معرفة من حيث الحجم يجب أن يعرفها الجميع.

(بالطبع ، عند الحديث عن المجرة ، يمكننا بالطبع التفكير في أي منهما فقط انتفاخ القرص المرئي، او ربما، وحدة أكبر من المجرة جالسة في "بصلة" (ربما - مادة مظلمة (؟) ، غاز (؟) ، غبار (؟) ، نجوم هالة (؟) أو أي شيء آخر): إجابة موجزة واضحة في بضع جمل ستكشف هذه المفاهيم.)

والمثير للدهشة أن هذه المعلومات لا يمكن العثور عليها في مكان واحد كنظرة عامة.

أقدر أن الجزء الأكبر قد يكون مادة مظلمة (هل هذا صحيح؟) ؛ لكن ليس لدي حتى ملف فكرة الملعب بالنسبة لبقية. إنه نوع المعرفة الواضح للمهنيين ، ولكن من المدهش أنه لم يتم تحديده في أي من مصادر العلوم الشائعة المعتادة.


يجب أن أوضح هذا: مجرة ​​درب التبانة ليست هيئة محددة جيدًا. لا ينبغي اعتبار المجرات كجسم واحد - فهي أشبه بمجموعة من المواد والنجوم المختلفة. بعد قولي هذا ، لا يمكنني إلا أن أعطيك تقديرًا متزعزعًا لما قد يكون التكوين.

من خلال "درب التبانة" ، أفترض أنك تعني فقط قرص وهالة درب التبانة (وليس كذلك كل شىء التي تدور حول مركز المجرة ، مثل مجرات الأقمار الصناعية). من الصعب تحديد هذا وحده ، لكن دعنا نحصل على تقدير تقريبي. كتلة مجرة ​​درب التبانة بأكملها غير مؤكدة بعض الشيء ، لكنها تقع بين 0.8-1.5 دولار × 10 ^ {12} M_☉ $. فلنبلغ متوسط ​​ذلك 1.2 دولارًا أمريكيًا × 10 ^ {12} دولارًا أمريكيًا.

القوس A * ، الثقب الأسود في مركز مجرتنا ، تبلغ كتلته حوالي 4،000،000M_☉ $. هذا من شأنه أن يجعله فقط ~ 0.0003٪ من المجرة! تشير بعض المصادر إلى أن المادة المظلمة تشكل حوالي 90٪ من كتلة درب التبانة. لذلك تبلغ كتلته حوالي 1.08 دولارًا أمريكيًا × 10 ^ {12} M_☉ $.

إذا أردنا تشريح الباقي ، فسيتعين علينا إجراء تعميمات. من بعض المصادر مثل هذا ، حوالي 75٪ من نجوم MW هي نجوم من النوع M ، و 15٪ من نجوم F-K والباقي 10٪ هم في الغالب نجوم منحطة. مع العلم أن هناك 100 مليار نجم في مجرتنا ، يمكننا أخذ متوسط ​​كتلتها و نوع من استنتج أن 3٪ من كتلة درب التبانة هي من أجسام نجمية.

فيما يتعلق بكتلة الغازات في مجرة ​​درب التبانة ، يوضح هذا المصدر أن كلا من الغاز الذري والغاز الجزيئي سيشكلان بشكل فردي 0.25٪ من كتلة درب التبانة. مجتمعة ، نحصل على 0.5٪. الباقي مدفون في بحر من التناقضات والغموض.

ومع ذلك ، إليك أفضل تحليل يمكنني إجراؤه:

القوس أ *: 0.0003٪ مادة مظلمة: 90٪ أجسام نجمية: 3٪ غازات وسدم: 0.5٪ كل شيء آخر: 6.5٪

مرة أخرى ، من الصعب للغاية تحطيم كتلة مكونات المجرة. هذا هو أفضل ما يمكنك فعله حقًا دون الجمع بين التعميمات الهائلة والرياضيات والمصادر الرديئة.


جزء الكتلة الهيدروكربوني العطري متعدد الحلقات على مقياس 10 قطع في غيوم ماجلان

نقدم خرائط لخصائص الغبار في سحابة ماجلان الصغيرة والكبيرة (SMC ، LMC) من خلال تركيب ملاحظات سبيتزر وهيرشل مع نموذج الغبار Draine & amp Li. نستمد وفرة مكون الحبوب الكربونية الصغيرة (أو الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات PAH). جزء الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات العالمي (جزء كتلة الغبار على شكل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات) أصغر في SMC (٪) منه في LMC (٪). نقيس جزء الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في مراحل الغاز المختلفة (مناطق H2 ، والغاز المتأين خارج مناطق H2 ، والغاز الجزيئي ، والغاز المحايد المنتشر). تظهر مناطق H ii كثقوب مميزة في التوزيع المكاني لجزء الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. في كلتا المجرتين ، يكون جزء الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الوسط المحايد المنتشر أعلى منه في الغاز المتأين ، ولكنه مشابه للغاز الجزيئي. حتى مع شدة مجال الإشعاع المتساوية ، يكون جزء الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الغاز المتأين أقل منه في الغاز المحايد المنتشر. نحن نبحث في دورة حياة الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات كدالة للمعادن بين المجرتين. يتشابه جزء الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات في الوسط المحايد المنتشر في LMC مع ذلك الموجود في مجرة ​​درب التبانة (٪4.6٪) ، بينما يكون أقل بكثير في SMC. تتضمن التفسيرات المعقولة للجزء الأعلى من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الوسط المحايد المنتشر من LMC مقارنةً بـ SMC: إنتاج أكثر فعالية من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات عن طريق تجزئة الحبوب الكبيرة عند ارتفاع نسبة المعدن ، و / أو نمو الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الغاز الجزيئي.


مراجعة انهيار كتلة درب التبانة - علم الفلك

تظهر أسئلة خطيرة عندما يحاول المرء تحديد نسبة تحويل H 2 / CO. هل يمكن قياس هذه النسبة؟ بمجرد قياسه ، هل يمكن اعتباره ثابتًا عالميًا؟ تمت مناقشة هذه الأسئلة الأساسية لأنها تشكل أساس جميع تفسيرات ملاحظات أول أكسيد الكربون من حيث التوزيع الجزيئي في درب التبانة. يستعرض المؤلف نتائج مسوحات ثاني أكسيد الكربون في المجرة: تم إجراء معظمها خلال العقد الماضي. على الرغم من أن تفسير الاستطلاعات المختلفة أدى إلى بعض الجدل في أوائل الثمانينيات ، إلا أنه يمكن الآن رسم صورة أوضح بسبب التخطيط الأكثر شمولاً وكاملة. مع الجمع بين مسوح نصف الكرة الشمالي والجنوبي ، يتم تغطية جزء كبير (≍30٪) من السماء. والنتيجة الرئيسية من هذه الاستطلاعات هي أن توزيعات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون مختلفة تمامًا. تهيمن جزيئات H 2 على ISM المركزي ، بينما الغاز الذري أكثر أهمية في الأجزاء الخارجية من المجرة. على المقاييس الصغيرة ، يكون المكون الجزيئي متكتلًا جدًا وبالتالي قد يكون متتبعًا أفضل للبنية الحلزونية من المكون الذري. علاوة على ذلك ، نظرًا لأنه من المتوقع أن يتحول الوسط البينجمي إلى طور H 2 بكثافة عالية ودرجات حرارة منخفضة ، فإن المكون الجزيئي يوفر الرابط الحرج بين تكوين السحب وتكوين النجوم. يناقش المؤلف الحالة الفيزيائية للمكون الجزيئي: هل يتم توزيعه في السحب ، وما هي الإحصائيات المتعلقة بالطيف الكتلي للسحب ، وعلاقاتها بين الحجم وعرض الخط ، وهل هي مرتبطة بالجاذبية أو مدعومة بالضغط؟ تشير هذه الإحصائيات بشكل أساسي إلى السحب في "الحلقة الجزيئية" ، بين 4 و 8 كيلوبتونات. الغيوم في مركز المجرة مميزة جدًا ، ويتم وصفها بشكل منفصل. ثم تتم معالجة الأجزاء الخارجية من المجرة والتوزيع z لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون: سماكة المستوى وتواء السطح.


