VARFöR KAN VI INTE SE MITTEN AV VINTERGATAN?

Send

I årtusenden har människor stirrat upp på natthimlen och stått i vördnad för Vintergatan. Idag fortsätter stargazers och amatörastronomer i denna tradition, att veta att det de bevittnar i själva verket är en samling av hundratals miljoner stjärnor och dammmoln, för att inte tala om miljarder andra världar.

Men man måste undra, om vi kan se det glödande bandet på Vintergatan, varför kan vi inte se vad som ligger mitt i vår galax? Antar vi att vi tittar i rätt riktning, borde vi inte kunna se den stora, ljusa utbuktningen av stjärnor med det blotta ögat? Du vet den jag menar, det finns i alla bilder!

Tyvärr måste ett antal verklighetskontroller göras för att besvara denna fråga. När det är tillräckligt mörkt och förhållandena är klara, kan mjölkvägens dammiga ring säkert urskiljas på natthimlen. Men vi kan fortfarande bara se cirka 6000 ljusår in i skivan med blotta ögat och förlita oss på det synliga spektrumet. Här är en sammanfattning av varför det är.

Storlek och struktur:

Först och främst är den stora storleken på vår galax tillräckligt för att förvränga sinnet. NASA uppskattar att Vintergatan är mellan 100 000 - 120 000 ljusår i diameter - även om viss information tyder på att det kan vara så mycket som 150 000 - 180 000 ljusår i hela. Eftersom ett ljusår är cirka 9,5 x 10¹²km, detta gör diametern på Vintergalaxen cirka 9,5 x 10¹⁷ - 1,14 x 10¹⁸ km i diameter.

För att sätta det i lekmannens termer, att 950 quadrillion (590 quadrillion miles) till 1,14 quintillion km (7oo septendecillion miles). Vintergatan uppskattas också innehålla 100–400 miljarder stjärnor (även om det kan vara så högt som en biljon) och kan ha upp till 100 miljarder planeter.

I mitten, mäta ca. 10.000 ljusår i diameter, är den tätt packade stjärnan grupp som kallas ”utbuktningen”. I mitten av denna utbuktning finns en intensiv radiokälla, kallad Skytten A *, som troligen är ett supermassivt svart hål som innehåller 4,1 miljoner gånger massan av vår sol.

Vi, i vårt ödmjuka solsystem, är ungefär 28 000 ljusår bort från det. Kort sagt, denna region är helt enkelt för långt för oss att se med blotta ögat. Men det finns mer än bara det ...

Ljusstyrka med låg yta:

Förutom att vara en spiralbarrierad galax, är Vintergatan det som kallas en LSB-galax med låg yta - en klassificering som avser galaxer där deras yta ljusstyrka är, sett från jorden, åtminstone en storlek lägre än omgivande natthimlen. I huvudsak betyder detta att himlen måste vara mörkare än ca 20,2 storlek per fyrkantigt bågsekund för att Vintergatan ska ses.

Detta gör mjölkvägen svår att se från någon plats på jorden där ljusföroreningar är vanliga - till exempel i stads- eller förortsplatser - eller när bortstrött ljus från månen är en faktor. Men även när förhållandena är optimala finns det fortfarande bara så mycket vi kan se med blotta ögat, av skäl som har mycket att göra med allt som ligger mellan oss och den galaktiska kärnan.

Damm och gas:

Även om det kanske inte ser ut för den tillfälliga observatören, är Vintergatan full av damm och gas. Den här materien är känd som det interstellära mediet, en skiva som utgör 10-15% av den ljusa / synliga substansen i vår galax och fyller de långa utrymmena mellan stjärnorna. Dammets tjocklek avleder det synliga ljuset (som förklaras här) och lämnar endast infrarött ljus att passera genom dammet.

Detta gör infraröda teleskoper som Spitzer Space Telescope extremt värdefulla verktyg för att kartlägga och studera galaxen, eftersom det kan kika igenom damm och dis för att ge oss extra tydliga syn på vad som händer i hjärtat av galaxen och i stjärnbildande regioner. Men när man tittar i det visuella spektrumet begränsar ljus från jorden och störningseffekten av damm och gas hur långt vi kan se.

Begränsad instrumentering:

Astronomer har stirrat upp i stjärnorna i tusentals år. Det var emellertid först i relativt nyare tid att de till och med visste vad de tittade på. Till exempel i sin bok Meteorologica, Aristoteles (384–322 f.Kr.) skrev att de grekiska filosoferna Anaxagoras (ca. 500–428 fvt) och Demokritus (460–370 fvt) hade föreslagit att Vintergatan kunde bestå av avlägsna stjärnor.

Emellertid trodde Aristoteles själv att Vintergatan orsakades av "antändningen av den eldiga utandningen av några stjärnor som var stora, många och nära varandra" och att dessa tändningar äger rum i den övre delen av atmosfären. Liksom många av Aristoteles teorier skulle detta förbli kanon för västerländska forskare fram till 1500- och 1600-talet, då modern astronomi började slå rot.

