Ein internationales Großprojekt auf dem Gebiet der Astronomie verändert das Verständnis der Struktur unserer Galaxie.
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts baute William Parsons ein für diese Zeit gigantisches Teleskop (der Durchmesser des Spiegels betrug 183 Zentimeter). Damit beobachtete und skizzierte er einen Sternhaufen mit zwei Spiralarmen, den wir jetzt Whirlpool Galaxy (M51) nennen. Es wird angenommen, dass es die erste Spiralgalaxie ist, die von Astronomen entdeckt wurde. Aber dies wird jetzt betrachtet, dann war überhaupt nicht klar, was es war - ein Teil unserer Galaxie oder ein unabhängiges Objekt. Die Debatte über dieses Thema dauerte fast hundert Jahre, bis ein anderer berühmter Astronom, Edwin Hubble, ihnen ein Ende setzte und bewies, dass sich der Mahlstrom weit hinter der Milchstraße befindet. Somit wurde die Idee, dass die Milchstraße das gesamte Universum ist, endgültig abgelehnt .
Ferner fanden Astronomen heraus, dass wir in einer Galaxie eines ähnlichen Typs leben - Spirale (dies ist im Allgemeinen einer der beiden Haupttypen von Galaxien, der zweite ist elliptisch). Darüber hinaus können selbst Galaxien des gleichen Typs wie der Whirlpool und unsere spürbare Unterschiede in ihrer Struktur aufweisen. Lange Zeit glaubte man, dass diese Galaxie ein viel engeres Analogon zur Milchstraße ist.
Diese benachbarte Galaxie NGC 1300 ist eine Sternspirale mit einem Balken über 100.000 Lichtjahre Durchmesser.
Zwar stellten sich Fragen nach der Anzahl der Arme in unserer Galaxie. Wenn wir von den Bildern ausgehen, die vor zehn Jahren vom Spitzer-Weltraumteleskop aufgenommen wurden, stellt sich heraus, dass es zwei davon gibt. Und Beobachtungen im Funkbereich von atomarem Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die in den Spiralarmen anderer Galaxien konzentriert sind, zeigen, dass es vier Arme gibt.
Kürzlich hat ein internationales Team von Astronomen versucht, die Milchstraße von innen abzubilden, wodurch wir zum ersten Mal ein genaues Modell ihrer Struktur erstellen können. Dies wurde durch die parallele Ausführung mehrerer großer wissenschaftlicher Programme mit modernsten Funk- und optischen Teleskopen sowie durch Daten möglich, die im Verlauf früherer Beobachtungen gesammelt wurden.
Die beiden Hauptprobleme, mit denen Astronomen im Verlauf dieser Arbeit konfrontiert waren, sind Distanz und Staub. Einerseits ist die Milchstraße sehr groß, das Licht der Sterne vom anderen Ende fliegt 50.000 Jahre lang auf uns zu. Und in solchen Entfernungen ist es oft sehr schwierig zu verstehen, welcher der beiden Sterne neben unserem Himmel näher bei uns und welcher weiter entfernt ist (was Sie wissen müssen, um ein genaues dreidimensionales Modell zu erstellen). Und als ob das nicht genug wäre, ist der interstellare Raum mit einer großen Menge Staub gefüllt, der viele entfernte Objekte (im optischen Bereich) von einem Beobachter von der Erde verdeckt.
Sie versuchen , diese Probleme mit Hilfe von Radioteleskopen zu lösen - Radiowellen passieren leicht den Staub und ermöglichen es, die gesamte Scheibe der Galaxie zu erkunden und eine Karte ihrer Struktur zu erstellen.
