Mælkevejens struktur

I tusinder af år, folk har undret sig over mælkestriben, der strækker sig over hele himmelhvælvingen. I den moderne æra, Galileo Galilei opdagede, at denne Mælkevej består af utallige stjerner. Imidlertid, det var først i det 20. århundrede, at det lykkedes astronomer at tyde dens form og dens sande natur.

"Min tredje observation vedrører Mælkevejens natur (...) Uanset hvilken del af den man målretter med teleskopet, man finder et stort antal stjerner, hvoraf flere er ret store og meget iøjnefaldende; endnu, antallet af små stjerner er absolut uudgrundeligt." Disse ord blev skrevet i 1610 af en mand, der med sit selvkonstruerede teleskop studerede ukendte lande, der ikke var af denne verden. Det var dette værk, der skaffede ham en plads i historien:Galileo Galilei .

Landet, som han beskrev, er bogstaveligt talt ude af denne verden, og dokumentet bærer titlen Sidereus Nuncius ("Starry Messenger"). I det, den italienske matematiker og astronom præsenterer sine observationer af Jupiters satellitter, jordens måne og også Mælkevejen. Indtil da, deres natur var forblevet et mysterium, og havde frem for alt været genstand for mytologi. Den græske naturfilosof Demokrit havde allerede i det 5. århundrede f.Kr. hævdet, at den diffust glødende stribe på himlen – kendt af de afrikanske !Kung-buskmænd som "nattens rygrad" – bestod af utallige svage stjerner.

Slibesten i himmelhvælvingen

Efter opdagelsen af ​​Galilei, imidlertid, Der ville gå næsten 150 år, før denne himmelske struktur igen ville blive genstand for videnskabelig undersøgelse. Thomas Wright fra County Durham mente, at stjerner var arrangeret i et fladt område, der ligner en slibesten, som strakte sig over hele himlen. For ham, Mælkevejen var intet andet end projektionen af ​​denne slibesten. Den tyske filosof Immanuel Kant greb denne teori - og kom meget tæt på at opdage sandheden.

I hans General Natural History and Theory of the Heavens, udgivet i 1755, han forklarede Mælkevejen som et udvidet og meget fortyndet lag af stjerner. Solen, Jorden og alle de andre planeter var en del af dette lag – men ikke i dets centrum. Afhængigt af sigtelinjen, langs lagets plan eller lodret ud af det, vi ville se forskellige antal stjerner.

Men hvordan skulle astronomerne finde ud af, om den tilsyneladende udsigt over Mælkevejen på himlen afspejlede dens faktiske rumlige struktur? Stjernestatistikker udtænkt i slutningen af ​​det 18. århundrede af Friedrich Wilhelm Herschel lovede en løsning:Herschel registrerede koordinaterne og lysstyrken af ​​alle de stjerner, som han kunne se gennem sit teleskop.

Imidlertid, tilsagnet mislykkedes:bortset fra upålideligheden af ​​disse målinger – f.eks. selvom det var muligt at bestemme stjernernes tilsyneladende lysstyrke, det var umuligt at bestemme deres absolutte lysstyrke og dermed deres afstand – der var også et grundlæggende problem:Mælkevejen er fyldt med interstellart stof, gas- og støvskyer, der absorberer lyset fra stjernerne. Dette slører udsynet til den centrale region og gør det umuligt at se den overordnede struktur. Af denne grund, stjernestatistikker kan aldrig omfatte systemet som helhed, men kun området omkring solen op til en radius på omkring 10, 000 lysår. Gennembruddet kom først i midten af ​​det 20. århundrede, da astronomer lærte at se på himlen med andre øjne ved hjælp af radioteleskoper.

Et kig gennem gardiner af støv

Brint er det mest almindelige grundstof i universet. Som en del af interstellart stof, neutral brint (H1) fylder rummet mellem stjernerne, og fylder dermed også Mælkevejen. Dette betyder, at fordelingen af ​​skyer af brintgas sporer formen af ​​hele systemet, svarende til den måde, hvorpå knogler former menneskekroppen.

Men hvordan kan disse kosmiske "knogler" gøres synlige? Svaret er givet af nanouniverset:i grundtilstanden af ​​brint, atomkernens spinretning og elektronen, der kredser om den, er antiparallelle. Hvis to brintatomer støder sammen, kernens og elektronens spinretning kan vendes for at ende parallelt med hinanden – og efter en vis tid, de vender tilbage til deres grundlæggende antiparallelle tilstand.

Denne proces frigiver energi, som udstråles som en elektromagnetisk bølge. Denne linje ligger i radioområdet af det elektromagnetiske spektrum. På trods af den ekstremt lave tæthed af interstellart stof, atomer kolliderer konstant, hvilket får H 1 områderne til at gløde i lyset af denne brintlinje.

Denne stråling trænger næsten uhindret igennem støvgardinerne og kan opfanges af radioteleskoper. Takket være dette nye vindue ind i universet, astronomer har været i stand til at opdage Mælkevejens spiralstruktur. Imidlertid, i 1970'erne, forskere fandt ud af, at brint alene ikke var tilstrækkeligt som en indikator for galaksens morfologi, fordi for eksempel, den er mindre koncentreret i spiralarmene end forventet. Eftersøgningen begyndte på ny.

Arme i bevægelse

Den vigtigste indikator viste sig at være skyer af interstellare molekyler; de udsender stråling i lyset af kulilte (CO). Nu var det så småt ved at blive muligt at forfine Mælkevejens portræt. Derfor, galaksen (fra det græske ord gala:mælk) er et bøjet hjul, 100, 000 lysår i diameter og med en tykkelse på kun 5, 000 lysår. Hjulnavet med sit sorte hul er omgivet af en sfærisk bule af stjerner med en indlejret cigarformet struktur – en slags stang.

Omkring 15, 000 lysår fra centrum, en ring strækker sig, som også består af støv- og gasskyer, samt stjerner. Galaksen er karakteriseret ved flere arme. De fleste af dem bærer navnene på de stjernestjernebilleder, som vi observerer dem i:Skytten og Perseus-armene, Norma og Scutum-Crux armene, 3-Kiloparsec-armene og Cygnus-armen.

Vores solsystem er placeret i Orion Arm, 26, 000 lysår fra centrum og næsten på hovedplanet. Systemet, som indeholder omkring 200 milliarder sole, er omgivet af en sfærisk glorie, der indeholder tusindvis af kugleformede stjernehobe og et sfærisk område bestående af meget tyndt brintplasma. Hele galaksen roterer, med objekter tættere på midten, der roterer hurtigere, og dem længere fra midten roterer langsommere. Kurven for denne differentielle rotation viser uregelmæssigheder, der ikke kan forklares med synlig masse alene.

Her, det er sandsynligt, at usynligt mørkt stof spiller en rolle. Og astronomerne står over for endnu et problem:på trods af rotationen, spiralarmene slapper ikke af, men har bevaret deres form i milliarder af år. En forklaring på dette er chokbølger, der breder sig gennem hele systemet og komprimerer sagen i spiralarmene som en trafikprop på motorvejen. Forskere undrer sig stadig over, hvad der forårsager disse tæthedsbølger.