Milchstraße

Milchstraße
Beobachtungsdaten (J2000 Epoche)
Konstellation	Schütze
Rechte Aufstieg	17h 45m 40.0409s[1]
Deklination	–29 ° 00 '28,118' '[1]
Distanz	25,6–27,1 Kly (7,86–8,32 kpc)[2][3]
Eigenschaften
Typ	SB, SBC oder SB (RS) BC[4][5] (Barred Spiral Galaxy)
Masse	(0,8–1,5)×1012[6][7][8][9] M☉
Anzahl der Sterne	100–400 Milliarden
Größe	Sternscheibe: 185 ± 15 kly [10][11] Dunkle Materie Halo: 1,9 ± 0,4Mly (580 ± 120KPC)[12][13]

Das Milchstraße^[a] ist der Galaxis das schließt unsere ein Sonnensystem, mit dem Namen, der das Aussehen der Galaxie von beschreibt Erde: Eine verschwommene Lichtbande in der Nachthimmel aus Sternen gebildet, die nicht individuell durch die unterschieden werden können Nakedauge. Der Begriff Milchstraße ist eine Übersetzung der Latein via lactea, von dem griechisch γαλακτικός κύκλος (galaktikos kýklos), was "milchigkreis" bedeutet.^[20][21][22] Aus der Erde erscheint die Milchstraße als Band, weil seine scheibenförmige Struktur von innen angesehen wird. Galileo Galilei Zuerst löste die Lichtbande 1610 mit seinem Teleskop in Einzelsterne auf. Bis in die frühen 1920er Jahre dachten die meisten Astronomen, dass die Milchstraße alle Sterne in der enthielt Universum.^[23] Nach 1920 Tolle Debatte zwischen den Astronomen Harlow Shapley und Heber Curtis,^[24] Beobachtungen von Edwin Hubble zeigte, dass die Milchstraße nur eine von vielen Galaxien ist.

Die Milchstraße ist a Barred Spiral Galaxy mit einem geschätzten sichtbaren Durchmesser von 100.000 bis 200.000 Lichtjahre, aber nur etwa 1000 helle Jahre dick an den Spiralarmen (mehr bei der Ausbuchtung). Jüngste Simulationen deuten darauf hin, dass a Dunkle Materie Der Bereich, der auch einige sichtbare Sterne enthält, kann sich bis zu einem Durchmesser von fast 2 Millionen Lichtjahren erstrecken.^[12][13] Die Milchstraße hat mehrere Satellitengalaxien und ist Teil der Lokale Gruppe von Galaxien, die Teil der sind Jungfrau Supercluster, was selbst ein Bestandteil der ist Laniakea Supercluster.^[25][26]

Es wird geschätzt, dass es 100–400 Milliarden enthält Sterne^[27][28] und zumindest diese Anzahl von Planeten.^[29][30] Das Sonnensystem befindet sich in einem Radius von etwa 27.000 Lichtjahren von der Galaktisches Zentrum,^[3] am inneren Rand der Orion Arm, eine der spiralförmigen Konzentrationen von Gas und Staub. Die Sterne in den innersten 10.000 Lichtjahren bilden a Ausbuchtung und eine oder mehrere Balken, die von der Ausbuchtung ausstrahlen. Das galaktische Zentrum ist eine intensive Funkquelle, die als bekannt ist Schütze a*, a supermassives Schwarzes Loch von 4,100 (± 0,034) Millionen Sonnenmassen.^[31][32] Sterne und Gase in einer Vielzahl von Entfernungen aus der Galaktischen Zentrum -Umlaufbahn bei ca. 220 Kilometern pro Sekunde. Die konstante Rotationsgeschwindigkeit scheint den Gesetzen von zu widersprechen Keplerianische Dynamik und schlägt das vor (ungefähr 90%)^[33][34] des Masse der Milchstraße ist für Teleskope unsichtbar, weder emittieren noch absorbierend elektromagnetische Strahlung. Diese Vermutungsmasse wurde bezeichnet "Dunkle Materie".^[35] Die Rotationsperiode beträgt etwa 240 Millionen Jahre im Radius der Sonne.^[17]

Die milchige Weise insgesamt bewegt sich eine Geschwindigkeit von ungefähr 600 km pro Sekunde in Bezug auf extragalaktische Referenzrahmen. Die ältesten Sterne auf Milchstraße sind fast so alt wie das Universum selbst und werden daher wahrscheinlich kurz danach gebildet Finsteres Mittelalter des Urknall.^[36] Am 12. Mai 2022 kündigten die Astronomen zum ersten Mal das Bild von an Schütze a*, das supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße Galaxie.^[37]

Etymologie und Mythologie

The Origin of the Milky Way (c. 1575–1580) durch Tintoretto

In dem Babylonisch episches Gedicht Enūma ElišDie Milchstraße entsteht aus dem abgetrennten Schwanz des ursprünglichen Salzwassers Drachin Tiamat, in den Himmel Marduk, der babylonische Nationalgott, nachdem er sie getötet hatte.^[38][39] Diese Geschichte wurde einst angenommen, dass er auf einem älteren basiert wurde Sumerianer Version, in der Tiamat stattdessen von getötet wird Enlil von Nippur,^[40][41] Es wird jedoch angenommen, dass er nur eine Erfindung babylonischer Propagandisten ist, mit der Absicht, Marduk als überlegen gegenüber den sumerischen Gottheiten zu zeigen.^[41]

Im griechische Mythologie, Zeus Legt seinen Sohn von einer sterblichen Frau geboren, dem Kind Herakles, an HeraDie Brust, während sie schläft, damit das Baby ihre göttliche Milch trinkt und somit unsterblich wird. Hera wacht beim Stillen auf und merkt dann, dass sie ein unbekanntes Baby pflegt: Sie schiebt das Baby weg, einige ihrer Milch verschüttet und produziert die Lichtbande, die als Milchstraße bekannt ist. In einer anderen griechischen Geschichte werden die verlassenen Heracles von gegeben Athena Zu Hera zum Füttern, aber Heracles 'Kraft, führt Athena dazu, ihn vor Schmerzen aus ihrer Brust zu reißen.^[42][43][44]

Llys dôn (buchstäblich "der Gerichtshof von Anziehen") ist das traditionelle Walisisch Name für die Konstellation Cassiopeia. Mindestens drei von Dôns Kindern haben auch astronomische Assoziationen: Caer Gwydion ("Die Festung von Gwydion") ist der traditionelle walisische Name für die Milchstraße,^[45][46] und Caer Arianrhod ("die Festung von Arianrhod") die Konstellation von sein Corona borealis.^[47][48]

In der westlichen Kultur leitet sich der Name "Milky Way" aus seinem Aussehen als dunkler ungelöster "milchiger" leuchtender Band ab, die sich über den Nachthimmel brühen. Der Begriff ist eine Übersetzung der Klassisches Latein Via Lactea, wiederum abgeleitet von der Hellenistischer Griechisch γαλαξίας, kurz für γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos), was "milchigkreis" bedeutet. Das Altgriechisch γαλαξίας (galaxias) - von der Wurzel γαλακτ-,, γάλα ("Milch") + -ίας (Bildung von Adjektiven) - ist auch die Wurzel der "Galaxie", der Name für unsere und später alle solche Sammlungen von Sternen.^{[20][49][50][51]}

Die Milchstraße oder "Milchkreis" war nur einer von 11 "Kreisen", die die Griechen am Himmel identifizierten, andere waren die Tierkreis, das Meridian, das Horizont, das Äquator, das Tropen von Krebs und Steinbock, Arktis und Antarktische Kreise, und zwei Colure Kreise durch beide Pole.^[52]

Ein Blick auf die Milchstrecke in Richtung der Konstellation Schütze (einschließlich der Galaktisches Zentrum), wie aus einer dunklen Stelle mit wenig aus gesehen wird Lichtverschmutzung (das Schwarze Felswüste, Nevada), das helle Objekt oben rechts ist Jupiter, direkt darüber Antares

Aussehen

Die Milchstraße ist von der Erde als dunstiges weißes Lichtband sichtbar, etwa 30 ° breit, wodurch sich die Wälder aus Nachthimmel.^[53] In Nachthimmel beobachten, obwohl alle individuellen nackten Auge Sterne Am gesamten Himmel sind Teil der Milchstraße, der Begriff "Milchstraße" ist auf diese Lichtbande beschränkt.^[54][55] Das Licht stammt aus der Ansammlung von ungelöst Sterne und anderes Material in Richtung der Galaktische Ebene. Hellere Regionen rund um das Band erscheinen als weiche visuelle Patches, die als als bekannt sind Sternwolken. Das auffälligste von diesen ist das Große Schütze Sternwolke, ein Teil der Zentral Ausbuchtung der Galaxie.^[56] Dunkle Regionen innerhalb der Band, wie die Toller Riss und die Koalsack, sind Bereiche, in denen Interstellarer Staub Blockiert Licht von entfernten Sternen. Der Bereich des Himmels, den die Milchstraße verdeckt, heißt das Vermeidungszone.^[57]

Die Milchstraße hat relativ niedrig Oberflächenhelligkeit. Seine Sichtbarkeit kann durch Hintergrundlicht stark reduziert werden, wie z. Lichtverschmutzung oder Mondlicht. Der Himmel muss dunkler sein als ungefähr 20,2 Größe pro Quadratbogensekunde, damit die Milchstufe sichtbar ist.^[58] Es sollte sichtbar sein, wenn die Grenzgröße ist ungefähr +5.1 oder besser und zeigt bei +6,1 viel Detail.^[59] Dies erschwert die milchige Weise aus hell beleuchteten städtischen oder vorstädtischen Gebieten, aber sehr prominent, wenn sie gesehen werden ländliche Gebiete Wenn der Mond unter dem Horizont ist.^[b] Karten der künstlichen Nachthimmelhelligkeit zeigen, dass mehr als ein Drittel der Erdbevölkerung aufgrund der leichten Verschmutzung die Milchstraße von ihren Häusern nicht sehen kann.^[60]

Wie von der Erde betrachtet, die sichtbare Region der Milchstraße Galaktische Ebene nimmt einen Bereich des Himmels ein, der 30 enthält Konstellationen.^[c] Das Galaktisches Zentrum liegt in Richtung von Schütze, wo die Milchstraße am hellsten ist. Von Schütze scheint die dunstige Gruppe des weißen Lichts an die zu gehen Galaktisches Antizentrum in Ariga. Die Band setzt dann den Rest des Weges um den Himmel zurück, zurück nach Schütze und teilt den Himmel in zwei ungefähr gleich Hemisphäre.