مراجعة انهيار كتلة درب التبانة - علم الفلك

أرسل إجابات الاختبار بالبريد الإلكتروني إلى:

[email protected] إذا كنت في علم الفلك 115 ، القسم 2
[email protected] إذا كنت في علم الفلك 115 ، القسم 3
[email protected] إذا كنت في علم الفلك 115 ، القسم 4

كما هو الحال مع الامتحان النصفي ، سيكون هذا الاختبار النهائي كتابًا مفتوحًا وملاحظات مفتوحة. يمكن للطلاب استخدام ملاحظاتهم الخاصة وملاحظات المحاضرات ومحاضرات الفيديو الموجودة على موقع الفصل الدراسي ، ولكن لا يجوز التشاور مع أي مصادر أخرى ولا يجوز مناقشة الامتحان مع الطلاب الآخرين. تحقق من موقع الدورة التدريبية: http://www.physics.sfsu.edu/

chris / astro115 / لملاحظات المحاضرة وجدول القراءة والواجبات المنزلية (الذي يظهر اختياري قراءة).

عدم تقديم الاختبار النهائي بالشكل الصحيح ، قد يؤدي إلى حصولك على صفر الائتمان. يجب أن يكون الاختبار الخاص بك عبارة عن بريد إلكتروني يحتوي على اسمك ورقم هويتك وإجابات على جميع الأسئلة المرقمة. يجب ألا تضع امتحانك في مرفق أو في مستند google. (لسوء الحظ ، غالبًا ما لا يمكن قراءة المرفقات إلكترونيًا.) كل ما عليك فعله هو إرسال بريد إلكتروني إلى العنوان أعلاه. يجب قراءة نص البريد الإلكتروني على النحو التالي:

الاسم: كريس مكارثي
المعرف: 123456789

استمر بهذه الطريقة حتى السؤال الأخير. الرجاء استخدام هذا التنسيق بالضبط ، وليس: "1.) A" ، وليس "1A" ولا "1.A" ولا "1) A". (يتم تصنيف الامتحانات بواسطة برنامج كمبيوتر كتبته ، أريد التأكد من حصولك على كل التقدير الذي تستحقه.)

المواضيع

chris / astro115 / لملاحظات المحاضرة وجدول القراءة والواجبات المنزلية (الذي يظهر اختياري قراءة).


المجرات الجديدة بالجوار

لمعرفة كيف تتناسب مجرة ​​درب التبانة مع الطيف الواسع للمجرات ، يجب على علماء الفلك المسح الكل أنواع المجرات الموجودة ، من مشرق إلى خافت. يمكن تحقيق ذلك & rsquos بسهولة أكبر من خلال البحث عن أقرب المجرات الخاصة بنا ، حيث يمكننا اكتشاف حتى المجرات الأكثر خفوتًا وضعفًا. في السنوات الأخيرة ، أسفر هذا البحث عن انفجار في عدد المجرات المعروفة القريبة.

بدأت صورة أوضح لجيراننا من المجرات في الظهور في عام 1938 ، عندما اتخذ عالم الفلك هارلو شابلي من جامعة هارفارد عن غير قصد الخطوة الأولى نحو هدم فكرة أن مجرة ​​درب التبانة هي مجرة ​​متوسطة. أثناء النظر إلى لوحة فوتوغرافية لكوكبة النحات الجنوبية الغامضة ، لاحظ لطخة خافتة. مجرد بصمة أو عيب آخر ، فكر و [مدش] حتى تظهر لوحة فوتوغرافية ثانية من نفس الكوكبة نفس اللطخة. بعد فترة وجيزة ، وجد لطخة أخرى في كوكبة Fornax المجاورة.

كانت اللطخات في Sculptor و Fornax عبارة عن مجرات من نوع جديد: المجرات الشبحية التي يسميها علماء الفلك الآن الأجسام الكروية القزمية. خافتة ومنتشرة ، مع انتشار نجومها من بعضها البعض ، فإنها لا تظهر بالضبط من خلال التلسكوب. كلاهما من بين أقرب جيراننا من المجرات و [مدشسو] قريبون ، في الواقع ، من أنهم يدورون حول مجرة ​​درب التبانة ، تمامًا كما تدور الأقمار حول كوكب ، مما يجعلها مجرات تابعة لنا. يقع Sculptor Dwarf Spheroidal على بعد 280000 سنة ضوئية من الأرض ، و Fornax Dwarf Spheroidal على بعد 455000 سنة ضوئية. وهم قاتمة. بينما تصدر مجرة ​​درب التبانة 30 مليار ضعف من ضوء الشمس ، ينتج Sculptor فقط 1.8 مليون لمعان شمسي و Fornax فقط 19 مليون.

في العقود التي تلت اكتشاف Shapley & rsquos ، اكتشف علماء الفلك مجرات كروية قزمية إضافية تدور حول مجرة ​​درب التبانة. مع تحسين التكنولوجيا ، كانت الاكتشافات الجديدة أكثر هشاشة وأقل وأقل وضوحًا. شكل كروي قزم تم وضع علامة عليه في عام 1990 في كوكبة Sextans كان مثل المجرة المستضعفة حيث تطلب الأمر جهاز كمبيوتر لاكتشافه. قال مايك إروين ، عالم الفلك في جامعة كامبريدج ، إنه بدون أحد ، لم يكن من الممكن العثور على سيكستانس بأي حال من الأحوال. & ldquoIt & rsquos يكاد يكون من المستحيل العثور عليه بالعين. & rdquo اكتشف الكمبيوتر تركيزًا دقيقًا للنجوم على لوحة فوتوغرافية. جميعهم يسافرون بنفس السرعة ويظهرون على نفس المسافة ، مما يشير إلى أنهم ينتمون إلى نفس المجرة المعتمة ، على بعد 310.000 سنة ضوئية من الأرض.

