gov-civil-vilareal.ptWat is de massa van de Melkweg?
>Het vreemde aan astronomie is dat een van de moeilijkste dingen in het hele universum om te begrijpen het Melkwegstelsel is.
Het is alsof je veel weet over je buurt, de nabijgelegen stad en zelfs je staat, maar niet echt veel weet over je eigen huis.
Om eerlijk te zijn, het is alsof je je huis probeert te begrijpen, maar je kast niet mag verlaten. We bevinden ons in de Melkweg, ongeveer halverwege het centrum, en alles wat we erover leren, leren we hier. Het goede nieuws is dat wij mensen echt heel slim zijn.
Wij hebben telescopen uitgevonden! En we ontdekten hoe we de melkweg op verschillende manieren konden observeren, en we leerden dat het een platte schijf is met spiraalarmen, die een bolle bol van sterren omgeeft, rond een kern met maar liefst een groot zwart gat in het centrum. Er is ook een halo van sterren rondom het hele ding. We hebben zelfs behoorlijke cijfers over hoe groot elk onderdeel is, en zelfs de massa voor het meeste ervan.
hoe te reageren op een ex die contact met u opneemt
De meeste… maar niet alle . De schijf, de uitstulping en de kern zijn allemaal gemaakt van wat we normale materie noemen, atomen en elektronen en protonen en neutronen en dat soort dingen. Door de jaren heen hebben we de massa van deze componenten kunnen bepalen, vooral omdat we ze kunnen zien en meten.
Maar die halo is een probleem. Het bevat ook normale materie, meestal in de vorm van sterren, maar het feit is dat het merendeel bestaat uit donkere materie , dingen die we niet kunnen zien en alleen kunnen afleiden.
Het goede nieuws is dat donkere materie nog steeds materie is, en dat betekent: massa- , en Dat betekent dat het zwaartekracht heeft. En dat betekent (misschien krijg ik er te veel, dat betekent hier diep, maar dat is de laatste) dat we de massa kunnen bepalen door hoe de zwaartekracht andere dingen erin beïnvloedt.
En er zijn dingen in de halo die we kunnen zien, namelijk bolvormige sterrenhopen. Door gegevens te combineren van de Hubble-ruimtetelescoop met nieuwe metingen met behulp van het fenomenale Gaia-observatorium, astronomen hebben nu de massa van de halo van de Melkweg ontdekt : Het is 1,54 biljoen maal de massa van de zon.
Dat is veel. Het is een groot sterrenstelsel! Maar het plezier is binnen hoe hebben ze dit gedaan .
De meest actuele kaart van de Melkweg wordt getoond in de afbeelding van een kunstenaar. De zon staat direct onder het galactische centrum, vlakbij de Orion Spur. De armen van de Scutum-Centaurus zwaaien naar rechts en naar boven en gaan achter het midden naar de andere kant. De waargenomen maser bevindt zich bijna recht tegenover de zon vanuit het centrum in de S-C-arm, op 65.000 lichtjaar afstand. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Gekwetst (SSC/Caltech)
keer terug naar de naaktheid van de blauwe lagune
Een voorbeeld: in ons zonnestelsel is de zon de meest overweldigende massa. Als je meet hoe snel een planeet om de zon draait, gecombineerd met zijn afstand, kun je de massa van de zon bepalen (omdat de baansnelheid van de planeet wordt bepaald door de zwaartekracht van de zon, die afhankelijk is van zijn massa).
Het is ingewikkelder voor de melkweg, waar de massa meer verspreid is, maar het principe is hetzelfde. Isaac Newton toonde aan dat de zwaartekracht die je voelt van een object de totale massa is tussen jij en het. Het maakt niet uit of de zon een piepklein punt is of de baan van de planeet vult, de zwaartekracht die door de planeet wordt gevoeld is hetzelfde. Alleen het massa-interieur van de baan van de planeet is van belang.
Dat geldt dus ook voor de Melkweg. Als je de massa van de Melkweg wilt weten, moet je een heel ver in een baan om de aarde draaiend object zien en vervolgens de snelheid ervan rond de melkweg meten om alle galactische massa binnen zijn baan te berekenen. Dit is best moeilijk, want een object op tienduizenden lichtjaren afstand kan schreeuwen door de ruimte, maar het is zo ver weg dat de schijnbare beweging klein is.
Maar: we hebben hele goede telescopen. En die beweging is soms te meten.
De spectaculaire bolvormige sterrenhoop NGC 1466. Credit: ESA / Hubble & NASA
Binnenkomen bolvormige sterrenhopen . Dit zijn verzamelingen van honderdduizenden of miljoenen sterren die bij elkaar worden gehouden door hun eigen zwaartekracht, en ze zien eruit als fonkelende bijen die rond een bijenkorf cirkelen. De Melkweg heeft minstens 157 van deze clusters, die allemaal rond het galactische centrum draaien. Velen zijn dichtbij, en hebben dus niet veel zin om de massa van de melkweg te krijgen (hoe verder weg, hoe meer er door de baan wordt ingesloten, dus hoe beter), maar nogal wat zijn inderdaad erg ver weg.