Die galaktische Ebene neigt um etwa 60 ° zum Ekliptik (die Ebene von Erdumlaufbahn). Im Verhältnis zu Himmelsäquator, es geht bis nach der Konstellation von Cassiopeia und bis nach Süden wie die Konstellation von Kern, was auf die hohe Neigung der Erde hinweist Äquatorebene und die Ebene der Ekliptik, relativ zur galaktischen Ebene. Der Nord -Galaktikpol befindet sich bei Rechte Aufstieg 12^h 49^m, Deklination +27,4 ° (B1950) nahe β Comae Berenicesund der South Galactic Pole ist in der Nähe α -Bildhauerei. Aufgrund dieser hohen Neigung kann der milchige Way -Bogen je nach Zeit und Jahr relativ niedrig oder relativ hoch am Himmel erscheint. Für Beobachter aus Breiten von ungefähr 65 ° nördlich bis 65 ° Süd geht die Milchstraße vorbei direkt über uns zweimal am Tag.

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  Die Milchstraße, die sich bei einer hohen Neigung über die krümmen Nachthimmel, (Dies zusammengesetzt Panorama wurde aufgenommen bei Paranal Observatory in Nordchile) ist das helle Objekt Jupiter in der Konstellation Schütze, und die Magellanische Wolken kann links gesehen werden; Galaktischer Norden ist unten nach unten

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  Die Milchstraße, die bei verschiedenen Wellenlängen betrachtet wurde

Astronomische Geschichte

Die Form der Milchstraße, die von den Stern abgeleitet wurde von William Herschel 1785; Das Sonnensystem wurde in der Nähe der Mitte angenommen

Im Meteorologica, Aristoteles (384–322 v. Chr.) Gibt an, dass die Griechische Philosophen Anaxagoras (c.500–428 v. Chr.) Und Demokrit (460–370 v. Chr.) Schlug vor, dass der Milchstraße das Leuchten der Sterne ist, die aufgrund des Schattens der Erde nicht direkt sichtbar sind, während andere Sterne ihr Licht von der Sonne empfangen (aber ihr Glühen durch Sonnenstrahlen verdeckt).^[61] Aristoteles selbst glaubte, dass die Milchstraße Teil der oberen Atmosphäre der Erde (zusammen mit den Sternen) war und dass es sich um ein Nebenprodukt von Sternen brannten, das aufgrund seiner äußersten Lage in der Atmosphäre nicht auflöste schöner Kreis).^[62][63] Das Neoplatonist Philosoph Olympiodorus der jünger (c.495–570 ANZEIGE) kritisierte diese Ansicht und argumentierte, dass, wenn die Milchstraße wäre Sublunary, es sollte zu unterschiedlichen Zeiten und Orten auf der Erde anders erscheinen und es sollte haben Parallaxe, was es nicht tut. Seiner Ansicht nach ist die Milchstraße himmlisch. Diese Idee würde später in der einflussreich sein Islamische Welt.^[64]

Das persisch Astronom Al-Biruni (973–1048) schlugen vor, dass die Milchstraße "eine Sammlung von unzähligen Fragmenten der Natur von ist nebulös Sterne".^[65] Das Andalusischer Astronom Avempace (d 1138) schlugen vor, die milchige Methode aus vielen Sternen zu bestehen, scheint aber aufgrund der Wirkung von ein kontinuierliches Bild zu sein Brechung in der Erdatmosphäre unter Berufung auf seine Beobachtung von a Verbindung von Jupiter und Mars im Jahr 1106 oder 1107 als Beweis.^[63] Der persische Astronom Nasir al-din al-tusi (1201–1274) in seinem Tadhkira schrieb: "Die Milchstraße, d. H. Die Galaxie, besteht aus einer sehr großen Anzahl kleiner, eng geklusterer Sterne, die aufgrund ihrer Konzentration und Kleinheit bewölkte Flecken zu sein scheinen. Aus diesem Grund wurde es verglichen, mit Milch in Farbe. "^[66] Ibn Qayyim al-Jawziyya (1292–1350) schlugen vor, dass die Milchstraße "eine Vielzahl von winzigen Sternen ist, die im Bereich der Fixsterne zusammengepackt sind" und dass diese Sterne größer sind als Planeten.^[67]

Der Beweis der Milchstraße, bestehend aus vielen Sternen, kam 1610, als Galileo Galilei verwendet a Teleskop Die Milchstraße zu studieren und festzustellen, dass es sich aus einer großen Anzahl schwacher Sterne zusammensetzt.^[68][69] In einer Abhandlung im Jahr 1755, Immanuel Kantauf frühere Arbeiten durch Thomas Wright,^[70] spekuliert (richtig), dass die Milchstraße ein rotierender Körper einer großen Anzahl von Sternen sein könnte, die von zusammengehalten werden können Gravitationskräfte Ähnlich wie das Sonnensystem, aber auf viel größeren Maßstäben.^[71] Die daraus resultierende Scheibe der Sterne würde aus unserer Sicht in der Scheibe als Band am Himmel gesehen werden. Wright und Kant vermuteten auch, dass einige der Nebel In dem Nachthimmel sichtbar könnte sich selbst "Galaxien" selbst, ähnlich wie unser eigenes, sein. Kant bezog sich sowohl auf die Milchstraße als auch die "extragalaktischen Nebel" als "Inseluniversen", ein Begriff, der bis in die 1930er Jahre noch aktuell ist.^[72][73][74]

Der erste Versuch, die Form der Milchstraße und die Position der Sonne darin zu beschreiben, wurde von durchgeführt William Herschel 1785 durch sorgfältiges Zählen der Anzahl der Sterne in verschiedenen Regionen des sichtbaren Himmels. Er produzierte ein Diagramm der Form der Milchstraße mit dem Sonnensystem in der Nähe des Zentrums.^[75]

1845, Lord Rosse konstruierte ein neues Teleskop und war in der Lage, zwischen elliptischen und spiralförmigen Nebeln zu unterscheiden. Er schaffte es auch, individuelle Punktquellen in einigen dieser Nebel zu erkennen, was Kants frühere Vermutung Glaubwürdigkeit verleiht.^[76][77]

Foto des "Great Andromeda Nebula" aus dem Jahr 1899, der später als das identifiziert wurde Andromeda Galaxy

Im Jahr 1904 studieren Sie die richtige Bewegungen von Sternen, Jacobus Kapteyn berichteten, dass diese nicht zufällig waren, wie in dieser Zeit glaubte; Sterne konnten in zwei Ströme unterteilt werden, die sich in fast entgegengesetzte Richtungen bewegen.^[78] Später wurde erkannt, dass Kapteyns Daten der erste Beweis für die Rotation unserer Galaxie waren.^[79] was letztendlich zur Feststellung einer galaktischen Rotation durch führte Bertil Lindblad und Jan Oort.

Im Jahr 1917, Heber Curtis hatte die Nova beobachtet S Andromedae innerhalb der Großer Andromeda Nebula (Messierer Objekt 31). Als er den fotografischen Datensatz suchte, fand er 11 weitere Novae. Curtis bemerkte, dass diese Novae im Durchschnitt 10 waren Größen schwächer als diejenigen, die auf der Milchstraße auftraten. Infolgedessen konnte er eine Entfernungsschätzung von 150.000 Parsecs entwickeln. Er wurde ein Befürworter der "Inseluniversen" -Hypothese, die feststellte, dass die Spiralnebel unabhängige Galaxien waren.^[80][81] 1920 die Tolle Debatte fand zwischen Harlow Shapley und Heber Curtis über die Natur der Milchstraße, Spiralnebel und die Dimensionen des Universums. Um seine Behauptung zu unterstützen, dass der große Andromeda -Nebel eine äußere Galaxie ist Doppler -Verschiebung.^[82]

Die Kontroverse wurde abschließend von beigelegt von Edwin Hubble In den frühen 1920er Jahren mit dem Mount Wilson Observatory 2,5 m (100 Zoll) Hooker -Teleskop. Mit dem Lichtsammeln Von diesem neuen Teleskop konnte er produzieren Astronomische Fotografien Das löste die äußeren Teile einiger Spiralnebel als Sammlungen einzelner Sterne auf. Er konnte auch einige identifizieren Cepheid -Variablen Das könnte er als Benchmark verwenden, um die Entfernung zum Nebel abzuschätzen. Er stellte fest, dass der Andromeda -Nebel 275.000 Parsecs von der Sonne ist, viel zu weit entfernt, um Teil der Milchstraße zu sein.^[83][84]

Astographie

Karte der Milchstraße mit der Konstellationen das überquert das Galaktische Ebene in jede Richtung und die bekannten prominenten Komponenten, die annotiert sind, einschließlich Hauptarme, Spurs, Bar, Kern/Ausbuchtungbemerkenswert Nebel und Kugelcluster.