كانت المجرة Sextans Dwarf Spheroidal هي عاشر مجرة ​​وجدت تدور حول مجرة ​​درب التبانة. وهكذا ، بحلول عام 1990 ، كانت مجرتنا مركزًا لإمبراطورية تضم 11 مجرة ​​معروفة: نفسها ، ثمانية مجرات كروية قزمة ، واثنان من المجرات التابعة الأكبر والأكثر إشراقًا ، سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة.


ظهور المجرات فائقة الخفة

في عام 2005 ، بدأ عدد الأقمار الصناعية المعروفة لمجرة درب التبانة بالارتفاع بعد أن كشفت عمليات البحث في مناطق واسعة من السماء عن نوع جديد من المجرات ، وهو ما يسميه علماء الفلك الأقزام الخافتة للغاية ، حتى أصغر حجمًا وأقل خافتًا من الأجسام الكروية القزمة. يضيف جوش سيمون ، عالم الفلك في مرصد كارنيجي في باسادينا ، كاليفورنيا ، في عام 2019 ، أن إضافة أنظمة باهتة للغاية تزيد من عدد جميع مجرات درب التبانة الفضائية المعروفة إلى أكثر من 50 مجرة. المراجعة السنوية لعلم الفلك والفيزياء الفلكية. معظمهم من الأقزام الخافتة للغاية ، وكلهم أكثر قتامة من مجرة ​​درب التبانة. وفي العام الماضي ، اكتشف سايمون اكتشافًا مفاجئًا يشير إلى أن المزيد من مجرات الأقمار الصناعية تنتظر الكشف عنها.

شاهد مجرات مجرة ​​درب التبانة التي تظهر في الأقمار الصناعية مع مرور الوقت ، وظهورها يمثل عام اكتشافها ، في هذا الفيديو الذي أنشأه مارسيل إس. باولوسكي ، عالم الفلك في معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية في بوتسدام ، ألمانيا. يبدأ المشهد بقرص مجرة ​​درب التبانة (الشكل البيضاوي الأبيض الصغير في المنتصف) لا يحضره سوى أكثر أقمارها الصناعية إضاءة ، سحابة ماجلان الكبيرة (النقطة الزرقاء المسماة LMC) وسحابة ماجلان الصغيرة (النقطة الزرقاء SMC) ، ثم تضيف ببطء ما تسمى الأشكال الكروية القزمة الكلاسيكية (النقاط الزرقاء الأخرى) التي ظهرت للعيان من عام 1938 إلى عام 1994. بعد فترة راحة ، ينفجر الفيديو بعدد كبير من الاكتشافات الحديثة (النقاط الحمراء) وأخيراً مع أحدث الاكتشافات (النقاط الخضراء) ، خافتة للغاية بحيث يتعذر اكتشافها حتى وقت قريب.

الائتمان: MARCEL S. PAWLOWSKI / MARCELPAWLOWSKI.COM

توصل سايمون إلى هذا الاستنتاج بعد رسم خرائط لمواقع المجرات فائقة الخفة في مداراتها حول مجرة ​​درب التبانة. مثلما يدور كل كوكب حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل ، فإن كل قمر صناعي لمجرة درب التبانة يدور حول مركز المجرة في مدار بيضاوي الشكل. ومثلما تتسبب الجاذبية في تحرك الكواكب بشكل أسرع عندما تكون أقرب للشمس ، فإن مجرات الأقمار الصناعية تتسارع عندما تكون أقرب إلى مجرة ​​درب التبانة وتتباطأ في أبعد نقطة لها نتيجة لذلك ، في أي وقت من الأوقات ، يجب أن تظل معظم المجرات الساتلية باقية حول أبعد النقاط في مداراتها.

لكن سايمون وجد شيئًا مختلفًا - فمعظم الأقمار الصناعية القزمة البالغة 17 قمرًا التي حللها كانت قريبة من قمرها قرب نقاط بدلا من ذلك. يقول إن التفسير الأكثر طبيعية هو أن العلماء لا يرون سوى جزء صغير من العدد الأكبر بكثير من المجرات القزمة فائقة الخفة الموجودة هناك ، ومعظمها في نقاطها المدارية البعيدة. لكن نظرًا لأن هذه المجرات الإضافية بعيدة جدًا ويصعب رؤيتها ، فقد استعصت هذه المجرات الإضافية حتى الآن على الاكتشاف ، حسب أسباب سايمون.

يقول فاسيلي بيلوكوروف ، عالم الفلك في جامعة كامبريدج ، والذي اكتشف فريقه العديد من المجرات الجديدة: "على مدى السنوات العشر القادمة أو نحو ذلك ، أعتقد أن عدد المجرات [الفضائية] سيزداد بشكل كبير جدًا". إنه يشك في أن مجرة ​​درب التبانة لديها ما يقرب من 200 حتى أكثر التقديرات تحفظًا تضع الرقم في 100. وهذا يجعل مجرة ​​درب التبانة أكثر بروزًا في المجرة ، في أعلى 1 في المائة ، كما يقول سايمون: 99 في المائة من الكل ستكون المجرات أصغر حجمًا وخافتًا وأقل كتلة - مما يمنح منزلنا المجري علامة A-plus من أي معلم كوني يصنف المجرات. إذا كان إجمالي تعداد القمر الصناعي يصل إلى 200 ، فسنكون من بين أعلى 0.5 بالمائة.

يظهر بالمقياس النسبي الحقيقي: سحابة ماجلان الكبيرة ، ألمع قمر درب التبانة (يسار) توأم درب التبانة يُدعى NGC 6744 في كوكبة بافو (في الوسط) ورسم توضيحي لمجرة أنتليا 2 (على اليمين) ، وهي مجرة ​​ساتلية كبيرة ولكن خافتة. ظهر فقط في 2018.

المصدر: مركب تم إنشاؤه بواسطة V. BELOKUROV ، استنادًا إلى الصور التي كتبها ماركوس وجايل ديفيز وروبرت جيندلر

باختصار ، نحن نعيش في مجرة ​​أكبر بكثير وأكثر إشراقًا وكتلة من معظم المجرات الأخرى في الكون. وفي جميع الاحتمالات ، توجد أيضًا معظم أشكال الحياة الأخرى في الكون ، إن وجدت. وذلك لأن المجرات الصغيرة التي تنتشر في الكون تمتلك عددًا قليلاً جدًا من النجوم التي تحتوي مجرتنا على عدد من النجوم يفوق عدد جميع المجرات التي تدور حولها مجتمعة. لذلك ، من حيث الأعداد الصافية ، إذا كان لكل نجم كوكب واحد يشبه الأرض تمامًا ويعج بالحياة ، فمن المحتمل أن معظم الكائنات الحية في الكون تقطن في مجرة ​​أعلى بكثير من المتوسط.

لذا في المرة القادمة التي تسرع فيها عبر الفضاء بين المجرات في سفينة مجرتك الجديدة تمامًا - مجرد المركبات الفضائية وبالتالي القرن الثالث والعشرون - يمكنك التباهي بأي كائنات فضائية تقابلها خارج مجرة ​​درب التبانة تنحدر من مجرة ​​عملاقة. لكن هناك احتمالات ، كذلك يمكنهم.