Under tiden, i den islamiska världen, tog många medeltida forskare en annan åsikt. Exempelvis föreslog den persiska astronomen Abu Rayhan al-Biruni (973–1048) att Vintergatan är ”en samling av otaliga fragment av naturen av nebulösa stjärnor”. Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) i Damaskus föreslog på liknande sätt att Vintergatan är ”en myriad av små stjärnor packade ihop i fasta stjärnornas sfär” och att dessa stjärnor är större än planeter.

Den persiska astronomen Nasir al-Din al-Tusi (1201–1274) hävdade också i sin bok Tadhkira att: ”Vintergatan, dvs Galaxen, består av ett mycket stort antal små, tätt sammanslagna stjärnor, som på grund av deras koncentration och småhet verkar vara molniga fläckar. På grund av detta jämfördes det med mjölk i färg. ”

Trots dessa teoretiska genombrott var det inte förrän 1610, när Galileo Galilei vände sitt teleskop mot himlen, det fanns bevis för att säkerhetskopiera dessa påståenden. Med hjälp av teleskop insåg astronomer för första gången att det fanns många, många fler stjärnor på himlen än de vi kan se, och att alla de vi kan se är en del av Vintergatan.

Över ett sekel senare skapade William Herschel det första teoretiska diagrammet över hur Vintergatan (1785) såg ut. I den beskrev han formen på Vintergatan som en stor, molnliknande samling av stjärnor och hävdade att solsystemet var nära centrum. Även om det var felaktigt, var detta det första försöket att antaga hur vår kosmiska trädgård såg ut.

Först på 1900-talet kunde astronomer få en korrekt bild av hur vår galax faktiskt ser ut. Detta började med astronomen Harlow Shapely som mätte fördelningarna och platserna för kugghjulstjärnor. Från detta bestämde han att mitten av Vintergatan var 28 000 ljusår från Jorden, och att mitten var en utbuktning, snarare än ett plant område.

1923 använde astronomen Edwin Hubble det största teleskopet på sin tid vid Mt. Wilson Observatory nära Pasadena, Kalifornien, för att observera galaxer bortom våra egna. Genom att observera hur spiralgalaxer ser ut i hela universum kunde astronomer och forskare få en uppfattning om hur våra egna ser ut.

Sedan den tiden har förmågan att observera vår galax genom flera våglängder (dvs. radiovågor, infraröda, röntgenstrålar, gammastrålar) och inte bara det synliga spektrumet hjälpt oss att få en ännu bättre bild. Dessutom har utvecklingen av rymdteleskop - som Hubble, Spitzer, WISE och Kepler - varit en viktig roll i att vi kan göra observationer som inte utsätts för störningar från vår atmosfär eller meteorologiska förhållanden.

Men trots våra bästa ansträngningar är vi fortfarande begränsade av en kombination av perspektiv, storlek och synbarhetsbarriärer. Hittills är alla bilder som visar vår galax antingen konstnärsframställningar eller bilder av andra spiralgalaxer. Fram till nyligen i vår historia var det mycket svårt för forskare att mäta hur Vintergatan ser ut, främst för att vi är inbäddade i den.

För att få en verklig bild av Vintergalaxen måste flera saker hända. Först skulle vi behöva en kamera som fungerade i rymden som hade ett brett synfält (alias Hubble, Spitzer, etc.). Då måste vi flyga kameran till en plats som är ungefär 100 000 ljusår ovanför Vintergatan och peka tillbaka den på jorden. Med vår nuvarande framdrivningsteknik skulle det ta 2,2 miljarder år att uppnå.

Lyckligtvis har astronomer, som redan noterats, några ytterligare våglängder som de kan använda för att se in i galaxen, och dessa gör mycket mer av galaxen synlig. Förutom att vi ser fler stjärnor och fler stjärnkluster kan vi också se mer av vår Galaxy-centrum, som inkluderar det supermassiva svarta hålet som har teoretiserats som befintligt där.

Under en tid har astronomer fått namn på den himmelregion som är dold av Vintergatan - ”Avvikande zon”. Tillbaka i de dagar då astronomer bara kunde göra visuella observationer, tog Zone of Understanding cirka 20% av natthimlen. Men genom att observera i andra våglängder, som infraröd, röntgen, gammastrålar, och särskilt radiovågor, kan astronomer se alla utom cirka 10% av himlen. Det som finns på andra sidan de 10% är mestadels ett mysterium.

Kort sagt, framsteg görs. Men tills vi kan skicka ett fartyg bortom vår Galaxy som kan ta ögonblicksbilder och stråla dem tillbaka till oss, allt inom vår egen livstid, kommer vi att vara beroende av vad vi kan se inifrån.

Vi har många intressanta artiklar om Vintergatan här på Space Magazine. Till exempel, här är Vad är mjölkvägen? Och här är en artikel om varför den kallas Mjölkvägen, hur stor den är, varför den roterar och vad den närmaste galaxen är den.

Och här är 10 fakta om Vintergatan. Och se till att läsa avsnittet Guide till rymden på Vintergatan.

Och se till att kolla Space Magazines intervju med Dr. Andrea Ghez, professor i astronomi vid UCLA, och prata om vad som ligger i centrum för vår galax.