Eine All-Sky-Sicht auf Sterne in Milchstraße und benachbarte Galaxien, basierend auf dem ersten Jahr der Beobachtungen von Gaia-Satelliten von Juli 2014 bis September 2015. Die Karte zeigt die Dichte der Sterne in jedem Teil des Himmels. Hellere Regionen weisen dichtere Konzentrationen von Sternen an. Dunkle Regionen über die galaktische Ebene entsprechen dichten Wolken von interstellarem Gas und Staub, die Sternenlicht absorbieren.

Das ESA Raumfahrzeug Gaia liefert Entfernungsschätzungen durch Bestimmung der Parallaxe von einer Milliarde Sterne und kartiert die Milchstraße mit vier geplanten Veröffentlichungen von Karten in den Jahren 2016, 2018, 2021 und 2024.^[85][86] Eine Studie im Jahr 2020 kam zu dem Schluss Gaia entdeckte eine wackelnde Bewegung der Galaxie, die durch "verursacht werden könnte"Drehmomente aus einer Fehlausrichtung der Rotationsachse der Bandscheibe in Bezug akretiert Materie im Halo, das während der späten Infall oder aus der Nähe erworben wurde, interagierte Satellitengalaxien und ihre daraus resultierenden Gezeiten. "^[87]

Sun -Lage und Nachbarschaft

Diagramm der Milchstraße mit der Position des Sonnensystems, der durch einen gelben Pfeil und einen roten Punkt in der markiert ist Orion Arm. Der Punkt bedeckt ungefähr die größere Umgebung des Sonnensystems, den Raum zwischen dem Radcliffe Wave und Teilt lineare Strukturen (früher die Gould -Gürtel).^[88]

Künstlerische Nahaufnahme des Orion-Arms mit den Hauptmerkmalen der Radcliffe-Welle und Teilt lineare Strukturen und mit dem Sonnensystem umgeben von den engsten Himmelsmerkmalen an der Oberfläche der Lokale Blase in einer Entfernung von 400 bis 500 Lichtjahren.

Das Sonne ist in der Nähe des inneren Randes der Orion Arm, innerhalb der Lokale Flusen des Lokale Blase, zwischen den Radcliffe Wave und Teilt lineare Strukturen (früher Gould -Gürtel).^[88] Basierend auf Studien von Sternbahnen um SGR a* von Gillessen et al. (2016) liegt die Sonne in einem geschätzten Abstand von 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc)^[3] aus dem galaktischen Zentrum. Boehle et al. (2016) fanden einen geringeren Wert von 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), ebenfalls unter Verwendung einer Stern -Orbit -Analyse.^[2] Die Sonne liegt derzeit 5–30 Parsecs (16–98 ly) über oder nördlich der zentralen Ebene der galaktischen Scheibe.^[89] Der Abstand zwischen dem lokalen Arm und dem nächsten Arm aus, die Perseus Arm, ist ungefähr 2.000 Parsecs (6.500 LY).^[90] Die Sonne und damit das Sonnensystem befinden sich in der Milchstraße Galaktische bewohnbare Zone.^[91][92]

Es gibt ungefähr 208 Sterne heller als Absolute Größe8.5 innerhalb einer Kugel mit einem Radius von 15 Parsecs (49 ly) von der Sonne, was eine Dichte von einem Stern pro 69 Kubikparsecs oder einen Stern pro 2.360 Kubiklicht (aus) ergibt Liste der nächsten hellen Sterne). Andererseits gibt es 64 bekannte Sterne (von beliebiger Größe, nicht zählen 4Braune Zwerge) Innerhalb von 5 Parsecs (16 Ly) der Sonne, die eine Dichte von etwa einem Stern pro 8,2 Kubikparsecs oder eines pro 284 kubischen Lichtjahre (von 284) ergibt Liste der nächsten Sterne). Dies zeigt die Tatsache, dass es weit mehr schwache Sterne gibt als helle Sterne: Am gesamten Himmel gibt es ungefähr 500 Sterne heller als scheinbare Größe4, aber 15,5 Millionen Sterne heller als scheinbare Größe 14.^[93]

Die Spitze des Weges der Sonne oder der Solar Apex, ist die Richtung, in die die Sonne auf milchige Weise durch den Raum reist. Die allgemeine Richtung der galaktischen Bewegung der Sonne richtet sich auf den Stern Vega in der Nähe der Konstellation von Herkules, in einem Winkel von ungefähr 60 Himmelsgrad in die Richtung des galaktischen Zentrums. Es wird erwartet, dass die Sonne um die Milchstraße mit der Zugabe von Störungen aufgrund der galaktischen Spiralarme und ungleichmäßigen Massenverteilungen ungefähr elliptisch ist. Darüber hinaus verläuft die Sonne durch die Galaktische Ebene ungefähr 2,7 -mal pro Umlaufbahn.^[94] Dies ist sehr ähnlich wie a Einfacher harmonischer Oszillator Funktioniert ohne Luftwiderstandsbegriff (Dämpfung). Diese Oszillationen wurden bis vor kurzem angenommen Aussterben der Massenlebensform Perioden auf Erden.^[95] Eine Reanalyse der Auswirkungen des Sonnentransits durch die Spiralstruktur basierend auf CO -Daten hat keine Korrelation gefunden.^[96]

Das Sonnensystem braucht ungefähr 240 Millionen Jahre, um eine Umlaufbahn der Milchstraße zu vervollständigen (a Galaktisches Jahr),^[17] Es wird also angenommen Herkunft des Menschen. Das Orbitalgeschwindigkeit des Sonnensystems um die Mitte der Milchstraße beträgt ca. 220 km/s (490.000 Meilen pro Stunde) oder 0,073% der Lichtgeschwindigkeit. Die Sonne bewegt sich durch die Heliosphäre mit 52.000 km/h. Bei dieser Geschwindigkeit dauert es rund 1.400 Jahre, bis das Sonnensystem eine Entfernung von 1 Lichtjahr oder 8 Tagen zurücklegt, um 1 AU zu fahren (AU ()astronomische Einheit).^[97] Das Sonnensystem befindet sich in Richtung der Zodiacal -Konstellation Scorpius, was der Ekliptik folgt.^[98]

Galaktische Quadranten

Diagramm des Sonnenstandorts auf Milchstraße, die Winkel repräsentieren Längen Galaktisches Koordinatensystem.

Ein galaktischer Quadrant oder Quadrant der Milchstraße bezieht sich auf einen von vier kreisförmigen Sektoren in der Aufteilung der Milchstraße. In der astronomischen Praxis basiert die Abgrenzung der galaktischen Quadranten auf dem Galaktisches Koordinatensystemdas platziert die Sonne als die Ursprung des Kartierungssystems.^[99]

Quadranten werden mit verwendet Ordinale- Zum Beispiel "1. Galaktischer Quadrant",^[100] "Zweiter galaktischer Quadrant",^[101] oder "dritter Quadrant der Milchstraße".^[102] Besichtigung von der North Galactic Pole mit 0 ° (null Grad) als die Strahl Das läuft von der Sonne und durch das galaktische Zentrum, die Quadranten sind:

Galaktisch Quadrant	Galaktisch Längengrad (ℓ)	Bezug
1	0 ° ≤ ℓ ≤ 90 °	[103]
2.	90 ° ≤ ℓ ≤ 180 °	[101]
3.	180 ° ≤ ℓ ≤ 270 °	[102]
4.	270 ° ≤ ℓ ≤ 360 ° (360 ° ≅ 0 °)	[100]

mit der galaktischen Länge (ℓ) in der gegen den Uhrzeigersinn erhöhten Richtung (positive Rotation) wie angesehen von Norden des Galaktisches Zentrum (Ein Aussichtspunkt mehrere hunderttausend Lichtjahre weit von der Erde in Richtung der Konstellation entfernt Koma Berenices); Wenn man aus dem Süden des galaktischen Zentrums betrachtet (ein Aussichtspunkt in ähnlicher Weise in der Konstellation entfernt Bildhauer), ℓ würde in Richtung im Uhrzeigersinn zunehmen (negative Rotation).