كين كروسويل هو عالم فلك ومؤلف حصل على درجة الدكتوراه من جامعة هارفارد لدراسة مجرة ​​درب التبانة. كتابه عن درب التبانة ، كيمياء السماوات، كان أحد المرشحين لجائزة لوس أنجلوس تايمز للكتاب.


أندريا غيز هي أستاذة علم الفلك ومديرة مجموعة مركز المجرات في جامعة كاليفورنيا - لوس أنجلوس في لوس أنجلوس ، كاليفورنيا.

IRA FLATOW: هذا هو علم الجمعة. أنا & # 8217m إيرا فلاتو. إذا تمكنا من مشاهدتها من الخارج ، فستبدو مجرة ​​درب التبانة مثل العديد من المجرات الأخرى ، وهي دوامة جميلة من النجوم الساطعة والغبار والغاز المتوهج. ولكن ما & # 8217s في المركز؟ إذا كانت إجابتك عبارة عن ثقب أسود هائل ، كتلته 4 ملايين شمس ، حسنًا ، ربما سمعت شيئًا عن عمل عالم الفلك في جامعة كاليفورنيا ، أندريا غيز ، الذي ساعد بحثه منذ أكثر من 20 عامًا في تحديد وجود جسم مضغوط غير مرئي في قلب مجرتنا درب التبانة.

يطلق علماء الفلك على هذا الثقب الأسود القوس النجم أ. بعد أن علمنا بوجود ثقب في وسط بحر النجوم ، تساءلنا كيف يمكن أن يساعدنا في فهم تطور مجرتنا وكوننا. تبين أن القوس A-Star يمكن أن يساعدنا حتى في اختبار نظرية النسبية العامة لأينشتاين. لكن لا تأخذ كلامي على محمل الجد ، الدكتور أندريا غيز ، الذي يشارك جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020 عن هذا العمل ، موجود هنا معي اليوم.

أندريا غيز: شكرًا جزيلاً ، إيرا.

إيرا فلاتو: أعدنا إلى التسعينيات. لماذا كان هذا السؤال حول ما & # 8217s في وسط مجرة ​​درب التبانة مثل هذا المتنازع عليه بشدة؟

أندريا غيز: لأنه كان هناك اقتراح بأن الثقوب السوداء الهائلة بشكل لا يصدق ، أو ما نسميه الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، قد تتواجد في مركز المجرات. لذا فإن هذا يعتمد على مفهوم الثقوب السوداء ، الثقوب السوداء الأصغر بكثير ، والتي طالما اقترحت النظريات وجودها كحالة نهائية لكيفية إنهاء النجوم الضخمة لحياتها. وكان لدينا الكثير من أدلة الملاحظة. لكن ما كان يتصاعد كان نشاطًا غير عادي في مركز المجرات. وهكذا بينما لم يكن توقع & # 8217t نظريًا ، كان هناك أدلة رصدية متزايدة على أنه قد يكون هناك ابن عم أكبر بكثير لما نسميه الثقوب السوداء الجماعية العادية.

إيرا فلاتو: ولذا كان عليك أن تخرج وتجد طريقة لجمع الأدلة لذلك ، أليس كذلك؟

أندريا غيز: هذا صحيح. وفي الواقع ، جاءت فكرة هذه الثقوب السوداء الهائلة من مجموعة صغيرة من المجرات في علم الحيوان من المجرات المعروفة باسم نوى المجرات النشطة ، وهذه هي المجرات التي لديها & # 8211 الكثير من النشاط تأتي من مراكزها. ولكن منذ حوالي 50 عامًا ، تم اقتراح أنه ربما تحتوي جميع المجرات على ثقوب سوداء فائقة الكتلة وأن معظم المجرات بها ثقوب سوداء يمكن القول إنها تتبع نظامًا غذائيًا ، لأنه يمكنك & # 8217t رؤية ثقب أسود مباشرة.

إذن ما تراه هو الضوء المرتبط بالكتلة المتساقطة نحو أفق الحدث. وإذا كنت ستطرح هذا السؤال الأكبر حول ما إذا كانت جميع المجرات تحتوي على ثقوب سوداء فائقة الكتلة أم لا ، أو في الواقع ، بشكل أساسي ، هل توجد هذه الثقوب السوداء الهائلة ، فإن مجرتنا هي أفضل مكان للبحث ، ببساطة لأن مركزنا المجرة هي أقرب مركز للمجرة علينا & # 8217ll أن ننظر إليه على الإطلاق. أقرب مجرة ​​تالية هي 100 مرة أبعد.

IRA FLATOW: هل تعتقد أنه يمكننا إيجاد طريقة لمشاهدة مدارات النجوم حول المكان الذي يجب أن يكون فيه هذا الثقب الأسود والحصول على بعض التأكيد ، أليس كذلك؟

أندريا غيز: هذا صحيح. لذا فإن السؤال هو ، كيف تثبت أن هناك & # 8217s ثقب أسود هائل في وسط المجرة؟ والتحدي هو الحصول على تأكيد مباشر. ولذا فإن ما فعلناه هو النظر في كيفية تأثير الثقب الأسود على الأشياء من حوله. لذلك تدور النجوم حول مركز المجرة لنفس السبب الذي يجعل الكواكب تدور حول الشمس. إنه تأثير الجاذبية لكل ما بداخله.

إذن ما تتعلمه من المدارات هو مقدار الكتلة الموجودة داخل مدار النجم الذي قمت بقياسه & # 8217. لتوضيح أن هناك & # 8217s الكثير من الكتلة داخل حجم صغير ، المفتاح هو العثور على النجوم القريبة من قلب المجرة قدر الإمكان. وهذا ما دفعني للرغبة في العمل في مرصد كيك. إذن Keck هو أكبر تلسكوب في العالم. هي & # 8217s مملوكة من قبل جامعة كاليفورنيا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وتقع في هاواي.

وإذا كان لديك تلسكوب كبير ، من حيث المبدأ ، يمكنك الحصول على صور مفصلة للغاية ، والتي من شأنها أن تسمح لك برؤية النجوم في قلب المجرة. لكن التحدي يكمن في التأثيرات الضبابية للغلاف الجوي للأرض ، والتي تجعل الصور مشوشة وليست حادة. لذا فقد أمضيت العشرين عامًا الماضية من مسيرتي المهنية ، أو حتى أكثر من ذلك ، في العمل على تقنيات تتغلب على الآثار الضبابية للغلاف الجوي للأرض حتى تتمكن من الحصول على هذه الصور شديدة الوضوح ثم تتبع وقياس كيفية تحرك هذه النجوم . لذا فإن هذه النجوم وحركات # 8217 تعطينا الدليل النهائي على وجود ثقب أسود فائق الكتلة.