Het observatorium Gaia van de European Space Agency is ontworpen om naar meer dan een miljard sterren in onze melkweg te kijken en hun positie, kleuren en beweging te bepalen. Het discrimineert niet; het kijkt naar elke ster die het kan, en veel daarvan zijn bolvormig. Dat betekent dat we de beweging aan de hemel hebben van veel van deze clusters. Gecombineerd met zorgvuldige metingen van hun licht om hun Doppler-shift te krijgen , dat geeft ons een driedimensionale snelheid van die clusters!
424 engel nummer liefde tweelingvlam
Een geanimeerde afbeelding die de beweging toont van de bolvormige sterrenhoop NGC 5466 (links) gezien door Hubble Space Telescope gedurende tien jaar. De close-up (rechts) toont de sterren die bewegen als een groep, waarbij veel verder weg gelegen sterrenstelsels op de achtergrond stationair lijken. Credit: NASA, ESA en S.T. Sohn en J. DePasquale (STScI)
De astronomen die dit werk deden, gebruikten 34 van de 75 door Gaia gemeten clusters die pasten bij wat ze nodig hadden, en ze varieerden in afstand van 6.500 tot bijna 70.000 lichtjaar van het galactische centrum. Ze deden dit ook met clusters die nog verder weg waren (tot bijna 130.000 lichtjaar), gemeten door Hubble. Dat voegde 16 meer toe aan hun totaal.
Ze waren in staat om alles te krijgen wat ze nodig hadden om vervolgens de massa van de melkweg te berekenen. Het is echter nog steeds niet gemakkelijk! De binnenste clusters die Gaia zag, waren bijvoorbeeld talrijker, en dus kregen ze betere statistieken bij zich, maar ze zijn niet ver genoeg om de totale massa van de melkweg te krijgen; de galactische halo strekt zich langs hen uit en ze kunnen de massa ervan niet meten. De Hubble-clusters hielpen, maar het waren er minder, dus de statistieken waren wat lastiger (hoewel ze verschillende schattingen van de totale massa kregen met behulp van de twee verschillende clusterpopulaties, vielen de twee getallen binnen de statistische onzekerheid van elkaar, wat betekent dat ze zijn statistisch niet te onderscheiden).
Een simulatie van het Melkwegstelsel omringd door bolvormige clusters, met behulp van actuele positiegegevens. Credit: ESA / Hubble, NASA, L. Road, M.Kormesser
Uiteindelijk moesten ze voorbij deze clusters extrapoleren gezien wat we weten over de vorm en grootte van de halo, maar opnieuw waren de cijfers die ze kregen consistent. Om eerlijk te zijn, wat ze kregen was 1,54 biljoen keer de massa van de zon, met een onzekerheid van +0,75 biljoen en -0,44 biljoen... dus het kan tussen de 0,79 en 2,29 biljoen liggen.
Dit plaatst de Melkweg tussen de grote sterrenstelsels in het heelal (wat we wisten). Velen zijn groter, maar de meeste zijn veel kleiner.
hoe ik de leeftijdsclassificatie van je moeder heb ontmoet
Dus waarom dit doen? Maakt het uit wat onze totale massa is?
Ja! De massa van onze melkweg is bijvoorbeeld belangrijk voor het begrijpen van de satellieten die eromheen draaien. Er is enige discussie over het gedrag van de twee grootste, de Grote en de Kleine Magelhaense Wolken. Zullen ze uiteindelijk botsen? Draaien ze echt om ons heen of passeren ze gewoon? Onze massa speelt daar een rol in.
Illustratie van een kosmisch treinwrak: de botsing tussen Melkweg en Andromeda, over vier miljard jaar. Credit: NASA, ESA, Z. Levay en R. van der Marel (STScI), T. Hallas en A. Mellinger
Uiteindelijk zal het Andromeda-sterrenstelsel op ons botsen ( in ongeveer 4,6 miljard jaar ). Hoe dat gebeurt, hangt sterk af van onze massa. De massabepaling van de Melkweg vertelt ons ook over de structuur van onze melkweg, en zelfs hoe deze inspeelt op de grotere schaalstructuur van het heelal. En het vertelt ons ook, eenvoudig genoeg, is onze melkweg typisch? Zijn we in sommige opzichten zoals andere sterrenstelsels, en in andere anders? We gebruiken onze lokale omgeving als een sjabloon om te begrijpen wat erachter ligt - of het nu ons huis is in een buurt met honderden anderen of onze melkweg tussen biljoenen.
Het is een beetje parochiaal, zeker, maar het is een goede plek om te beginnen. En, zoals we keer op keer hebben ontdekt, heeft het universum een manier om onze aanvankelijke kijk op de wereld aan te passen, onze vooroordelen te verminderen en onze waardering voor diversiteit in de kosmos te versterken.
Ik heb altijd het gevoel gehad dat, ondanks de koude en onverschillige houding van het universum in het algemeen, dat een diepgaande les is die ik in mijn eigen leven kan gebruiken. Misschien kan jij dat ook.