Jetzt laufen zwei solcher Programme parallel. Die erste - VERA ("Radioastrometrische Forschung mit Funkinterferometern mit ultralanger Basis") verwendete in Japan vier Radioteleskope. Die zweite, die BeSSeL-Umfrage (The Bar And Spiral Structure Legacy), verwendet ein extra langes Basisantennenarray, das aus zehn Teleskopen besteht und einen Großteil der westlichen Hemisphäre von Hawaii und Neuengland bis Santa-Cruz auf den US-amerikanischen Jungferninseln abdeckt . Da Teleskope fast so groß sind wie der Durchmesser der Erde, können diese Arrays eine viel größere Winkelauflösung bieten als jedes andere Teleskop, das bei jeder Wellenlänge arbeitet.
Junge, massive Sterne wären optimale Kandidaten für Kartierungszwecke. Sie ionisieren das Gas um sie herum, wodurch es blau leuchtet, und werden so zu Leuchtfeuern, um den Spiralarm zu verfolgen. Aus den oben genannten Gründen ist es sehr schwierig, diese Objekte in der gesamten Milchstraße zu beobachten. Es ist jedoch möglich, die Funkemission von Wasser- und Methylalkoholmolekülen aufzuzeichnen, die sich in unmittelbarer Nähe solcher Regionen ionisierten Gases befinden. Welches ist, was Astronomen tun. Infolgedessen gelang es ihnen, die Entfernung von bis zu 200 jungen heißen Sternen in verschiedenen Teilen unserer Galaxie mithilfe der Parallaxenmethode zu messen. Die erhaltenen Daten deckten etwa ein Drittel der Milchstraße ab und ermöglichten die Identifizierung von vier Armen in der Struktur der Galaxie.
Dieselbe Karte zeigt auch, dass sich die Sonne sehr nahe am fünften Objekt befindet, dem lokalen Arm, der ein isoliertes Fragment des Spiralarms zu sein scheint (und nicht nur eine feine Struktur innerhalb eines der Arme, wie zuvor angenommen). .
Basierend auf dem resultierenden Modell schätzten die Autoren die Entfernung von der Sonne zum Zentrum der Galaxie auf 8150 ± 150 Parsec (oder 26,6 Tausend Lichtjahre). Dies ist weniger als der von der Internationalen Astronomischen Union im Jahr 2010 empfohlene Wert von 8,5 Tausend Parsec . Ihren Berechnungen zufolge stellte sich heraus, dass sich die Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von 236 km / s dreht und sich die Sonne alle 212 Millionen Jahre um das Zentrum der Milchstraße dreht.
Dieses Modell ermöglichte es auch, den Ort des Sonnensystems in der Galaxie genauer zu bestimmen. Die Tatsache, dass dieser Teil flach und ziemlich dünn ist, ist seit langem bekannt. Die Frage nach dem Standort der Sonne relativ zu dieser Ebene bleibt jedoch umstritten. Der vorherige Konsens war, dass es 82 Lichtjahre vom Zentrum dieser Ebene entfernt ist, das neue Modell reduziert diesen Abstand um den Faktor vier. Nun stellt sich heraus, dass die Sonne fast ausschließlich in der Mittelebene der Galaxienscheibe liegt, jedoch weit von ihrem Zentrum entfernt, in einem Abstand von zwei Dritteln ihres Radius .
Trotz der Menge der erhaltenen Daten geben die Autoren der Studie zu, dass es weit mehr Fragen als Antworten gibt. Zum Beispiel, wie Spiralarme im Allgemeinen aussehen. Oder wie genau ist das Alter der Milchstraße und kann es überhaupt festgestellt werden (nach der modernen Kosmologie war der Prozess der Bildung von Galaxien allmählich und erstreckte sich über Milliarden von Jahren, Protogalaxien verschmolzen und trennten sich wieder, so ist es nicht klar, was als Ausgangspunkt zu nehmen ist).
Der nächste Schritt zur weiteren Verfeinerung der 3D-Karte der Milchstraße wird mit der Implementierung von zwei neuen Mega-Sensing-Projekten beginnen - den Square Kilometer Array-Radioteleskopsystemen in Afrika und dem SuperLarge Antenna Array der nächsten Generation in Nordamerika .
Adaptiert von Scientific American