IRA FLATOW: هل تشعر بأنك مبرر بعد 20 عامًا من البحث عن كل هذه البيانات؟

أندريا غيز: حسنًا. في الواقع ، أنا أفعل المزيد لأنه ، في الواقع ، تم رفض اقتراحي الأول لاستخدام التلسكوب لأن الناس لم يعتقدوا أن تقنيتنا ستنجح ، وحتى لو فعلت ذلك ، فلن نرى النجوم ، وحتى إذا استطعنا أن نراهم يتحركون & # 8217t. لذلك كما هو الحال في كثير من الأحيان مع العلم ، عادة ما يكون هناك الكثير من الرافضين. لذلك من الرائع أن يكون هذا العمل مثمرًا للغاية ، وفي الواقع ، بطريقة لم نكن نتخيلها عندما بدأنا هذا المشروع لأول مرة. في الواقع ، عندما اقترحته لأول مرة ، اعتقدت أنه سيكون مشروعًا مدته ثلاث سنوات فقط ، واتضح أنه أقوى بكثير مما كنت أتخيل. لقد واصلنا إجراء اختبارات أكثر قوة من أي وقت مضى لما & # 8217s في قلب مجرتنا.

IRA FLATOW: الآن ، تشارك هذا النصف من جائزة نوبل مع الدكتور رينهارد جينزل من ألمانيا ومعهد ماكس بلانك الشهير # 8217. ما الذي فعلتهما بشكل مختلف؟ في الواقع ، هل كنتم نوعًا ما من المنافسين في هذا؟

أندريا غيز: بالتأكيد. لقد كنا منافسين على مدى العقدين الماضيين ، لكنها كانت منافسة مثمرة حقًا. من الصعب جدًا إجراء هذه القياسات ، لذلك هناك قيمة هائلة في وجود مجموعتين تثبتان بشكل مستقل أن ما توصلنا إليه هو حقيقي. ومن الصحيح أيضًا أنه لا يوجد شيء مثل المنافسة الصغيرة لتحفيزك والعمل الجاد.

وقد بحثت المجموعتان باستمرار بعناية ، وتفحصتا عمل بعضهما البعض ، لذا فإن المجموعة الأخرى ستعثر دائمًا على أخطائك. وأعتقد أن الجمال الحقيقي للاستقلال هو أنه يسمح باستقلالية التفكير. ترتبط هذه القياسات بتقنيات لم يتم استخدامها من قبل ونُهج هذه القياسات من حيث المنهجيات التي كان يجب تطويرها أيضًا.

لذا أعتقد أن وجود المجموعتين يفكران بشكل مستقل ، سمح بمزيد من الإبداع ، على الرغم من أننا بالطبع نتعلم باستمرار عن عمل بعضنا البعض & # 8217s. لذلك بينما نقوم دائمًا بنشر أفكارنا في نقاط مختلفة والذهاب إلى المؤتمرات ، لذلك هناك سقالات للتفاهم والاستعارة من الفريق الآخر. لكن يجب أن أقول أن هناك & # 8217s شيء كان & # 8217s بنّاء للغاية حول فريقين يعملان في هذا من وجهات نظر مختلفة.

إيرا فلاتو: كما تعلم ، بالطبع ، لا تُمنح جائزة نوبل إلا لثلاثة أفراد كحد أقصى. لكن كما تقول ، هناك فرق كاملة من الناس تعمل على هذه الأشياء.

أندريا غيز: بالتأكيد. لذلك أنا محظوظ حقًا للعمل مع فريق من الأشخاص. لقد كان فريقًا من ثلاثة في البداية ، والآن لدي تعاون أقوده والذي يضم حوالي 30 شخصًا أساسيًا. وهذا & # 8217s ببساطة لأن & # 8211

أندريا غيز: حسنًا ، يبدو الأمر كذلك & # 8217s مثل إدارة شركة صغيرة ، وأنا & # 8217m & # 8211

IRA FLATOW: هذه & # 8217s الكثير من البيتزا ، أليس كذلك & # 8217t ، في وقت متأخر من الليل؟

أندريا غيز: إنه & # 8217s الكثير من البيتزا. وهو & # 8217s مجرد متعة لأنه ، بالطبع ، كل شخص يجلب خبراته الخاصة أو الطلاب يجلبون وجهة نظرهم وأسئلتهم الخاصة. ومع استمرار هذا المشروع ، أصبح أكثر ثراءً وثراءً. لقد تقدمت التكنولوجيا بطريقة سمحت لنا في الواقع ليس فقط بالإجابة على السؤال الأصلي الذي كنا نحاول الوصول إليه ، بل قدمت لنا بالفعل أسئلة أكثر من الإجابات.

على سبيل المثال ، نتوقع أن الثقوب السوداء تخلق بيئة شديدة التطرف من حولها. لديهم قوى مد قوية. وهذا يعني أنك إذا سقطت في أقدام الثقب الأسود أولاً ، فإن قدمك ستواجه جاذبية أعلى بكثير من جاذبية رأسك.

لذا فإن توقع هذه البيئة القاسية هو أنه لا ينبغي أن يحدث تكوين نجمي بالقرب من الثقب الأسود ، لأن تكوين النجوم يتطلب بيئة لطيفة جدًا من شأنها أن تسمح بانهيار الغيوم ، ومن المتوقع أن تتمزق هذه السحب الهشة. ومع ذلك ، فإن الجزء المهيمن من السكان الذي يمكننا رؤيته هم النجوم الشابة. لذلك أحب أن أسمي هذا تناقض الشباب & # 8211 كيف نحصل على تشكل النجوم يحدث بالقرب من ثقب أسود؟

مثال آخر على ذلك هو أننا نتوقع أنه يجب أن يكون هناك الكثير من النجوم القديمة المحيطة بالثقب الأسود. تتفاعل النجوم القديمة ، بحكم حقيقة أنها كانت موجودة منذ فترة طويلة جدًا ، مع البيئة ويجب أن تغرق في اتجاه أضخم جسم في النظام ، مما يعني أن الثقوب السوداء يجب أن تكون محاطة بمجموعة سكانية من النجوم القديمة. ومع ذلك ، هناك & # 8217s في الواقع ندرة في النجوم القديمة ، لذلك هناك سؤال ، أين النجوم القديمة؟

ثم الأخير ، وربما المفضل لدي ، هو مجموعة من الأجسام التي يتم تشويهها بشكل مرتب لأنها تقترب من الثقب الأسود. لذلك هذا مذهل إلى حد ما ، بالنظر إلى المسافة التي ننظر إليها ، حيث يمكننا في الواقع رؤية تطور هذه الأجسام وهي تقترب من الثقب الأسود ، ويتمددون بعيدًا ، ثم يصبحون أكثر إحكاما كلما ابتعدوا. ويجب أن تكون هذه الأجسام أكبر بحوالي 100 مرة من أي شيء توقعناه في مركز المجرة. إذن ما هي هذه الأشياء في العالم التي يتم تمزيقها بشكل مرتب؟ إذن فقط ثلاثة أمثلة.

