Via Lattea

Dove si trova il Sole nella Via Lattea?

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ricevo e-mail. La maggior parte delle volte sono le persone che fanno una o due domande che sono in grado di utilizzare Google (suggerimento), ea volte è una domanda a cui devo scavare un po' per rispondere. Mi piacciono, perché significa che imparo qualcosa.

In questo caso, Bad Reader Joshua Brown si trattava della posizione del Sole nella galassia. Non quanto siamo lontani dal centro, che ora sappiamo abbastanza bene (circa 26.700 anni luce), ma quanto siamo lontani dal midplane della galassia. I nostri galassia della Via Lattea è un disco piatto di circa 100.000 anni luce di diametro, ma ha anche uno spessore di circa 2.000 anni luce. Lo spessore effettivo è difficile da definire, poiché le stelle svaniscono man mano che si sale (o si scende) dal disco, come l'atmosfera terrestre si assottiglia man mano che si aumenta l'altitudine. Inoltre, quanto è spesso dipende da cosa misuri!

Un'immagine infrarossa di tutto il cielo della galassia rimappata in modo che il disco piatto della galassia attraversi proprio il centro, e il centro è il centro galattico. Siamo all'interno della galassia, quindi questa immagine è come guardare indietro verso il centro della galassia.Ingrandire

Un'immagine infrarossa di tutto il cielo della galassia rimappata in modo che il disco piatto della galassia attraversi proprio il centro, e il centro è il centro galattico. Siamo all'interno della galassia, quindi questa immagine è come guardare indietro verso il centro della galassia, con il disco che si estende dietro di noi. Il nord galattico è in alto e il piano centrale taglia esattamente a metà del disco. Credito: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF



Ci sono in realtà due dischi nella galassia: a disco spesso e un disco sottile , con il disco sottile proprio al centro di quello spesso. Immagina che la galassia sia una torta a due strati con la glassa tra gli strati. La glassa è il disco sottile e il pan di spagna è quello spesso. Se i due strati di spugna hanno esattamente la stessa altezza, il piano intermedio galattico taglierebbe orizzontalmente esattamente attraverso il centro dello strato di glassa tra di loro. Per darti un senso di scala, se la torta è alta 10 cm (lo spessore dall'alto verso il basso del disco spesso), allora per scalare con la Via Lattea la torta stessa sarebbe un cerchio di 5 metri di diametro! È una torta molto larga e piatta. Lo strato di glassa al centro che rappresenta il disco sottile dovrebbe avere uno spessore di circa 4 cm, che è uno spesso strato di glassa!).

Inoltre, in questa scala, il Sole sarebbe a 1,3 metri dal centro, circa a metà strada dal centro al bordo.

Ma dov'è? verticalmente nella torta? Proprio al centro di quello strato di glassa o un po' più in alto o più in basso?

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La mappa più attuale della Via Lattea è mostrata nella rappresentazione di un artista. Il Sole è direttamente sotto il centro galattico, vicino allo Sperone di Orione. Le braccia Scutum-Centaurus si estendono a destra e in alto, andando dietro il centro verso il lato opposto.Ingrandire

La mappa più attuale della Via Lattea è mostrata nella rappresentazione di un artista. Il Sole è direttamente sotto il centro galattico, vicino allo Sperone di Orione. Le braccia Scutum-Centaurus si estendono a destra e in alto, andando dietro il centro verso il lato opposto. Il maser osservato è quasi direttamente opposto al Sole dal centro nel braccio S-C, a 65.000 anni luce di distanza. Credito: NASA/JPL-Caltech/R. Ferita (SSC/Caltech)

Quel numero è stato difficile da determinare. Ma nel 2016, un paio di astronomi ha cercato di capire l'orientamento della galassia nello spazio. Se è un disco piatto, l'asse di quel disco punta a un certo punto nel cielo. Il loro obiettivo era trovare quel posto , ma come sottoprodotto hanno anche ottenuto una misurazione dello spostamento del Sole dal piano medio. Il loro risultato è che siamo a circa 55 anni luce a nord di quel piano (dove 'nord' è verso nord galattico , che si trova nella costellazione di Coma Berenice). La loro stima ha una grande incertezza, tuttavia, di circa 16 anni luce, ma anche con questo siamo certamente a nord del piano medio.

Hanno misurato questo misurando effettivamente la direzione verso il polo galattico nord! Hanno usato una serie di diversi 'traccianti' per il disco, oggetti o gruppi di oggetti che tracciano la forma del disco della Via Lattea. Quindi esaminano la distribuzione di questi oggetti attraverso il disco, lasciando che definisca il piano della galassia stessa. Una volta che lo hanno, possono quindi applicare un po' di geometria per trovare il polo di quel piano (pensalo come la direzione verso cui è rivolto quel piano).

Lo fanno in due modi: uno è 'non vincolato', in cui usano semplicemente quei traccianti per ottenere la geometria. L'altro modo è 'vincolato', dove costringono il centro della galassia a essere la posizione del nostro buco nero supermassiccio centrale, Sgr A*. Questi due metodi danno risposte leggermente diverse, che attribuiscono al Sole che non si trova esattamente al centro del piano del disco. Quando tengono conto di questo, ottengono il numero di 55 anni luce.

Uno schema del percorso del Sole attorno alla Via Lattea mentre sale e scende dal piano galattico di diverse decine di anni luce. La scala del movimento verticale è molto esagerata. Credito: Chris Setter/Phil PlaitIngrandire

Uno schema del percorso del Sole attorno alla Via Lattea mentre sale e scende dal piano galattico di diverse decine di anni luce. La scala del movimento verticale è molto esagerata. Credito: Chris Setter / Phil Plait

Fantastico. Per inciso, il Sole orbita attorno al centro della galassia (chiamato il anno galattico e a volte il anno cosmico ) ogni duecento milioni di anni terrestri , ma mentre lo fa va su e giù rispetto al disco! Quando si trova al di sopra del piano medio del disco, la gravità dei miliardi di stelle combinate lo spinge verso il basso, quindi ricade verso il basso, passa attraverso il piano mediano, quindi scende a qualche dozzina di anni luce al di sotto del disco, che poi lo solleva, e il processo si ripete. Proprio adesso stiamo ancora salendo . Il ciclo impiega circa 60 milioni di anni per essere completato una volta.

Quindi, ecco qua! Sapevo che non eravamo esattamente nell'aereo centrale, ma non sapevo di quanto eravamo fuori, o come veniva misurato. Ora faccio. Spero che ora lo faccia anche tu.

I miei ringraziamenti a Joshua Samuel Brown ( @josambro su Twitter) per aver posto la domanda in primo luogo!

Rettifica (2 ottobre 2019): Ottenere gli spessori dei dischi sottili e spessi è un po' complicato; i numeri che ho usato originariamente erano troppo piccoli. Il corso online di astronomia di Swinburne li elenca come aventi altezze di scala di 400 e 1.000 anni luce, rispettivamente, che mi sembrano giuste. 'Altezze di scala' sono un intero barattolo di vermi da aprire qui, ma se hai qualcosa che diventa più sottile o meno denso con l'altezza (come l'atmosfera terrestre), l'altezza della scala è dove la sua densità diminuisce di un fattore 1/e, dove e è il base del logaritmo naturale, circa 2,7. Quindi sì, è un po' complicato. Quindi la torta è un'analogia, ma è solida, quindi non funziona molto bene quando scavi nei dettagli (che è vero per tutte le analogie). Il punto: il disco spesso è più spesso del disco sottile e la torta è davvero ampia rispetto a entrambi!



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