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Quanto è grande la Via Lattea?

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Viviamo all'interno della galassia della Via Lattea, e questo è un problema.

Per gli scienziati, cioè, che vogliono capire quanto è grande la nostra galassia. È difficile rispondere! Perché ci siamo dentro, ad esempio, molto è bloccato alla vista da opache nuvole di polvere. Inoltre, può essere difficile capire l'estensione e la forma di un oggetto in cui ti trovi. Se ti trovi in ​​una stanza all'interno di una casa, come puoi dire quanto è grande la casa?

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Fortunatamente, la natura fornisce indizi. Vediamo una banda sfocata di luce attraverso il cielo, e chiamala Via Lattea - in realtà è la luce combinata di miliardi di stelle lontane. È una linea spessa e questo ci dice che gran parte della galassia è piatta: siamo all'interno di uno spesso disco di stelle, quindi lo vediamo proiettato come un flusso di luce nel cielo.



Possiamo anche vedere un rigonfiamento di stelle nel mezzo, che è reale. I bracci a spirale nel disco sono più difficili da rilevare, ma le osservazioni radio li mostrano chiaramente e ci permettono di mappare la forma e la struttura della galassia chiaramente dall'altra parte. Osservando le stelle che cambiano luminosità in modo prevedibile, possiamo misurare la forma e l'estensione del disco, scoprendo che è deformato (come l'orlo di un cappello di feltro) e ha un diametro enorme di 120.000 anni luce: 120 quadrilioni di chilometri!

La curvatura della Via Lattea è evidente quando le posizioni delle stelle Cefeidi sono mappate su una mappa della galassia vista di taglio. Anche la svasatura (ispessimento del disco con la distanza dal centro) è evidente. Credito: J. Skowron / OGLE / Astronomical ObIngrandire

La curvatura della Via Lattea è evidente quando le posizioni delle stelle Cefeidi sono mappate su una mappa della galassia vista di taglio. Anche la svasatura (ispessimento del disco con la distanza dal centro) è evidente. Credito: J. Skowron / OGLE / Osservatorio Astronomico, Università di Varsavia

Sappiamo anche che le galassie come la nostra sono circondate da un enorme alone di stelle e di materia oscura. Quest'ultimo è composto da noi-non-cosa , probabilmente una forma esotica di particelle subatomiche, che esercita un'influenza sulla galassia tramite la gravità. In massa supera di gran lunga quella che chiamiamo materia 'normale' (anche se, se ci pensate, se c'è più materia oscura là fuori, allora dovrebbe essere quella che chiamiamo normale), probabilmente di un fattore cinque o più.

Ma quanto è grande questo alone? È di gran lunga la struttura più grande della nostra galassia e probabilmente definisce quanto sia grande la Via Lattea, ma è estremamente debole o invisibile ai nostri occhi, quindi ottenere le sue dimensioni è difficile.

La struttura della Via Lattea: Un disco appiattito con bracci a spirale (visto di fronte, a sinistra e di taglio, a destra), con un rigonfiamento centrale, un alone e più di 150 ammassi globulari. Viene indicata la posizione del Sole circa a metà.Ingrandire

La struttura della Via Lattea: Un disco appiattito con bracci a spirale (visto di fronte, a sinistra e di taglio, a destra), con un rigonfiamento centrale, un alone e più di 150 ammassi globulari. Viene indicata la posizione del Sole circa a metà. Credito: A sinistra: NASA/JPL-Caltech; a destra: ESA; layout: ESA/ATG medialab

Un team di astronomi ha recentemente affrontato questo problema . Hanno usato modelli al computer di come le galassie si formano ed evolvono per vedere se l'alone di una galassia come la Via Lattea ha un bordo naturale, qualcosa in cui puoi piantare un segno e dire 'Qui è dove finisce la galassia'. Non è così semplice - gli aloni tendono a svanire gradualmente invece di fermarsi bruscamente - ma usando sia questi modelli che le osservazioni di galassie più piccole intorno a noi, scoprono che l'alone della Via Lattea si estende a 950.000 anni luce dal centro, il che significa la nostra galassia è larga il doppio: 1,9 milioni di anni luce.

Una nota di cautela, tuttavia; l'incertezza su questo è di circa ±200.000 anni luce. Non è preciso. Ma poi, come ho detto sopra, non stanno realmente misurando un vantaggio.

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Anche il modo in cui è stato fatto è stato interessante. Nei primi giorni dell'Universo, le galassie si formavano da nubi di gas e materia oscura. Per lo più questa roba era tutta sparsa, ma c'erano luoghi locali che avevano una densità più alta, quindi il materiale sarebbe (letteralmente) gravitato verso di loro. Una volta formato un nucleo di materiale, le cose provenienti da più lontano cadevano dentro, e poi quelle più lontane, e così via. È un processo dall'interno verso l'esterno.

L'alone si sarebbe formato da materiale piuttosto lontano. Cadrebbe verso la galassia nascente, e gran parte di essa ricadrebbe indietro. Questo forma due specie di bordi dell'alone. Uno è chiamato il bordo 'splashback', dove la roba cadeva dall'alone e poi tornava indietro; dove ha rallentato fino a fermarsi definisce quella regione. La materia si accumula lassù perché si muove lentamente, e quindi appena fuori si ottiene un grande calo di densità.

Un altro bordo è più vicino al centro ed è chiamato 'seconda caustica'. Qui è dove il materiale è caduto intorno alla galassia un paio di volte e si è un po' stabilizzato (come chiama l'astronomo materiale 'virializzato' ). Gli scienziati in questo nuovo lavoro hanno usato quella seconda per capire le dimensioni della Via Lattea, perché quella più esterna tende a sovrapporsi agli aloni di altre galassie (come Andromeda, che dista 2,5 milioni di anni luce) e anche perché hanno scoperto che questa distanza funziona sia quando si modella la materia oscura che le stelle.

Hanno anche esaminato il comportamento delle galassie nane nel nostro gruppo locale di galassie e hanno scoperto che quelle più vicine alla Via Lattea di questa seconda sostanza caustica tendono a muoversi nello spazio a una velocità diversa rispetto a quelle più lontane. Commentano che questa potrebbe essere una coincidenza, ma potrebbe anche essere una relazione fisica che hanno gravitazionalmente con la Via Lattea. Se è così, è un'ulteriore prova che questa è una buona scelta per il limite.

Quindi ecco qua. Viviamo su un pianeta in orbita attorno a una stella a circa il 40% della distanza dal centro al bordo del disco in una galassia a spirale con un alone molto più grande che si estende per quasi due milioni di anni luce. Non è la galassia più grande che conosciamo, ma nemmeno una da starnutire.



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