إيرا فلاتو: نعم ، يبدو أن لدينا الكثير من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها حول الثقوب السوداء. وأريد أن أسألك آخر & # 8211 & # 8217m سعيد لوجودي هنا ، لأنني كنت أقرأ مؤخرًا عن إحدى النظريات وهي أن الثقوب السوداء المتبقية من الانفجار العظيم يمكن أن تكون مصدر المادة المظلمة التي نحن عليها موجودة في المجرات الآن بعد أن أصبحنا لا نعرف ما هي مكوناته. ما هو رأيك في ذلك؟

أندريا غيز: حسنًا ، هناك سؤال مثير للاهتمام يتعلق بالمادة المظلمة ، وهناك أمران يمكنك سؤالهما عن بقايا المادة المظلمة من العملية الأصلية لتشكيل المجرات. اليوم ، نعتقد أن التفكير السائد في مجال الفيزياء الفلكية هو أن المادة المظلمة ربما تكون في شكل جسيمات أولية ، بدلاً من الثقوب السوداء الكبيرة. ولكن لا يزال هناك جدل يحيط به.

لكن التفكير السائد يدور حول فكرة الجسيمات. لكن من الصحيح أن الثقب الأسود ، الثقب الأسود المركزي ، يجب أن يكون محاطًا ببحر من هذه الجسيمات المظلمة. وفي الواقع ، فإن أحد الأشياء الأخرى التي نحاول التحقق منها هو اكتشاف ما إذا كان بإمكاننا اكتشاف وجود المادة المظلمة المحيطة بالثقب الأسود ، لأن هذه الجسيمات ، مثل النجوم القديمة ، يجب أن تكون مكتظة بالسكان حول ثقب أسود.

IRA FLATOW: هذا رائع. دعونا نتحدث عن النسبية. خلص بحثك الذي يبحث في حركة نجم واحد حول هذا الثقب الأسود إلى أن نظرية أينشتاين العامة للنسبية تفسرها بشكل أفضل من نيوتن. هل هذا مشابه لعطارد يدور حول الشمس؟

ANDREA GHEZ: إنه مرتبط بمعنى أن أفكار أينشتاين تتنبأ بهذا الاختلاط بين المكان والزمان. وهناك بصمات مختلفة لذلك على الأشياء التي تمر عبر هذه البيئة. ما تم اختباره بالفعل في البداية كان تأثير هذا الاختلاط على كيفية انتقال الفوتونات أو جزيئات الضوء من الجسم أو SO-2 ، نجمي المفضل ، إلينا. وهذه الفوتونات في الواقع يجب أن تفقد الطاقة من أجل الزحف خارج مجال الجاذبية القوي للثقب الأسود.

لذلك كان هذا ما تم اختباره في البداية. والآن ما نلاحقه جميعًا هو ما يعرف بالموكب ، وهو ما رأيناه مع دوران عطارد حول الشمس. وبالطبع ، ما نبحث عنه هو كيف تتصرف الجاذبية حول ثقب أسود فائق الكتلة؟

هذا مثير للاهتمام بشكل خاص ، لأن الثقوب السوداء ، إلى حد ما ، تمثل انهيار فهمنا للفيزياء ، حقيقة أننا لا نعرف كيف نجعل مجال النسبية العامة ، وهو ما اشتهر به أينشتاين ، واصفاً الجاذبية ، نعمل مع مجال ميكانيكا الكم ، مجال الأشياء الصغيرة جدًا. وبالطبع الثقوب السوداء كلاهما. لذا فإن ما نبحث عنه أثناء بحثنا في كيفية عمل الجاذبية حول هذه الأجسام هو في الحقيقة دليل على هذا الانهيار ، لأن هذا هو حقًا الطريقة & # 8211 نحن نفترض أن هذا هو الطريق إلى الأمام لفهم ، في النهاية ، كيف الجاذبية يمكن أن تتحد مع ميكانيكا الكم.

IRA FLATOW: أنا & # 8217m Ira Flatow ، وهذا هو Science Friday من WNYC Studios. لقد ذكرت عملك في مرصد Keck في Hawaii & # 8217s في Mauna Kea ، والذي قاطعه سكان هاواي الأصليون احتجاجًا على بناء التلسكوب البالغ طوله 30 مترًا. في ذلك الوقت ، أقرت بأن الوقت الضائع لا يمكن تعويضه لبحثك ، ولكن أيضًا يجب احترام ثقافة الجبل وأهميته الروحية. لقد تحدثنا في الماضي إلى سكان هاواي الأصليين الذين & # 8217d يرغبون في الحصول على مزيد من السيادة في حل هذا الصراع. هل ترى طريقة للمضي قدما في هذا؟

أندريا غيز: أفعل ذلك. وأعتقد أنه من المهم للغاية أن تكون لدينا هذه المحادثات الصعبة. بمعنى من المعاني ، يبدو الأمر أشبه بالمناقشة التي أجريناها منذ لحظة حول المنافسة. إن وجود وجهتي نظر متباينتين هو في النهاية طريقة لإيجاد حل أكثر إبداعًا. لذلك أعتقد أنني قادم من هذا المنصب الذي استمر 20 عامًا من المنافسة ورؤية ذلك للوصول إلى علوم أفضل ، ما آمل في النهاية هو وجود تعاون أفضل بين المجتمع العلمي وسكان هاواي الأصليين سيساعدنا في الوصول إلى حل مناسب للجميع الإنسانية.

إيرا فلاتو: هل تعتقد أن الجمهور يفهم هذا؟ هل تعتقد أنهم يفهمون ما يحدث مع الثقوب السوداء وعملك؟

أندريا غيز: أعتقد أن الثقوب السوداء ساحرة للجمهور. لسبب ما ، على عكس الكثير من الفيزياء ، فإن الثقوب السوداء تأسر خيال الناس. أعني ، بالطبع ، أعتقد أنه ساعده الخيال العلمي ، حيث يلعب الناس بكل أنواع مفهوم السفر إلى الفضاء. لكن أعني ، أن أحد الأشياء التي أحبها حقًا في العمل في هذا المجال هو أنه يمكنك التقاط ذلك الخطاف الذي يمتلكه الناس أو هذا الفضول حول الثقوب السوداء.

إيرا فلاتو: إذن إلى أين تتجه من هنا؟ لقد فزت & # 8217 بجائزة نوبل ، ما & # 8217s التالية على جدول أعمالك؟

أندريا غيز: أوه ، يا إلهي ، إنها تعمل في مجال العلوم. بالنسبة لي ، لم يفعل & # 8217s هذا & # 8211 هو & # 8217s لا يتعلق بالفوز بالجائزة ، ولكن بالأحرى حول الاستكشاف العلمي. لذلك هناك الكثير من الأشياء التي يتعين علينا القيام بها فيما يتعلق بفهم الجاذبية وفهم الدور الفيزيائي الفلكي الذي تلعبه الثقوب السوداء. وبعد ذلك ، وبصراحة تامة ، العمل من خلال هذه القضايا المرتبطة بالتلسكوب الذي يبلغ طوله 30 مترًا ، والتي تعتبر معقدة ، فهي شائكة ، وبمعنى ما تحتاج إلى أشخاص يتمتعون ، ولا أعرف ، بختم الموافقة العلمية يمكن اعتبارها قادة.

إيرا فلاتو: حسنًا ، هذا مكان جيد لإنهائه. آمل أن يأتي كل شيء ، دكتور غيز. شكرًا لك على الوقت الذي قضيته معنا اليوم ، وتهنئة مرة أخرى لك ولجميع موظفيك.