Größe und Masse

Es wird angenommen, dass die Struktur der Milchstraße dieser Galaxie ähnlich ist (UGC 12158 abgebildet von Hubble)

Die Milchstraße ist die zweitgrößte Galaxie in der Lokale Gruppe (nach dem Andromeda Galaxy) mit seiner Sternscheibe ca. 170.000 bis 200.000 Lichtjahre (52–61 kpc) im Durchmesser und im Durchschnitt ungefähr 1.000 Ly (0,3 kpc) dick.^[14][15] Um den relativen physischen Maßstab der Milchstraße zu vergleichen, wenn die Sonnensystem raus zu Neptun waren die Größe von a US -Viertel (24,3 mm (0,955 Zoll)), die Milchstraße wäre ungefähr so ​​groß wie die zusammenhängende Vereinigte Staaten.^[104] Es gibt ein ringartiges Filament von Sternen, die über und unter dem relativ flachen Sternen rissen Galaktische Ebene, um die Milchstraße mit einem Durchmesser von 150.000 bis 180.000 Lichtjahren (46–55 kpc) zu wickeln,^[105] das kann Teil der Milchstraße selbst sein.^[106]

Ein schematisches Profil der Milchstraße.
Abkürzungen: BSP/GSP: Galaktische Nord- und Südpole

Die Milchstraße beträgt ungefähr 890 Milliarden bis 1,54 Billionen Mal die Masse der Sonne insgesamt (8,9×10¹¹ bis 1,54×10¹² Sonnenmassen),^[33][34] Obwohl Sterne und Planeten nur einen kleinen Teil davon ausmachen. Die Schätzungen der Masse der Milchstraße variieren je nach Methode und Daten. Das niedrige Ende des Schätzbereichs beträgt 5,8×10¹¹ Sonnenmassen (M_☉), etwas weniger als das der des Andromeda Galaxy.^{[107][108][109]} Messungen mit dem Sehr langes Grundlinienarray 2009 fand Geschwindigkeiten von bis zu 570.000 Meilen pro Stunde für Sterne am äußeren Rand der Milchstraße.^[110] Da die Orbitalgeschwindigkeit von der Gesamtmasse innerhalb des Orbitalradius abhängt, deutet dies darauf hin, dass die Milchstraße massiver ist und ungefähr der Masse der Andromeda -Galaxie bei 7 entspricht×10¹¹ M_☉ innerhalb von 160.000 Ly (49 kpc) seines Zentrums.^[111] Im Jahr 2010 ergab eine Messung der radialen Geschwindigkeit von Halostern, dass die Masse innerhalb von 80 Kilo eingeschlossen warParsecs ist 7×10¹¹ M_☉.^[112] Laut einer im Jahr 2014 veröffentlichten Studie wird die Masse der gesamten Milchstraße auf 8,5 geschätzt×10¹¹ M_☉,^[113] Dies ist jedoch nur die Hälfte der Masse der Andromeda -Galaxie.^[113] Eine jüngste Massenschätzung für die Milchstraße beträgt 1,29×10¹² M_☉.^[114]

Ein Großteil der Masse der Milchstraße scheint zu sein Dunkle Materie, eine unbekannte und unsichtbare Form von Materie, die gravitativ mit gewöhnlicher Materie interagiert. EIN dunkle Materie Halo wird vermutet, um sich relativ gleichmäßig auf eine Entfernung über einhundert Kiloparsecs (KPC) vom galaktischen Zentrum aus. Mathematische Modelle der Milchstraße legen nahe, dass die Masse der dunklen Materie 1–1,5 beträgt×10¹² M_☉.^[6][7][115] Jüngste Studien weisen auf einen Bereich in der Masse von bis zu 4,5 hin×10¹² M_☉^[116] und so klein wie 8×10¹¹ M_☉.^[117] Im Vergleich dazu wird die Gesamtmasse aller Sterne auf Milchstraßen auf 4,6 geschätzt×10¹⁰ M_☉^[118] und 6.43×10¹⁰ M_☉.^[6] Zusätzlich zu den Sternen gibt es auch interstellares Gas, das 90% umfasst Wasserstoff und 10% Helium nach Gewicht,^[119] mit zwei Dritteln des Wasserstoffs in der gefundenen Atomform und das restliche ein Drittel als Molekularer Wasserstoff.^[120] Die Masse des interstellaren Gas des Milchstay liegt zwischen 10% zwischen 10%^[120] und 15%^[119] der Gesamtmasse seiner Sterne. Interstellarer Staub macht weitere 1% der Gesamtmasse des Gases aus.^[119]

Im März 2019 berichteten Astronomen, dass die Masse der Milchstraße 1,5 Billionen beträgt Sonnenmassen innerhalb eines Radius von ungefähr 129.000 Lichtjahre, über doppelt so viel wie in früheren Studien, und deutlich darauf hin, dass etwa 90% der Masse der Galaxie sind Dunkle Materie.^[33][34]

Inhalt

360-Grad-Panorama-Sicht auf die Milchstraße (eine versammelte Mosaik von Fotografien) von EsoDas galaktische Zentrum befindet sich in der Mitte der Sicht, mit galaktischer Norden nach oben

360-Grad-Rendering der Milchstraße verwendet Gaia edr3 Daten zeigen Interstellares Gas, Staub Back beleuchtet von Sternen (Hauptflecken, die in schwarz gekennzeichnet sind; weiße Etiketten sind Hauptdarsteller helle Sterneflecken). Die linke Hemisphäre steht vor dem galaktischen Zentrum, die rechte Hemisphäre steht vor dem galaktischen Antizentrum.

Die Milchstraße enthält zwischen 100 und 400 Milliarden Sternen^[121][122] und zumindest so viele Planeten.^[123] Eine genaue Zahl würde davon abhängen, die Anzahl der Sterne mit sehr niedriger Masse zu zählen, die schwer zu erkennen sind, insbesondere in Abständen von mehr als 300 Ly (90 PC) von der Sonne. Zum Vergleich enthält die benachbarte Andromeda -Galaxie eine geschätzte Billion (10)¹²) Sterne.^[124] Die Milchstraße kann zehn Milliarden enthalten Weiße Zwerge, eine Billion Neutronensterneund hundert Millionen Stern Schwarze Löcher.^{[d][127][128]} Das Füllen des Raums zwischen den Sternen wird eine Gasscheibe und Staub genannt Interstellares Medium. Diese Festplatte hat zumindest ein vergleichbares Radius für die Sterne.^[129] Die Dicke der Gasschicht reicht von Hunderten von Lichtjahren für das kältere Gas bis hin zu Tausenden von Lichtjahren für wärmeres Gas.^[130][131]

Die Scheibe der Sterne auf Milchstraße hat keine scharfe Kante, über die es keine Sterne gibt. Vielmehr nimmt die Sternenkonzentration mit Abstand von der Mitte der Milchstraße ab. Aus Gründen, die nicht verstanden werden, über einen Radius von rund 40.000 Lichtjahren (13 kpc) vom Zentrum hinaus die Anzahl der Sterne pro Kubikum Parsec fällt viel schneller mit Radius.^[132] Die galaktische Scheibe ist kugelförmig Galaktischer Halo von Sternen und Kugelcluster Das erstreckt sich weiter nach außen, ist aber durch die Umlaufbahnen von zwei Milchstraßen -Satelliten begrenzt, die großen und kleinen Magellanische Wolken, Deren engster Ansatz Das galaktische Zentrum liegt bei 55 kpc.^[133] In dieser Entfernung oder darüber hinaus würden die Umlaufbahnen der meisten Halo -Objekte von den magellanischen Wolken gestört. Daher würden solche Objekte wahrscheinlich aus der Nähe der Milchstraße ausgeworfen. Die integrierten absolute visuelle Größe von der Milchstraße wird auf –20,9 geschätzt.^{[134][135][e]}

Beide Gravitationsmikrolensing und planetarische Transitbeobachtungen zeigen, dass es möglicherweise mindestens so viele Planeten an Sterne gebunden ist, wie es Sterne auf milchende Weise gibt.^[29][136] und Mikrolensermessungen zeigen, dass es mehr gibt Schurkenplaneten Nicht gebunden an Sterne als Sterne.^[137][138] Die Milchstraße enthält mindestens einen Planeten pro Stern, was zu 100 bis 400 Milliarden Planeten führt, so eine Studie des Fünf-Planet-Sternensystems im Januar 2013 Kepler-32 bis zum Kepler Weltraumobservatorium.^[30] Eine andere Analyse der Kepler -Daten im Januar 2013 schätzte, dass mindestens 17 Milliarden Erdgröße Exoplaneten wohnen in Milchstraßen.^[139] Am 4. November 2013 berichteten Astronomen, basierend auf Kepler Weltraummission Daten, dass es bis zu 40 Milliarden erdgroß sein könnte Planeten umkreisen in der bewohnbare Zonen von Sonnenartige Sterne und Rote Zwerge In der Milchstraße.^{[140][141][142]} 11 Milliarden dieser geschätzten Planeten können sonnenähnliche Sterne umkreisen.^[143] Das nächste Exoplanet kann 4,2 Lichtjahre entfernt sein, was die umkreist roter Zwerg Proxima CentauriLaut einer Studie von 2016.^[144] Solche Planeten in erdgröße sind möglicherweise zahlreicher als Gasriesen,^[29] Obwohl es schwieriger ist, in großen Entfernungen angesichts ihrer geringen Größe schwerer zu erkennen. Neben Exoplaneten ","Exoometen",", Kometen Über das Sonnensystem hinaus wurden ebenfalls erkannt und können auf milchige Weise üblich sein.^[145] In jüngerer Zeit, im November 2020, werden in der Milky -Galaxie über 300 Millionen bewohnbare Exoplaneten geschätzt.^[146]

Struktur

Überblick über verschiedene Elemente der Gesamtstruktur der Milchstraße.

Supermassives Schwarzes Loch Schütze a* von der abgebildet Ereignishorizont Teleskop in Radiowellen. Der zentrale dunkle Fleck ist der Schatten des Schwarzen Lochs, der größer ist als der Ereignishorizont.

