Скорость вращения млечного пути: С какой скоростью движется Млечный Путь |

Содержание

Искривление Млечного Пути оказалось динамическим

Астрономия

20:07
03 Март 2020

Сложность
4.7

Stefan Payne-Wardenaar / ESA

Данные о положении и
скорости двенадцати миллионов звезд-гигантов, собранные космическим телескопом
Gaia,
позволили астрономам оценить изменение искривления Млечного Пути во времени. Оказалось, что изгиб плоскости нашей галактики непостоянен, а в пределах имеющихся ошибок
его можно успешно описать простой моделью вращения с постоянной угловой
скоростью. В таком случае ближе к центру системы движение самой Галактики
обгоняет искривление, но на окраинах ситуация меняется на противоположную, пишут
авторы в журнале Nature Astronomy.

Млечный Путь — это
крупная спиральная галактика, которая в простейшем случае обладает формой плоского
диска. Однако уже с середины XX века
астрономам известно, что диск на самом деле искривлен: с одной стороны он загибается
вверх (сонаправленно вектору угловой скорости вращения галактики), а с другой —
в противоположную. Этот вывод был многократно подтвержден, в том числе
относительно недавними высокоточными измерениями космического телескопа Gaia, который измеряет
координаты и скорости сотен миллионов звезд.

Искривление диска
определяется как крупномасштабное отклонение от плоской формы на периферии. Теоретически
существует несколько возможных причин возникновения такой особенности.
Например, это может быть связано с несимметричностью гало из темной материи, обусловлено
влиянием межгалактических магнитных полей или вызвано поглощением другой
галактики в прошлом. На данный момент ученым неизвестна точная причина
возникновения искривления.

Элоиза Поджо (Eloisa
Poggio) из Туринской астрофизической обсерватории и ее коллеги из Германии и Италии использовали результаты наблюдений Gaia для поиска переменности кривизны Галактики во времени. Оказалось, что
данные согласуют с простым твердотельным вращением изгибной волны относительно
оси, совпадающей с осью самого Млечного Пути. Определенная угловая скорость
этого движения равна 10,86 ± 0,03 ± 3,20 километров в секунду на килопарсек,
где сперва отмечена статистическая погрешность, а потом систематическая.

Модель твердотельного вращения изгиба диска Млечного Пути. Черной точкой отмечено положение Солнца. Видно, что период вращения на таком галактоцентрическом расстоянии значительно короче периода вращения волны искривления.

E. Poggio et al. / Nature Astronomy, 2020

Авторы использовали
информацию о 12616068 звездах-гигантах ярче 15,5 звездной величины в полосе
G, чья широта
в галактических координатах не превышает двадцати градусов. Астрономы
статистически анализировали галактические координаты светил, их параллаксы и проекции
собственного движения на перпендикулярную плоскости галактики ось, так как
искривление в первую очередь изменяет именно этот компонент скорости.

Ученые использовали
простую модель, в рамках которой форма искривления остается постоянной, но
может вращаться как единое целое, как наблюдается у других
галактик. В таком случае возможны два варианта: оси вращения галактики и
изгибной волны совпадают или образуют между собой ненулевой угол. Исследователи
отмечают, что вторая ситуация ожидается только при действии несимметричного
наклоненного гало темной материи или массивного наклоненного тора на окраине
галактики. Однако при реалистичных параметрах порождаемое такими объектами
искривление будет пренебрежимо мало в рамках текущих погрешностей, так что
авторы остановились на более простом первом варианте.

Полученное значение
скорости вращения искривления примерно в три раза меньше, чем угловая скорость
движения материи вокруг центра Галактики около Солнца (около 8 килопарсек). Следовательно,
один полный оборот искривления занимает около 700—800 миллионов лет, в то время
как в нашем регионе Млечного Пути звезды делают один оборот за 220 миллионов
лет. Однако по мере увеличения расстояния до центра вещество начинает двигаться
медленнее, так что на 20 ± 5 килопарсеках эти скорости становятся равны, а в
еще более далеких областях движение изгибной волны становится быстрее.