أندريا غيز: شكرًا جزيلاً. شكرا لك ايرا.

IRA FLATOW: Dr. Andrea Ghez is a Professor of Astronomy at the University of California in Los Angeles, where she also directs their Galactic Center Research Group.


From groups to clusters: gas processing and galaxy evolution

The environment in which a galaxy lives plays a key role in driving its evolution. As the most tenuously bound component of galaxies, neutral atomic hydrogen (HI) is a valuable tracer of both the interaction history of a galaxy with its environment and a measure of its future star formation potential. As galaxies move from the low-density field to high-density clusters, they lose their gas and star formation is quenched, but how exactly this happens is still poorly understood. In fact, perhaps most galaxies spend a large fraction of their life in the intermediate-density group environment where the signatures of galaxy evolution are more subtle and widely varied. In this talk I will present what my work on both wide-area HI surveys and individual observations have revealed about galaxy evolution, from the low mass group environment to the outskirts of massive galaxy clusters. Statistical studies of the HI provide insight on not only the gas processing and ongoing evolution within galaxy groups, but also the growth of large-scale structure. In addition, I'll present the first of the next generation of HI surveys, Apertif, which is observing 3500 square degrees at 14 times the spatial resolution of previous HI surveys and better HI mass sensitivity. Apertif will allows us to resolve and take the inventory, for the first time, of the physical mechanisms that remove gas from galaxies, across the full range of galaxy environments from poor groups to galaxy clusters.


Could The Milky Way Be More Massive Than Andromeda?

The Milky Way, as we know it today, hasn't changed much in billions of years, and neither has . [+] Andromeda. For a long time, we thought that Andromeda was larger, more massive, and contained far more stars than we did. But new observations have changed the story now, we're not so sure.

The Milky Way is home to the Sun, our Solar System, and hundreds of billions of stars beyond that. Yet unlike all the other galaxies out there — in our Local Group and in the Universe beyond — we have no good way to view our own galaxy from our position within it. As a result, the full extent of our galaxy, including its total size, mass, matter content, and number of stars, remains mysterious to modern astronomers.

We've long looked at the galaxies surrounding our local neighborhood in space and compared ourselves to them. Although there may be more than 60 galaxies present within the Local Group, two of them dominate in every way imaginable: ourselves and Andromeda. We are the two largest, most massive galaxies around, with more stars than all the others combined. But which one is bigger? Long thought to be Andromeda, we're now finding out the Milky Way might have a chance at being number one.

Our Local Group of galaxies is dominated by Andromeda and the Milky Way, but we still don't know . [+] which one dominates in terms of gravitation. While Andromeda appears to be larger in physical extent and have more stars, it may yet be less massive than we are.

It might strike you as a tremendous failing on the part of astronomers that we haven't yet learned how big, massive, or full of stars our own galaxy is, but it shouldn't surprise you. Think about it from another point of view: imagine you were looking out at a room of people, and you wanted to determine what everyone's eye color was.

It seems like the easiest experiment of all. All you'd have to do is get close enough to everyone in the room to see what color their eyes were, and you'd know. You'd likely know the eye color of everyone close to you right away, and through use of a tool — a camera, a pair of binoculars, a telescope, etc. — you could determine the eye color of everyone within your view. There'd only be one person in the room who'd give you trouble: yourself.

When you look out at a crowd of people, you can clearly determine their eye color if they're close . [+] enough to you simply by looking. Without being able to look at them directly, you'd have to rely on other options such as a photograph, reflection, or another observer's data.

We have two ways of determining our own eye color from within our own bodies.

  1. We can shift our perspective outside of our own bodies. Either by asking another person in the room or by taking a selfie, we can learn what the results are and gain the missing data point of our own eye color.
  2. We can find an accurate-enough reflection, and learn what our eye color is from this light-echo we're observing.

For our own bodies, this is easy enough. Many trustworthy external observers exist camera technology is advanced, accurate, and ubiquitous reflective surfaces like mirrors, glass, or even bodies of water are abundant. When we're not in isolation, and live in a world with the right tools, it's an observation that's easy to make.

When you look at your reflection in a mirror, that's the simplest way to determine your own eye . [+] color. If no reflective surfaces were available, and no cameras were available. and no one else could observe you, you might never devise a method to know the answer.

But what if the right tools weren't readily available to you? What if there was no one else outside of your own body that you could contact and whose observations you could rely on? What if there were no reflections of your own face that you could look at and view yourself to determine your eye color? And what if there was no way to take an indelible image of yourself (e.g., a photograph), enabling you to view your likeness?

It's a hard problem. Being embedded within your own body means there's no good way to take the critical observations yourself without the outside world around you cooperating. Well, being embedded within the Milky Way means that even our best views of our own, home galaxy from within it have fundamental limitations. We might be able to measure the motions and positions of billions of stars, but there's still so much that's obscure.

A map of star density in the Milky Way and surrounding sky, clearly showing the Milky Way, large and . [+] small Magellanic Clouds, and others. But measuring the stars of the Milky Way itself is challenging, as living within the Milky Way renders us unable to view all the stars and their motions inside. All told, the Milky Way contains some 200-400 billion stars over its disk-like extent, with the Sun located some 25,000 light years from the center.

Being located in the plane of the Milky Way, 25,000 light-years from the galactic center, means that there are a number of things we cannot view optically.

  1. Most of the stars in the galaxy, since the dust in the plane of the Milky Way (or other structures, like nebulae or stars) obscures it.
  2. The bulk shapes that are traced out we still argue about the number and size of the spiral arms, the presence or absence of arm spurs, the age and extent of the central bar, etc.
  3. The number and location of recent supernovae and supernova remnants, since the far side of the galaxy cannot easily be seen.
  4. And the transverse motions of the stars as they move around the galaxy because we're located in it, measuring bulk rotational motion as a function of galactic radius is challenging.

This four-panel view shows the Milky Way's central region in four different wavelengths of light, . [+] with the longer (submillimeter) wavelengths at top, going through the far-and-near infrared (2nd and 3rd) and ending in a visible-light view of the Milky Way. Note that the dust lanes and foreground stars obscure the center in visible light, but not so much in the infrared.

ESO/ATLASGAL consortium/NASA/GLIMPSE consortium/VVV Survey/ESA/Planck/D. Minniti/S. Guisard Acknowledgement: Ignacio Toledo, Martin Kornmesser

Multi-wavelength views are helping, as infrared light of various wavelengths is more transparent to the dust, and large-scale sky mapping observatories from both the ground and in space — particularly ESA's Gaia mission — are helping us understand the full extent of the physical properties of our galaxy.

Andromeda, on the other hand, is very close by at just a little over 2 million light-years distant. It is the largest galaxy beyond the Milky Way in terms of angular size, or the amount of space it takes up on the sky. We have engaged in a number of spectacular observing campaigns of Andromeda, most notably PHAT: the Panchromatic Hubble Andromeda Treasury, which measured and characterized the stars and dust across nearly half of our giant cosmic neighbor.