Hell Röntgen Fackeln von Schütze a* (Einschüsse) im Zentrum der Milchstraße, wie von der festgestellt Chandra Röntgen-Observatorium.^[147]

Die Milchstraße besteht aus einer Bar-förmigen Kernregion, die von einer verzerrten Scheibe von umgeben ist Gas, Staub und Sterne.^[148][149] Die Massenverteilung in der Milchstraße ähnelt sehr dem Typ SBC in der Hubble -Klassifizierung, was Spiralgalaxien mit relativ lockeren Wundarmen darstellt.^[4] Astronomen begannen zuerst zu vermuten, dass die Milchstraße a ist Barred Spiral Galaxyeher als ein gewöhnliches Spiralgalaxie, In den 1960ern.^{[150][151][152]} Diese Vermutungen wurden durch die bestätigt Spitzer -Weltraumteleskop Beobachtungen im Jahr 2005, die zeigten, dass die Zentralleiste des Milchstraße größer als bisher angenommen wurde.^[153]

Galaktisches Zentrum

Die Sonne ist vom Galaktischen Zentrum 25.000–28.000 Ly (7,7–8,6 kpc). Dieser Wert wird mit verwendet geometrisch-basierte Methoden oder durch Messen ausgewählter astronomischer Objekte, die als dienen als Standardkerzenmit unterschiedlichen Techniken, die verschiedene Werte innerhalb dieses ungefähren Bereichs ergeben.^{[154][2][3][155][156][157]} In den inneren Kiloparsekunden (rund 10.000 Lichtjahre) ist eine dichte Konzentration meist alter Sterne in einer grob kugelförmigen Form genannt die Ausbuchtung.^[158] Es wurde vorgeschlagen, dass der Milchstraße a fehlt a Ausbuchtung Aufgrund eines Kollision und Fusion zwischen früheren Galaxienund das stattdessen hat es nur eine Pseudobulge gebildet durch seine zentrale Bar.^[159] Verwirrung in der Literatur zwischen der (Erdnussschalen-) strukturierten Struktur, die durch Instabilitäten in der Balken erzeugt wird, im Vergleich zu einem möglichen Ausbuchtung mit einem erwarteten Halblichtradius von 0,5 kpc, reichlich vorhanden.^[160]

Das galaktische Zentrum ist durch eine intensive Marke gekennzeichnet Funkquelle genannt Schütze a* (ausgesprochen Sagittarius A-Star). Die Bewegung des Materials um das Zentrum zeigt an, dass der Schütze A* ein massives, kompaktes Objekt hat.^[161] Diese Konzentration der Masse wird am besten als a erklärt supermassives Schwarzes Loch^{[f][154][162]} (SMBH) mit einer geschätzten Masse von 4,1 bis 4,5 Millionen Mal die Masse der Sonne.^[162] Die Akkretionsrate des SMBH stimmt mit einem überein Inaktiver galaktischer Kern, geschätzt bei etwa 1×10^–5 M_☉ pro Jahr.^[163] Beobachtungen zeigen, dass sich SMBHs in der Nähe des Zentrums der meisten normalen Galaxien befinden.^[164][165]

Die Art der Milchstraße wird aktiv diskutiert, wobei Schätzungen für ihre halbe Länge und Ausrichtung von 1 bis 5 kpc (3.000 bis 16.000 Ly) und 10–50 Grad relativ zur Sichtlinie von der Erde zum galaktischen Zentrum überschreiten.^{[156][157][166]} Bestimmte Autoren befürworten, dass die Milchstraße zwei unterschiedliche Balken enthält, die sich innerhalb der anderen befinden.^[167] Jedoch, RR Lyrae-Typ Sterne verfolgen keine prominente galaktische Bar.^{[157][168][169]} Die Stange kann von einem Ring umgeben sein, der als "5 kpc -Ring" bezeichnet wird, der einen großen Teil des auf milchenden Weise vorhandenen molekularen Wasserstoffs enthält, sowie die meisten Milchstraßen Sternbildung Aktivität. Aus der Andromeda -Galaxie betrachtet wäre es das hellste Merkmal der Milchstraße.^[170] Röntgenemission aus dem Kern ist mit den massiven Sternen ausgerichtet, die die zentrale Bar umgeben^[163] und die Galaktischer Kamm.^[171]

Gammastrahlen und Röntgenstrahlen

Seit 1970 haben verschiedene Missionen zur Erkennung von Gammastrahlen 511- entdeckt.kev gamma Strahlen aus allgemeiner Richtung des galaktischen Zentrums. Diese Gammastrahlen werden von produziert von Positronen (Antielectrons) vernichten mit Elektronen. Im Jahr 2008 wurde festgestellt, dass die Verteilung der Quellen der Gammastrahlen der Verteilung von niedriger Masse ähnelt Röntgenbinärdateien, scheinen darauf hinzuweisen, dass diese Röntgenbinärdateien Positronen (und Elektronen) in interstellare Raum schicken, wo sie langsamer werden und sich vernichten.^{[172][173][174]} Die Beobachtungen wurden beide gemacht von NASA und ESASatelliten. 1970 stellte Gammastrahlendetektoren fest, dass die emittierende Region etwa 10.000 Lichtjahre mit einer Leuchtkraft von etwa 10.000 Sonnen lag.^[173]

Illustration der beiden gigantischen Röntgen/Gammastray Blasen (blaues Violett) der Milchstraße (Mitte)

Im Jahr 2010 wurden im Norden und Süden des Milchstraßenkerns zwei gigantische kugelförmige Blasen mit hoher Energie-Gamma-Emission nachgewiesen, wobei Daten aus dem verwendet wurden Fermi Gammastray-Weltraumteleskop. Der Durchmesser jeder der Blasen beträgt etwa 25.000 Lichtjahre (oder etwa 1/4 des geschätzten Durchmessers des Galaxis); Sie strecken sich bis zu Grus und zu Jungfrau am Nachthöhe der südlichen Hemisphäre.^[175][176] Anschließend Beobachtungen mit dem Parkes Teleskop Bei Funkfrequenzen identifizierte polarisierte Emission, die mit den Fermi -Blasen verbunden ist. Diese Beobachtungen werden am besten als magnetisierter Abfluss interpretiert, der von der Sternentstehung in der zentralen 640 Ly (200 PC) der Milchstraße angetrieben wird.^[177]

Später am 5. Januar 2015, NASA berichtete über die Beobachtung eines Röntgen Flare 400-mal heller als gewöhnlich, ein Rekordbrecher von Sagittarius a*. Das ungewöhnliche Ereignis könnte durch das Ausbruch eines von einem verursacht worden sein Asteroid in das schwarze Loch oder durch die Verstrickung von fallen Magnetfeldlinien innerhalb von Gas, das in Schütze fließt a*.^[147]

Spiralarme

Außerhalb des Gravitationseinflusses des galaktischen Balkens ist die Struktur des interstellaren Mediums und Sterne in der Scheibe der Milchstraße in vier Spiralarme organisiert.^[178] Spiralarme enthalten typischerweise eine höhere Dichte von interstellarem Gas und Staub als der galaktische Durchschnitt sowie eine größere Konzentration der Sternentstehung, wie sie von verfolgt werden H II Regionen^[179][180] und Molekulare Wolken.^[181]

Die Spiralstruktur der Milchstraße ist ungewiss und es gibt derzeit keinen Konsens über die Natur der Arme der Milchstraßen.^[182] Perfekte logarithmische Spiralmuster beschreiben nur grobe Merkmale in der Nähe der Sonne,^[180][183] Weil Galaxien üblicherweise Arme haben, die Zweig, verschmelzen, unerwartet verdrehen und ein gewisses Maß an Unregelmäßigkeit aufweisen.^{[157][183][184]} Das mögliche Szenario der Sonne in einem Sporn / lokalen Arm^[180] betont diesen Punkt und zeigt an, dass solche Merkmale wahrscheinlich nicht einzigartig sind und anderswo in der Milchstraße existieren.^[183] Die Schätzungen des Stellwinkels der Arme reichen von etwa 7 ° bis 25 °.^[129][185] Es wird angenommen, dass es vier spiralförmige Arme gibt, die alle in der Nähe des Milch -Way -Galaxys Zentrum beginnen.^[186] Diese werden wie folgt benannt, wobei die Positionen der Arme im Bild unten gezeigt werden:

Beobachtete (normale Linien) und extrapolierte (gepunktete Linien) Struktur der Spiralarme der Milchstraße, die aus nördlich der Galaxie betrachtet werden - dreht sich die Galaxie in dieser Ansicht im Uhrzeigersinn. Die grauen Linien, die aus der Position der Sonne (oberes Zentrum) ausstrahlen

Spitzer enthüllt, was bei sichtbarem Licht nicht gesehen werden kann: kühlere Sterne (blau), beheizter Staub (rötlicher Farbton) und SGR a* als heller weißer Fleck in der Mitte.

