С какой скоростью солнце вращается вокруг центра галактики: Скорость вращения Солнца вокруг оси и галактики Млечный путь

«C какой скоростью вращается Cолнечная система вокруг центра галактики Млечный путь?» — Яндекс Кью

Популярное

Сообщества

АстрономияСолнечная системаМлечный путь

Анонимный вопрос

  ·

8,6 K

Ответить6Уточнить

Susanna Kazaryan

Физика

31,8 K

Сусанна Казарян, США, Физик  · 24 нояб 2017

Хотя скорость движения Солнца вокруг центра нашей галактики известна весьма точно (подробно параметры Солнца в составе галактики приведены здесь), закон по которому движется Солнце не подчиняется законам Кеплера. Но это не особенность Солнца. Законы Кеплера следуют из решения задачи двух тел (т.н. Кеплеровские проблемы), в которых используется приближение точечного аттрактора и пренебрегается взаимодействием с другими объектами. Законы Кеплера прекрасно выполняются для планет в Солнечной системе.

О том, что движение звёзд не подчиняется законам Кеплера было известно уже давно, с 1959 г, по наблюдению звёзд галактики М33 из локальной группы (Треугольник), а впоследствии результаты были подтверждены прецизионными измерениями ( arXiv, 1999 г). Популяризованное изображение из этой работы, описывающее зависимость скорости звёзд (V км/сек) от расстояния R до центра галактики М33 в единицах тысяч св. лет, показано ниже.  

Пунктирная кривая − это ожидаемое поведение орбитальных скоростей звёзд в галактике М33 в зависимости от радиуса орбиты при решении задачи N-тел методом моделирования. Кеплеровское поведение соответствует более быстрому спаду пунктирной кривой по закону (∝1/√R) на больших радиусах (R > 15 ксв. лет) и не приведено на рисунке. Наблюдаемые поведения скоростей звёзд от радиусов орбит показаны символами: желтыми и синими, в зависимости от метода измерения. Непрерывная линия − ожидаемое поведение скоростей в рамках модели галактического гало из тёмной материи.  

Сама гипотеза существования тёмной материи была высказана Ф. Цвикки задолго до этого (в 1933 г), для объяснения устойчивости галактического скопления Кома, по измерениям радиальных скоростей галактик в составе этого скопления.

Из приведенных выше данных следует, что при отсутствии гало из тёмной материи, галактика не смогла бы удержать звёзды с наблюдаемыми скоростями и быстро распалась бы.

Аналогичные измерения скоростей звёзд для нашей галактики (Млечный Путь) приведены ниже (символы). 

На рисунке показано положение Солнца и Кеплеровская зависимость (красная линия) скоростей звёзд от расстояния (кпс).

Очень познавательно (советую всем) просмотреть анимацию результатов моделирования движения звёзд на примере спиральной галактики отсюда, для двух моделей: Кеплеровского вращения звёзд (левая панель) и модели галактического гало из тёмной материи (правая панель). И обратите внимание, что галактические спиральные рукава не меняют своего положения, для двух моделей. 35 кг., Млечный путь масса-3,5 трлн. Солнц. Расстояние… Читать дальше

Комментировать ответ…Комментировать…

Вы знаете ответ на этот вопрос?

Поделитесь своим опытом и знаниями

Войти и ответить на вопрос

Астрономы уточнили скорость движения Солнца по просторам Галактики

04 мая 2022
20:56

Юлия Рудый

Parker Solar Probe исследует солнечную активность в непосредственной близости от светила.

Иллюстрация NASA.

Сделать это позволили новейшие астрономические данные, собранные российскими учёными из третьей версии каталога звёзд Млечного Пути.

Сотрудники Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН определили с высокой точностью, что Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью около 240 километров в секунду.

Скорость вращения Галактики и скорость движения Солнца относительно её центра не раз вычисляли и раньше по самым разным наборам астрономических данных. При этом разброс полученных значений скорости Солнца составлял от 232,5 до 243 км/с.

Но не так давно в руки астрономов попали новые данные, собранные выдающейся по своим характеристикам обсерваторией Gaia.

Исследователи из РФ решили использовать их для определения скорости вращения нашей галактики Млечный Путь и для определения скорости кругового движения Солнца в этой системе отсчёта.