A Mosaic of the 117 million resolved stars, plus many more unresolved ones, in the disk of the . [+] Andromeda galaxy. Only a portion of the central bulge was imaged, but the density of stars in that region is unparalleled anywhere else in the Local Group. These measurements have helped scientists characterize the stars and mass present within the Andromeda Galaxy to greater precisions than ever before.

NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams, L.C. Johnson (University of Washington), the PHAT team, and R. Gendler

When we hold these two galaxies up against one another, comparing our own Milky Way to Andromeda, we find there are some stark differences that suggest Andromeda is the more dominant of the two.

  • When we count the number of stars, the (infrared) Spitzer Space Telescope showed that Andromeda has approximately 1 trillion stars inside it, compared to a much smaller number with much larger uncertainties — between 200 billion and 400 billion — for the Milky Way.
  • In terms of physical extent, the Andromeda Galaxy's disk diameter is well-measured, and spans 220,000 light-years across. For comparison, the diameter of the Milky Way's disk has long been thought to be only about half that: around 100,000 light-years.
  • And in terms of the stars present, the Andromeda galaxy's stars are much older, and its star-formation rate is much lower: only about 20-30% that of the Milky Way.

Six of the most spectacular star clusters in Andromeda. The brilliant red star in the fifth image is . [+] actually a foreground star in the Milky Way. These star clusters represent some of the newest stars found by the Panchromatic Hubble Andromeda Treasury, allowing us to characterize star-formation rates and history of Andromeda overall.

NASA, ESA, and Z. Levay (STScI) Science Credit: NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams, L.C. Johnson (University of Washington), and the PHAT team

So you'd probably think, if you went and measured the mass of these two galaxies, you'd find that Andromeda would be far greater in mass than the Milky Way. But this isn't the case at all.

You see, the best way to measure galactic mass is by using the stars and globular clusters found distributed far away from the galactic center or disk: in the galaxy's halo. Doing this for a galaxy like Andromeda is fascinating and educational, teaching us that the massive halo extends for approximately a million light-years in all directions, and contains a large amount of mass in this halo as well, in terms of both gas and dark matter. Although there are large uncertainties, the total mass estimates of Andromeda range from about 800 billion solar masses up to 1.5 trillion solar masses. These estimates are so different because they're arrived at by using different techniques, which poses an interesting puzzle at present.

This diagram shows how scientists determined the size of the halo of the Andromeda galaxy: by . [+] looking at absorption features from distant quasars, whose light either did or did not pass through the halo surrounding Andromeda. Where the halo is present, its gas absorbs some of the quasar light and darkens it across a very small wavelength range. By measuring the tiny dip in brightness at that specific range, scientists could tell how much gas is between us and each quasar.

ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وأ.فييلد (STScI)

By measuring the motions of globular clusters within our own Milky Way, however, we don't have to rely only on the radial (along our line-of-sight) measurement, but can obtain transverse (moving perpendicular to our line-of-sight) motions as well. A combination of new data from the Gaia mission and the Hubble Space Telescope has given us a total of 46 globular clusters with distances reaching as far as 130,000 light-years from Earth, and was able to pin down the Milky Way's mass more accurately than ever before.

The Gaia data alone indicates a mass of 1.3 trillion solar masses, while the combined Gaia/Hubble data (where Hubble captures the more distant globular clusters) yields a mass of 1.54 trillion solar masses, with an uncertainty of less than 100 billion solar masses.

A map of the nearest globular clusters surrounding the Milky Way's center. The globular clusters . [+] closest to the galactic center have a higher metal content than the ones on the outskirts, but measuring the 3D motions of these clusters enables us to infer how much mass is present, total, throughout the Milky Way.

William E. Harris / McMaster U., and Larry McNish / RASC Calgary

In other words, even though the stars tell a different story, the overall mass shows that the Milky Way is likely as massive as the most massive estimates for Andromeda. If the radio observations of Andromeda is correct, our galaxy may even be nearly twice as massive as Andromeda.

What's even more interesting is that another recent study, published last year to very little fanfare, indicates that the extent of the Milky Way's disk may be much larger than previously estimated: more like 170,000 light-years in diameter, rather than 100,000 light-years. Summing it all up, it looks like the Milky Way may be larger in extent and more massive in nature than we realized, while Andromeda may be more diffuse, spread-out, and less massive than we previously suspected.

Located just outside the Big Dipper, the objects M81 and M82 have often been used as an analogy for . [+] Andromeda and the Milky Way. While Andromeda still has more stars, it's possible that the Milky Way is nearly as large, nearly as luminous, and may even be more massive. More data is needed to know for certain.

For a very long time, our observations of Andromeda and the Milky Way seemed to indicate that we were second to Andromeda in pretty much every way as far as our local neighborhood was concerned. But the real thing that's changing is our measurements are improving, and we're learning just how difficult it is to accurately measure total mass values even in our own backyard. We're understanding and quantifying our uncertainties, and are realizing just how significant they are.

There are stellar streams, ancient and recent gravitational interactions, and unknown initial conditions and past histories for every galaxy in question. When we measure these stars and clusters, we are only measuring velocities, yet to understand total mass, we want to measure accelerations, and that's where the difficulty lies. It's very much possible that our Milky Way is as massive or even more massive than Andromeda. As always, it will take more and better science to uncover the final answer.


It Would Take 200,000 Years at Light Speed to Cross the Milky Way

The disk of our home galaxy – the Milky Way – is bigger than we previously thought. A new study shows it would take 200,000 years for a spaceship traveling at the speed of light to go across the entire galaxy.

Researchers made the find after analyzing the abundances of metals (heavy elements) in stars, also known as their metallicities. When looking beyond the previously assumed boundary of the Milky Way's disk, scientists were surprised to see stars with compositions resembling those of disk stars. [Amazing Photos of Our Milky Way Galaxy]

"We have shown that there is an appreciable fraction of stars with higher metallicity, characteristic of disc stars, further out than the previously assumed limit on the radius of the galaxy disc," study co-author Carlos Allende, a researcher at Astrophysics Institute of the Canary Islands (Instituto de Astrofisica de Canarias, said in a statement.

The new study estimates the size of the Milky Way's disk at 200,000 light-years across. Past studies have suggested the Milky Way is between 100,000 light-years and 160,000 light-years across. (One light-year is the distance light travels in a year, about 6 trillion miles or 10 trillion kilometers.)

To put the find in perspective with the location of our own sun, astronomers said the newly found disk stars are about three times farther from the galaxy center than the sun. It's possible there could be even more disk stars about four times farther away, the team added in the statement.

Researchers made the find after analyzing survey data from the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) and the Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST), which collect the spectra of stars. A star's spectrum is the breakdown of its light into different colors. By analyzing the pattern of colors, scientists learn what elements are present within the star.

It's not the first time scientists have revised a galaxy's parameters. A recent study of the Andromeda galaxy revealed that the celestial body is actually about the same mass as the Milky Way, instead of larger. This affects predictions of the two galaxies' motions as they head for an inevitable crash in 4 billion years.

The new study was published in the journal Astronomy & Astrophysics and led by Martin Lopez-Corredoira, a researcher at IAC.


شاهد الفيديو: Getallen 3F: Delen door een breuk (كانون الثاني 2023).