Die Konzeption des Künstlers der Spiralstruktur der Milchstraße mit zwei großen Sternarmen und einer Bar.^[182]

Zwei spiralförmige Arme, der Scutum -Zentaurus -Arm und der Carina -Sagittarius -Arm, haben Tangentenpunkte im Sonnenumlauf um die Mitte der Milchstraße. Wenn diese Arme im Vergleich zur durchschnittlichen Dichte der Sterne in der galaktischen Scheibe eine Überdichte von Sternen enthalten, wäre sie durch Zählen der Sterne in der Nähe des Tangentenpunkts nachweisbar. Zwei Umfragen von Nahinfrarotlicht, die hauptsächlich für rote Riesen empfindlich sind und nicht durch Staubaussterbung beeinflusst werden, erkannten die vorhergesagte Überfülle im Scutum-Centaurus-Arm, jedoch nicht im Carina-Sagittarius-Arm: Der Scutum-Centaurus-Arm enthält ungefähr 30% mehr rote Riesen als in Abwesenheit eines Spiralarms zu erwarten.^[185][188] Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass die Milchstraße nur zwei wichtige Sternarme besitzt: den Perseus -Arm und den Scutum -Zentaurus -Arm. Der Rest der Arme enthält überschüssiges Gas, aber keine überschüssigen alten Sterne.^[182] Im Dezember 2013 stellten Astronomen fest, dass die Verteilung junger Sterne und sternbildender Regionen mit der vierarmigen Spiralbeschreibung der Milchstraße übereinstimmt.^{[189][190][191]} So scheint die Milchstraße zwei spiralförmige Arme zu haben, die von alten Sternen und vier spiralförmigen Armen verfolgt werden, die von Gas und jungen Sternen verfolgt werden. Die Erklärung für diese offensichtliche Diskrepanz ist unklar.^[191]

Cluster erkannt von WEISE Wird verwendet, um die Spiralarme der Milchstraße zu verfolgen.

Das In der Nähe von 3 kpc Arm (auch als die genannt Erweiterung von 3 kpc Arm oder einfach das 3 KPC Arm) wurde in den 1950er Jahren von Astronomen van Woerden und Mitarbeitern durch entdeckt 21 Zentimeter Funkmaße von H^I (Atomer Wasserstoff).^[192][193] Es wurde festgestelltkm/s. Es befindet sich im vierten galaktischen Quadranten in einer Entfernung von etwa 5,2KPC von dem Sonne und 3,3 kpc von der Galaktisches Zentrum. Der FAR 3 KPC ARM wurde 2008 von Astronomen Tom Dame (Harvard -Smithsonian CFA) entdeckt. Es befindet sich im ersten galaktischen Quadrant in einer Entfernung von 3KPC (ca. 10.000ly) aus dem galaktischen Zentrum.^[193][194]

Eine im Jahr 2011 veröffentlichte Simulation legte vor, dass die Milchstraße aufgrund wiederholter Kollisionen mit dem möglicherweise ihre Spiralarmstruktur erhalten hat Sagittarius Zwerg Elliptische Galaxie.^[195]

Es wurde vermutet, dass die Milchstraße zwei verschiedene Spiralmuster enthält: eine innere Wunde. In diesem Szenario, was durch numerische Simulationen der Dynamik der verschiedenen Spiralarme vorgeschlagen wird, würde das äußere Muster eine äußere bilden Pseudoring,^[196] und die beiden Muster würden durch den Cygnus -Arm verbunden.^[197]

Die lange filamentarische molekulare Wolke "Nessie" bildet wahrscheinlich eine dichte "Wirbelsäule" des Scutum -Centarus -Arms

Außerhalb der großen Spiralarme ist die Monoceros -Ring (oder Außenring), ein Ring aus Gas und Sternen, der vor Milliarden Jahre von Jahren aus anderen Galaxien zerrissen wurde. Mehrere Mitglieder der wissenschaftlichen Gemeinschaft haben kürzlich ihre Position angepasst, die die Monoceros-Struktur bestätigt dicke Scheibe der Milchstraße.^[198] Die Struktur der Scheibe des Milchstays wird entlang eines verzerrt "S-Kurve.^[199]

Heiligenschein

Die galaktische Scheibe ist von a umgeben sphäroidaler Halo von alten Sternen und kugelförmigen Clustern, von denen 90% innerhalb von 100.000 Lichtjahren (30 kpc) des galaktischen Zentrums liegen.^[200] Es wurden jedoch einige kugelförmige Cluster weiter gefunden, wie PAL 4 und AM 1 mit mehr als 200.000 Lichtjahren vom galaktischen Zentrum. Etwa 40% der Cluster des Milchstays sind eingeschaltet Retrograde Umlaufbahnen, was bedeutet, dass sie sich in die entgegengesetzte Richtung von der Milchstraße bewegen.^[201] Die kugelförmigen Cluster können folgen Rosettenbahnen über die Milchstraße im Gegensatz zum elliptische Umlaufbahn eines Planeten um einen Stern.^[202]

Obwohl die Festplatte Staub enthält, der die Ansicht in einigen Wellenlängen verdeckt, tut die Halo -Komponente dies nicht. Aktiv Sternbildung findet auf der Scheibe statt (insbesondere in den Spiralarmen, die Bereiche mit hoher Dichte darstellen), findet aber nicht im Halo statt, da es wenig kühles Gas gibt, das in Sterne zusammenbricht.^[17] Offene Cluster befinden sich auch hauptsächlich in der Festplatte.^[203]

Entdeckungen im frühen 21. Jahrhundert haben das Wissen der Milchstruktur des Milchstraße erhöht. Mit der Entdeckung, dass sich die Festplatte der Andromeda Galaxy (M31) weit weiter erstreckt als bisher gedacht,^[204] Die Möglichkeit, dass sich die Scheibe der Milchstraße weiter erstreckt Cygnus Arm^[187][205] und einer ähnlichen Erweiterung der Scutum -Zentaurus Arm.^[206] Mit der Entdeckung der Sagittarius Zwerg Elliptische Galaxie kam die Entdeckung eines Bandes galaktischer Trümmer als die polare Umlaufbahn des Zwerges und seine Wechselwirkung mit der Milchstraße zerreißt sie. In ähnlicher Weise mit der Entdeckung der Canis Major Zwerg GalaxyEs wurde festgestellt, dass ein Ring aus galaktischen Trümmern aus seiner Wechselwirkung mit der Milchstraße die galaktische Scheibe umgibt.

Das Sloan Digital Sky Survey vom nördlichen Himmel zeigt eine riesige und diffuse Struktur (verteilt in einem Gebiet etwa 5.000 -mal so groß wie ein Vollmond) auf milchige Weise, die nicht in aktuelle Modelle zu passen scheint. Die Sammlung von Sternen steigt nahe an senkrecht zur Ebene der Spiralarme der Milchstraße an. Die vorgeschlagene wahrscheinliche Interpretation ist, dass a Zwerggalaxie Verschiebt sich mit der Milchstraße. Diese Galaxie wird vorläufig die genannt Jungfrau Sternstream und befindet sich in Richtung Jungfrau etwa 30.000 Lichtjahre (9 kpc) entfernt.^[207]

Gaser Halo

Zusätzlich zum Sternhalo, der Chandra Röntgen-Observatorium, XMM-Newton, und Suzaku haben Beweise dafür geliefert, dass es einen gasförmigen Halo mit einer großen Menge heißer Gas gibt. Der Halo erstreckt sich über Hunderttausende Lichtjahre, viel weiter als der Sternhalo und nahe an der Entfernung des großen und kleinen Magellanische Wolken. Die Masse dieses heißen Halos entspricht fast der Masse der Milchstraße selbst.^{[208][209][210]} Die Temperatur dieses Halo -Gases liegt zwischen 1 und 2,5 Millionen K (1,8 und 4,5 Millionen ° F).^[211]

Beobachtungen entfernter Galaxien zeigen, dass das Universum ungefähr ein Sechstel genauso hatte Baryonisch (gewöhnlich) Materie als dunkle Angelegenheit, wenn es nur ein paar Milliarden Jahre alt war. Im modernen Universum wird jedoch nur etwa die Hälfte dieser Baryonen berücksichtigt, die auf Beobachtungen in der Nähe von Galaxien wie der Milchstraße basieren.^[212] Wenn die Feststellung, dass die Masse des Heiligenscheins mit der Masse der Milchstraße vergleichbar ist, bestätigt wird, könnte dies die Identität der fehlenden Baryonen rund um die Milchstraße sein.^[212]

Galaktische Rotation

Galaxy -Rotationskurve Für die Milchstraße - vertikale Achse ist Drehzahl um das galaktische Zentrum; Die horizontale Achse ist Abstand vom galaktischen Zentrum in KPCs; Die Sonne ist mit einem gelben Ball markiert; Die beobachtete Drehgeschwindigkeit ist blau; Die vorhergesagte Kurve, die auf Sternmasse und Gas auf milchige Weise basiert, ist rot; Streuung in Beobachtungen, die grob durch graue Balken angezeigt werden, ist der Unterschied auf dunkle Materie zurückzuführen^{[35][213][214]}

Die Sterne und Gas in der Milchstraße drehen sich um sein Zentrum unterschiedlich, was bedeutet, dass die Rotationsperiode mit der Position variiert. Wie für Spiralgalaxien typisch ist, hängt die Orbitalgeschwindigkeit der meisten Sterne auf milchige Weise nicht stark von ihrem Abstand vom Zentrum ab. Abseits der zentralen Ausbuchtung oder des äußeren Randes liegt die typische Stern -Orbitalgeschwindigkeit zwischen 210 ± 10 km/s (470.000 ± 22.000 Meilen pro Stunde).^[215] Daher die Umlaufzeit des typischen Sterns ist direkt proportional nur bis zur Länge des Weges. Dies ist anders als die Situation innerhalb des Sonnensystems, in der die Zweikörper-Gravitationsdynamik dominiert und verschiedene Umlaufbahnen signifikant unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, die mit ihnen verbunden sind. Die Rotationskurve (in der Abbildung gezeigt) beschreibt diese Rotation. In der Mitte der Milchstraße sind die Umlaufgeschwindigkeiten zu niedrig, während die Geschwindigkeiten über 7 kpcs zu hoch sind, um dem zu entsprechen, was vom universellen Gravitationsgesetz erwartet wird.