В качестве «маяков» Галактики учёные выбрали 9 750 звёзд класса OB. Их особенность в том, что они очень молодые – им всего-то несколько миллионов лет. При этом они массивные – их астрономический «вес» превышает 10 масс Солнца.

А ещё они очень ярко светятся и потому видны с очень больших расстояний.

Молодость, массивность и светимость позволяют с их помощью выстроить крупномасштабную структуру Галактики и её движение. Создание по этим представлениям «карт» Млечного Пути позволяет определить скорость вращения и нашего светила относительно центра галактики в этой системе.

Полученные российскими астрономами значения хорошо согласуются с оценками других исследователей (попадают в разброс значений 232,5-243 км/с) и при этом явно точнее прежних оценок, ведь они были получены по лучшим на сегодняшний день данным астрономических наблюдений звёзд.

Так, в сравнении с предыдущей, второй версией каталога, в новой были уточнены примерно на 30 процентов значения параметров движения около полутора миллиардов светил. Для половины звёзд новой версии каталога «Гайи» параметры движения измерены с относительной ошибкой менее 10%.

Статью «Параметры вращения Галактики по ОВ2-звездам с собственными движениями и параллаксами из каталога Gaia EDR3» можно найти в издании «Астрономический журнал» (2022, т. 99, № 4, стр. 267-276).

Больше любопытных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. «Смотрим» – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.

наука
звезды
космос
астрономия
Солнце
новости
Россия

Ранее по теме

  • Расширение не по плану: «Хаббл» обнаружил нестыковку в знаниях учёных о Вселенной
  • Крупнейшая галактика во Вселенной поразила астрономов размахом своих лепестков
  • Впервые обнаружено «перо», соединяющее два рукава Млечного Пути
  • Из спирального рукава Млечного Пути вылезла какая-то «заноза»
  • Галактический фейерверк: получены новые снимки соседних с нами галактик
  • Астрономы увидели вращение крупнейших структур во Вселенной

Измерено расстояние и скорость движения Солнца по орбите вокруг центра Галактики

В 2013 году Европейское космическое агентство развернуло долгожданную космическую обсерваторию Gaia. Будучи одной из немногих космических обсерваторий следующего поколения, которые будут запущены до конца десятилетия, эта миссия провела последние несколько лет, каталогизируя более миллиарда астрономических объектов. Используя эти данные, астрономы и астрофизики надеются создать самую большую и точную трехмерную карту Млечного Пути на сегодняшний день.

Несмотря на то, что его миссия почти подошла к концу, большая часть его ранней информации все еще приносит плоды. Например, используя первоначальный выпуск данных миссии, команде астрофизиков из Университета Торонто удалось рассчитать скорость, с которой Солнце вращается вокруг Млечного Пути. Благодаря этому они впервые смогли получить точную оценку расстояния между нашим Солнцем и центром галактики.

В течение некоторого времени астрономы не знали точно, как далеко наша Солнечная система находится от центра нашей галактики. Во многом это связано с тем, что его невозможно увидеть напрямую из-за комбинации факторов (например, перспективы, размера нашей галактики и барьеров видимости). В результате с 2000 года официальные оценки варьировались от 7,2 до 8,8 килопарсеков (от 23 483 до 28 700 световых лет).

Инфракрасное изображение космического телескопа Спитцер, показывающее звезды в центре Галактики Млечный Путь. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/S. Столовый (SSC/Caltech)

Ради своего исследования группа, возглавляемая Джейсоном Хантом, научным сотрудником Данлэпского института астрономии и астрофизики Университета Торонто, объединила первоначальный выпуск Gaia с данными из Эксперимент радиальной скорости (RAVE). В этом обзоре, который проводился в период с 2003 по 2013 год Австралийской астрономической обсерваторией (ААО), были измерены положения, расстояния, лучевые скорости и спектры 500 000 звезд.

Более 200 000 этих звезд также наблюдались Gaia, и информация о них была включена в его первоначальный выпуск данных. Как они объясняют в своем исследовании, которое было опубликовано в журнале Journal of Astrophysical Letters в ноябре 2016 года, они использовали это для изучения скоростей, с которыми эти звезды вращаются вокруг центра галактики (относительно Солнца), и в процессе обнаружили явное распределение их относительных скоростей.