Wenn die Milchstraße nur die Masse enthielt, die in Sternen, Gas und anderen baryonischen (gewöhnlichen) Materie beobachtet wurde, würde die Rotationsgeschwindigkeit mit dem Abstand vom Zentrum abnehmen. Die beobachtete Kurve ist jedoch relativ flach, was darauf hinweist, dass zusätzliche Masse vorhanden ist, die nicht direkt mit elektromagnetischer Strahlung nachgewiesen werden kann. Diese Inkonsistenz wird auf dunkle Materie zurückgeführt.^[35] Die Rotationskurve der Milchstraße stimmt mit dem überein Universelle Rotationskurve von Spiralgalaxien die besten Beweise für die Existenz von Dunkle Materie in Galaxien. Alternativ schlägt eine Minderheit der Astronomen vor, dass a Änderung des Schwerkraftsgesetzes Kann die beobachtete Rotationskurve erklären.^[216]

Formation

Geschichte

Die Milchstraße begann als eine oder mehrere kleine Überdichte in der Massenverteilung in der Universum kurz danach Urknall.^[217] Einige dieser Überdichten waren die Samen von kugelförmigen Clustern, in denen die ältesten verbleibenden Sterne auf der heutigen milchigen Weise gebildet wurden. Fast die Hälfte der Angelegenheit auf Milchstraße ist möglicherweise von anderen entfernten Galaxien gekommen.^[217] Trotzdem umfassen diese Sterne und Cluster jetzt den herausragenden Halo der Milchstraße. Innerhalb weniger Milliarden Jahre nach der Geburt der ersten Sterne war die Masse der Milchstraße groß genug, so dass sie sich relativ schnell drehte. Wegen Erhaltung des WinkelimpulsesDies führte dazu, dass das gasförmige interstellare Medium von einer grob kugelförmigen Form zu einer Scheibe zusammenbricht. Daher bildeten sich spätere Generationen von Sternen in dieser Spiralscheibe. Es wird beobachtet, dass die meisten jüngeren Sterne, einschließlich der Sonne, in der Festplatte sind.^[218][219]

Da sich die ersten Sterne zu bilden begannen, ist der Milchstraße durch beide gewachsen Galaxy Fusions (Besonders früh im Wachstum von Milchstraßen) und Akkretion von Gas direkt aus dem galaktischen Halo.^[219] Der Milchstraße ist derzeit ein Material mehrerer kleiner Galaxien, darunter zwei der größten Satellitengalaxien, die Groß und Klein Magellanische Wolken durch die Magellanischer Strom. Eine direkte Akkretion von Gas wird in beobachtet Hochgeschwindigkeitswolken wie Smith Cloud.^[220][221] Kosmologische Simulationen zeigen, dass es vor 11 Milliarden Jahren mit einer besonders großen Galaxie verschmolzen wurde, die als die bezeichnet wurde Krake.^[222][223] Eigenschaften der Milchstraße wie Sternmasse, jedoch Winkelimpuls, und Metallizität In den äußersten Regionen deuten es in den letzten 10 Milliarden Jahren darauf hin, dass es keine Fusionen mit großen Galaxien erlebt hat. Dieser Mangel an jüngsten Hauptfusionen ist unter ähnlichen Spiralgalaxien ungewöhnlich. Sein Nachbar, die Andromeda -Galaxie, scheint eine typischere Geschichte zu haben, die von neueren Fusionen mit relativ großen Galaxien geprägt ist.^[224][225]

Laut jüngsten Studien liegen die Milchstraße sowie die Andromeda -Galaxie in dem in der Galaxy Farb -Magnitude -Diagramm ist als "Green Valley" bekannt, eine Region, die von Galaxien im Übergang von der "blauen Cloud" (Galaxien, die aktiv neue Sterne bilden) zur "roten Sequenz" (Galaxien, denen Sternbildung fehlt) bevölkert. Die Sternenbildungsaktivität in Green Valley Galaxies verlangsamt sich, da sie im interstellaren Medium das Sternebas mehr haben. In simulierten Galaxien mit ähnlichen Eigenschaften wird die Sternbildung in der Regel innerhalb von ungefähr fünf Milliarden Jahren gelöscht, sogar die erwartete, kurzfristige Erhöhung der Sternentstehung aufgrund der Kollision zwischen sowohl die Milchstraße als auch die Andromeda ausmacht Galaxis.^[226] Messungen anderer Galaxien ähnlich der Milchstraße deuten darauf hin, dass es zu den rotesten und hellsten Spiralgalaxien gehört, die immer noch neue Sterne bilden, und es ist nur leicht blauer als die blausten roten Sequenzgalaxien.^[227]

Alter und kosmologische Geschichte

Vergleich des Nachthimmels mit dem Nachthimmel eines hypothetischen Planeten in der Milchstraße vor 10 Milliarden Jahren, im Alter von etwa 3,6 Milliarden Jahren und 5 Milliarden Jahren vor der Bildung der Sonne.^[228]

Globuläre Cluster gehören zu den ältesten Objekten auf milchige Weise, die somit eine geringere Grenze für das Alter der Milchstraße festlegen. Das Alter einzelner Sterne auf milchige Weise kann geschätzt werden radioaktive Elemente wie zum Beispiel Thorium-232 und Uranium-238und dann die Ergebnisse mit Schätzungen ihrer ursprünglichen Häufigkeit zu vergleichen, eine Technik genannt Nucleocosmochronologie. Diese Ertragswerte von ungefähr 12,5 ± 3 Milliarden Jahre zum CS 31082-001^[229] und 13,8 ± 4 Milliarden Jahre zum BD +17 ° 3248.^[230] Einmal weißer Zwerg Es wird gebildet, es beginnt Strahlungskühlung und die Oberflächentemperatur sinkt stetig. Durch die Messung der Temperaturen der kühlsten dieser weißen Zwerge und des Vergleichs mit ihrer erwarteten Anfangstemperatur kann eine Altersschätzung vorgenommen werden. Mit dieser Technik wurde das Alter des Kugelclusters M4 geschätzt als 12,7 ± 0,7 Milliarden Jahre. Altersschätzungen der ältesten dieser Cluster liefern eine Schätzung von 12,6 Milliarden Jahren am besten und eine Obergrenze von 95% von 16 Milliarden Jahren.^[231]

Im November 2018 berichteten Astronomen über die Entdeckung eines der ältesten Sterne in der Universum. Ungefähr 13,5 Milliarden Jahre alt, 2Mass J18082002-5104378 b ist ein winziger Ultra-Metall-Poor-Stern (UMP), der fast ausschließlich aus Materialien besteht, die aus dem freigesetzt werden Urknallund ist möglicherweise einer der ersten Sterne. Die Entdeckung des Sterns auf milchige Weise Galaxis deutet darauf hin, dass die Galaxie mindestens 3 Milliarden Jahre älter sein kann als bisher angenommen.^{[232][233][234]}

Im Milky Way's Halo wurden mehrere einzelne Sterne mit gemessenen Altersgruppen in der Nähe von 13,80 Milliarden Jahren gefunden. Alter des Universums. Im Jahr 2007 ein Stern im galaktischen Halo, Er 1523-0901wurde schätzungsweise 13,2 Milliarden Jahre alt. Als ältester bekannter Objekt in der milchigen Weise zu dieser Zeit legte diese Messung eine untere Grenze für das Alter der Milchstraße.^[235] Diese Schätzung wurde unter Verwendung des UV-visuellen Echellespektrographen des Sehr großes Teleskop zu messen die relativen Stärken von Spektrallinien verursacht durch das Vorhandensein von Thorium und andere Elemente Erstellt von der R-Prozess. Die Linienstärken liefern Häufigkeiten unterschiedlicher Elemente Isotope, aus der eine Schätzung des Alters des Sterns mithilfe von Verwendung abgeleitet werden kann Nucleocosmochronologie.^[235] Ein anderer Stern, HD 140283, ist 14,5 ± 0,7 Milliarden Jahre alt.^[36][236]

Nach Beobachtungen, die nutzen Adaptive Optik Um die atmosphärische Verzerrung der Erde zu korrigieren, Sterne im Ausbuchtungsdatum des Galaxis auf etwa 12,8 Milliarden Jahre.^[237]

Das Alter der Sterne in der Galaktik dünne Scheibe wurde auch unter Verwendung der Nucleocosmochronologie geschätzt. Messungen von dünnen Scheibenstern ergeben eine Schätzung, dass die dünne Scheibe vor 8,8 ± 1,7 Milliarden Jahren bildete. Diese Messungen deuten darauf hin, dass zwischen der Bildung des Galaktischer Halo und die dünne Scheibe.^[238] Die jüngste Analyse der chemischen Signaturen von Tausenden von Sternen deuten darauf hin, dass die Sternbildung zum Zeitpunkt der Festplattenbildung vor 10 bis 8 Milliarden Jahren um eine Größenordnung gesunken ist, als Interstellar Gas zu heiß war, um neue Sterne mit der gleichen Geschwindigkeit zu bilden wie vorher.^[239]