Короче говоря, наше Солнце движется вокруг центра Млечного Пути со скоростью 240 км/с (149миль/с) или 864 000 км/ч (536 865 миль/ч). Естественно, некоторые из более чем 200 000 кандидатов двигались быстрее или медленнее. Но для некоторых не было видимого углового момента, который они приписывали этим звездам, рассеивающимся на «хаотических орбитах типа гало, когда они проходят через ядро ​​Галактики».

Как объяснил Хант в пресс-релизе Института Данлэпа:

«Звезды с угловым моментом, очень близким к нулю, должны были устремиться к галактическому центру, где на них сильно повлияли бы экстремальные гравитационные силы, присутствующие там. Это разбросало бы их по хаотическим орбитам, унося их далеко над плоскостью Галактики и вдали от окрестностей Солнца… Измеряя скорость, с которой близлежащие звезды вращаются вокруг нашей Галактики относительно Солнца, мы можем наблюдать нехватку звезд с определенным отрицательным относительная скорость. И поскольку мы знаем, что это падение соответствует 0 км/с, оно, в свою очередь, говорит нам, как быстро мы движемся».

Обнаружение необычно яркой рентгеновской вспышки от Стрельца A*, сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь. Предоставлено: NASA/CXC/Stanford/I. Журавлева и др.

Следующим шагом было объединение этой информации с расчетами собственного движения Стрельца А* — сверхмассивной черной дыры, которая, как полагают, находится в центре нашей галактики. После поправки на его движение относительно фоновых объектов они смогли эффективно триангулировать расстояние Земли от центра галактики. Исходя из этого, они получили уточненную оценку расстояния от 7,6 до 8,2 кпк, что составляет от 24 788 до 26 745 световых лет.

Это исследование основано на предыдущей работе, проведенной соавторами исследования — профессором Рэем Калбергом, нынешним заведующим кафедрой астрономии и астрофизики Университета Торонто. Несколько лет назад он и профессор Киммо Иннанен с факультета физики и астрономии Йоркского университета провели аналогичное исследование, используя измерение лучевой скорости 400 звезд Млечного Пути.

Но, включив данные обсерватории Гайя, команда UofT смогла получить гораздо более полный набор данных и значительно сократить расстояние до галактического центра. И это было основано только на исходных данных, опубликованных миссией Gaia. Забегая вперед, Хант ожидает, что дальнейшие выпуски данных позволят его команде и другим астрономам еще больше уточнить свои расчеты.

«Последний выпуск Gaia в конце 2017 года должен позволить нам повысить точность наших измерений скорости Солнца примерно до одного км/сек, — сказал он, — что, в свою очередь, значительно повысит точность наших измерений расстояния до нас». от галактического центра».

По мере развертывания новых космических телескопов и обсерваторий мы можем ожидать, что они предоставят нам огромное количество новой информации о нашей Вселенной. И отсюда можно ожидать, что астрономы и астрофизики начнут проливать свет на ряд нерешенных космологических вопросов.

Дополнительная литература: University of Toronto , The Astrophysical Journal Letters

Нравится:

Нравится Загрузка. ..

Кривая вращения Млечного Пути

Дополнительное чтение с www.astronomynotes03.com

  • Определение массы Галактики по кривой вращения

    • Теперь, когда у нас есть представление о размере, звездном населении и общем понимании Млечного Пути как галактики, давайте рассмотрим еще одно свойство, которое мы можем определить для Млечного Пути: его массу. В большинстве случаев, когда мы намереваемся вычислить массу астрономического объекта, мы возвращаемся к ньютоновской версии третьего закона Кеплера:

    P2 = (4π 2 x a3) / G(m1 + m2)

    Солнце вращается вокруг Галактического центра, поэтому в принципе, если мы можем измерить расстояние Солнца от Галактического центра и период его обращения, это означает мы можем оценить сумму масс Солнца и Галактики (по крайней мере, той части Галактики, которая находится внутри орбиты Солнца). Поскольку мы предполагаем, что масса Галактики намного превышает массу Солнца, мы можем принять значение, которое мы рассчитали, как массу Галактики. Итак, каков ответ? Насколько массивна наша галактика?