Die Satellitengalaxien, die die Milchstraße umgeben, sind nicht zufällig verteilt, scheinen jedoch das Ergebnis einer Trennung eines größeren Systems zu sein, das eine Ringstruktur mit einem Durchmesser von 500.000 Lichtjahren und 50.000 Lichtjahre breit erzeugt.^[240] Enge Begegnungen zwischen Galaxien, wie es in 4 Milliarden Jahren erwartet wird, mit dem Andromeda -Galaxie, die riesige Gasschwänze abreißt, die sich im Laufe der Zeit zusammenschließen können, um Zwerggalaxien in einem Ring in einem willkürlichen Winkel zur Hauptdiskussion zu bilden.^[241]

Intergalaktisches Viertel

Diagramm der Galaxien in der Lokale Gruppe relativ zur Milchstraße

Die Position der lokalen Gruppe innerhalb der Laniakea Supercluster

Die Milchstraße und die Andromeda Galaxy Bereich Binärsystem von riesigen Spiralgalaxien zu einer Gruppe von 50 eng gebundenen Galaxien, die als die bekannt sind Lokale Gruppe, umgeben von einer lokalen Leere, die selbst Teil der ist Lokalblatt^[242] und im Gegenzug die Jungfrau Supercluster. Um den Virgo Supercluster umgeben eine Reihe von Hohlräumen, die viele Galaxien, das Mikroskopie -Leerraum in den "Norden", der Bildhauer für die "links", die, die Stiefel nichtig rechts und die Canes-Major-Liege zum "Süden". Diese Hohlräume verändern die Form im Laufe der Zeit und erzeugen filamentöse Strukturen von Galaxien. Zum Beispiel wird der Jungfrau Supercluster in Richtung der angezogen Großer Attraktor,^[243] was wiederum Teil einer größeren Struktur ist, genannt Laniakea.^[244]

Zwei kleinere Galaxien und eine Reihe von Zwerggalaxien In der lokalen Gruppe umkreisen Sie die Milchstraße. Das größte davon ist das Große magellanische Wolke mit einem Durchmesser von 14.000 Lichtjahren. Es hat einen engen Begleiter, das Kleine magellanische Wolke. Das Magellanischer Strom ist ein neutraler Strom Wasserstoff Gas erstreckt sich von diesen beiden kleinen Galaxien über 100 ° des Himmels. Es wird angenommen, dass der Strom aus den magellanischen Wolken in Gezeitenwechselwirkungen mit der Milchstraße gezogen wurde.^[245] Manche der Zwerggalaxien, die die Milchstraße umkreisen sind Canis Major Zwerg (der nächste), Sagittarius Zwerg Elliptische Galaxie, Ursa Minor Zwerg, Bildhauerin, Sextans Zwerg, Fornax -Zwerg, und Leo I Zwerg. Die kleinsten Zwerggalaxien der Milchstraße haben nur 500 Lichtjahre im Durchmesser. Diese beinhalten Carina Zwerg, Draco Dwarf, und Leo II -Zwerg. Möglicherweise gibt es immer noch unentdeckte Zwerggalaxien, die dynamisch an die Milchstraße gebunden sind, was durch die Erkennung von neun neuen Satelliten der Milchstraße in einem relativ kleinen Fleck des Nachthimmels im Jahr 2015 unterstützt wird.^[246] Es gibt auch einige Zwerggalaxien, die bereits von der Milchstraße absorbiert wurden, wie zum Beispiel der Vorläufer von Omega Centauri.^[247]

2014 berichteten die Forscher, dass die meisten Satellitengalaxien der Milchstraße in einer sehr großen Festplatte und Umlaufbahn in die gleiche Richtung liegen.^[248] Dies war eine Überraschung: Laut Standardkosmologie sollten sich die Satellitengalaxien in Halos mit dunkler Materie bilden, und sie sollten weit verbreitet sein und sich in zufällige Richtungen bewegen. Diese Diskrepanz ist immer noch nicht vollständig erklärt.^[249]

Im Januar 2006 berichteten die Forscher, dass die bisher ungeklärten Kette in der Scheibe der Milchstraße nun zugeordnet und als eine Welligkeit oder Vibration festgestellt wurde, die von den großen und kleinen magellanischen Wolken eingerichtet wurde, während sie die Milchstraße umkreisen, was Vibrationen verursacht, wenn sie bei ihnen sind, wenn sie bei ihnen sind, wenn sie sind, wenn sie sich durch seine Kanten gehen. Zuvor wurden diese beiden Galaxien mit rund 2% der Masse der Milchstraße als zu klein angesehen, um die Milchstraße zu beeinflussen. In einem Computermodell erzeugt die Bewegung dieser beiden Galaxien jedoch ein Wake für dunkle Materie, das ihren Einfluss auf die größere Milchstraße verstärkt.^[250]

Aktuelle Messungen legen nahe, dass die Andromeda -Galaxie uns bei 100 bis 140 km/s nähert, 220.000 bis 310.000 Meilen pro Stunde). In 3 bis 4 Milliarden Jahren kann es eine geben Andromeda -milky Way KollisionAbhängig von der Bedeutung unbekannter lateraler Komponenten für die relative Bewegung der Galaxien. Wenn sie kollidieren, die Chance des Einzelnen Sterne kollidieren miteinander ist extrem niedrig, aber stattdessen werden die beiden Galaxien zu einer einzigen verschmelzen Elliptische Galaxie oder vielleicht eine große Festplattengalaxie^[251] im Laufe von etwa einer Milliarde Jahren.^[252]

Geschwindigkeit

Obwohl Spezielle Relativität gibt an, dass es kein "bevorzugtes" gibt Trägheitsreferenzrahmen Im Raum, mit dem man die Milchstraße vergleichen kann, hat die Milchstraße eine Geschwindigkeit in Bezug auf kosmologische Bezugsrahmen.

Ein solcher Referenzrahmen ist der Hubble Flow, die scheinbaren Bewegungen von Galaxienclustern aufgrund der Raumausdehnung. Einzelne Galaxien, einschließlich der Milchstraße, haben besondere Geschwindigkeiten relativ zum durchschnittlichen Fluss. Um den milchigen Weg mit dem Hubble -Fluss zu vergleichen, muss man ein Volumen in Betracht ziehen, das so groß ist, dass die Expansion des Universums über lokale, zufällige Bewegungen dominiert. Ein ausreichend groß genuges Volumen bedeutet, dass die mittlere Bewegung von Galaxien innerhalb dieses Bandes gleich dem Hubble -Fluss ist. Astronomen glauben, dass sich die Milchstraße in Bezug auf diesen lokalen Co-bewegenden Referenzrahmen auf ca. 630 km/s bewegt.^[253][254] Die Milchstraße bewegt sich in die allgemeine Richtung der Großer Attraktor und andere Galaxy Cluster, einschließlich der Shapley Supercluster, dahinter.^[255] Die lokale Gruppe (eine Gruppe von gravitation gebundenen Galaxien, die unter anderem die Milchstraße und die Andromeda -Galaxie enthalten) ist Teil von a Supercluster genannt Lokaler Supercluster, zentriert in der Nähe der Jungfrau Cluster: Obwohl sie sich bei 967 km/s als Teil des Hubble -Flusses voneinander entfernt Jungfrau Cluster.^[256]

Ein weiterer Referenzrahmen wird von der bereitgestellt Kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB), bei dem die CMB -Temperatur durch Doppler -Verschiebung am wenigsten verzerrt wird (Nulldipolmoment). Die Milchstraße bewegt sich auf 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 Meilen pro Stunde)^[19] In Bezug auf diesen Rahmen zu 10,5 Rechtsaufstieg, –24 ° Deklination (Deklination (J2000 Epoche in der Nähe des Zentrums von Hydra). Diese Bewegung wird von Satelliten wie der beobachtet Kosmischer Hintergrund -Explorer (COBE) und die Wilkinson -Mikrowellenanisotropie -Sonde (WMAP) als Dipolbeitrag zum CMB, da Photonen im Gleichgewicht im CMB -Rahmen erhalten blau verändert in Richtung der Bewegung und rotverschoben In die andere Richtung.^[19]

Siehe auch

• Baades Fenster
• Galaktische Astronomie
• Galaktisches Zentrum Gev -Überschuss
• Oort -Konstanten

Anmerkungen

Verweise

Weitere Lektüre

• Dambeck, Thorsten Dambeck (März 2008). "Gaias Mission auf die Milchstraße". Sky & Teleskop: 36–39.
• Chiappini, Cristina (November bis Dezember 2001). "Die Bildung und Entwicklung der Milchstraße" (PDF). Amerikanischer Wissenschaftler. 89 (6): 506–515. doi:10.1511/2001.40.745.

Externe Links

• Milchstraße - IRAs (Infrarot) Umfrage - Wikisky.org
• Milchstraße-H-Alpha-Umfrage - Wikisky.org
• Multiwellenlänge Milchstraße - Bilder und Vrml Modelle (NASA)
• Milchstraße - Panorama (9 Milliarden Pixel).
• Milchstraße - SEDS Messier -Website
• Milchstraße - Infrarotbilder
• Milchstraße - Mosaik der Galaktischen Ebene (19. März 2021)