    Расстояние от Солнца до центра Галактики можно измерить с помощью нескольких различных методов, но это сложное измерение. До сих пор исследователи расходятся во мнениях относительно точного значения, но оно составляет примерно 8 кпк (то есть 8000 парсеков). Есть родственное, но тоже сложное измерение, а именно скорость Солнца относительно центра Галактики. Она составляет примерно 200 км/сек, что позволяет оценить период обращения Солнца вокруг центра Галактики следующим образом:

    1. Предположим, что Солнце движется по круговой орбите с радиусом 8000 парсек.
    2. Вычислите длину окружности орбиты Солнца: c = 2πr = (2π)*(8000 пк)*(3,1 x 1013 км/пк) = 1,6 x 1018 км.
    3. Рассчитайте период орбиты, взяв длину окружности и разделив ее на скорость: P = 1,6 x 1018 км/200 км/сек = 8,0 x 1015 сек ≈ 250 миллионов лет.

    Если принять большую полуось орбиты Солнца за 8 килопарсек и период обращения за 250 миллионов лет, можно определить, что масса Млечного Пути внутри орбиты Солнца составляет примерно 10 11 солнечных масс, или в 100 миллиардов раз больше массы Солнца.

    Теперь сравним и противопоставим движение планет в Солнечной системе и движение звезд в Галактике. То, что мы сделали выше для расчета периода орбиты Солнца, заключалось в использовании уравнения:

    период обращения (P) = длина окружности орбиты (2πr) / орбитальная скорость (v)

    Мы можем изменить это уравнение и рассчитать орбитальную скорость для любого объекта, учитывая его период и большую полуось. Если мы применим это к планетам Солнечной системы, вы обнаружите, что по мере удаления от Солнца орбитальная скорость объекта уменьшается. Ниже приведен двухмерный график, который я создал для орбитальных скоростей планет (и Плутона) в зависимости от их расстояния от Солнца. Каждая точка помечается первой буквой имени объекта (например, V = Венера). Этот тип графика (орбитальная скорость как функция расстояния от центра) упоминается как кривая вращения .

    Рисунок 8.16: График орбитальных скоростей планет Солнечной системы, показывающий, как они уменьшаются быстрее, чем линейно, для объектов, более удаленных от Солнца.

    Авторы и права: Крис Пальма

    Поведение планет Солнечной системы, показанное на этом графике, часто называют кеплеровским вращением . Ясно, что галактика Млечный Путь сложнее, чем Солнечная система. Существует не менее 100 миллиардов объектов, газовых облаков и пыли, и в центре нет ни одной доминирующей массы. Однако астрономы ожидали, что по мере удаления от центра Галактики скорости звезд должны падать подобно кеплеровскому вращению планет Солнечной системы. Однако астрономы заметили, что существует значительная разница между предсказанной формой кривой вращения Млечного Пути и фактически измеренной. См. изображение ниже.

    Рисунок 8.17: Кривая вращения типичной спиральной галактики: предсказанная ( A ) и наблюдаемая ( B ). Расхождение между кривыми приписывается темной материи.

    Авторы и права: Википедия

    Сплошная линия, обозначенная буквой B, представляет собой схематическую кривую вращения, аналогичную той, что измерена для Млечного Пути. Пунктирная линия, обозначенная буквой A, представляет собой предсказанную кривую вращения, отображающую кеплеровское вращение. Кривая вращения B говорит нам о том, что нашей модели Млечного Пути пока что-то не хватает. Чтобы объекты, находящиеся далеко от центра Галактики, двигались быстрее, чем предполагалось, должна быть значительная дополнительная масса вдали от центра Галактики, оказывающая гравитационное притяжение на эти звезды. Это означает, что Млечный Путь должен включать в себя компонент, который очень массивен и намного больше, чем видимый диск Галактики. Мы не видим никаких компонентов в видимом свете или любой другой части электромагнитного спектра, поэтому этот массивный ореол должен быть темным. Сегодня мы называем это «ореолом темной материи» Галактики, и мы подробнее обсудим темную материю на нашем уроке космологии.

    Возвращаясь к изображению Млечного Пути, которое мы изучали ранее, гало из проволочного каркаса на самом деле предназначено для представления размеров гало темной материи.