Астрономы заключают, что
полученные данные свидетельствуют в пользу сценария временного возмущения
внешних областей диска Млечного Пути, вызванного взаимодействием с галактикой-спутником.
Возможно, это была карликовая эллиптическая галактика в Стрельце, но точно пока
этого сказать нельзя.

Теоретически зависеть от
времени может и амплитуда изгибания, но проведенный анализ с возможной
переменностью этого параметра показал различия на уровне намного ниже текущих
экспериментальных ошибок. Поэтому авторы приходят к выводу, что даже если этот феномен
и возникает, то он оказывается лишь малой поправкой к вращению неизменного
профиля изгиба. Увеличение точности измерений потребует нового анализа данных и
отказа от простых моделей в пользу более сложных, в которых все параметры, в
том числе сама угловая скорость, могут зависеть как от времени, так и от
координат.

Ранее астрономы нашли ближайшую от черной дыры в центре Млечного Пути звезду, уличили его в краже межгалактического газа и оценили скорость его роста в 500 метров в секунду.

Тимур Кешелава

Определена скорость вращения нашей галактики Млечный Путь — 23 августа 2016

Технологии

23 августа 2016, 00:30

Ученые Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики определили скорость вращения Млечного Пути вокруг своей оси в точке, где находится Солнце. Исследование доступно на сайте arXiv.org.

В своей работе авторы выбирали между двумя способами определения скорости вращения Млечного Пути вокруг своей оси. Первый метод приводит к значению 220 километров в секунду, второй — к 240 километров в секунду.

Ученые склоняются к тому, что второй способ дает более правильную оценку скорости вращения галактического диска с радиусом, равным расстоянию от центра Млечного Пути до Солнца.

Кривая вращения, описывающая зависимость орбитальной скорости звезд и газа как функцию от расстояния до центра Млечного Пути лучше всего объясняется данными второго наблюдения.

Первый способ основан на измерения максимальной скорости излучения нейтрального водорода как функции галактической долготы. Второй — на радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами и обзоров BeSSeL (Bar and Spiral Structure Legacy) и VERA (VLBI Exploration of Radio Astrometry).

Источник: Лента.ру

УДИВЛЕНИЕ0

ПЕЧАЛЬ0

ПРИСОЕДИНИТЬСЯ

Самые яркие фото и видео дня — в наших группах в социальных сетях

ВКонтакте
Телеграм
Яндекс.Дзен

Увидели опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter

Новости СМИ2

сообщить новость

Отправьте свою новость в редакцию, расскажите о проблеме или подкиньте тему для публикации. Сюда же загружайте ваше видео и фото.

Группа вконтакте

Новости компаний

21.09.2022 11:50

МегаФон зафиксировал ажиотажный спрос на детские умные часы

Накануне учебного года и в первую неделю сентября продажи детских умных часов в розничной сети МегаФона выросли в шесть раз. Ажиотажный спрос аналитики МегаФона связывают с запретом на использование мобильных телефонов в школах, о котором стало известно в последний день лета. Пик интереса к детским смарт-часам пришёлся на 31 августа и 1 сентября — в эти дни продажи выросли по сравнению с тем же днем прошлого года в семь раз, а средний чек покупки вырос на 15%. В этот период умные часы стали самым популярным товаром в розничной сети…

20.09.2022 12:20

Для покупки квартиры в проектах GloraX нужен только телефон

Сервис онлайн-сделки при покупке квартиры в проектах GloraX стал еще доступнее. В приложении для смартфонов GloraX появилась новая функция бронирования и покупки квартиры онлайн. Сегодня смартфон является главным способом выхода в интернет. По данным аналитической платформы DataReportal по итогам 1 квартала 2022 года более 92% пользователей от 16 до 64 лет пользуются интернетом с мобильных устройств. В России этот показатель приближается к 70%. Поэтому девелопер обновил мобильное приложение, максимально приблизив его по функциям к сайту…

20.09.2022 10:50

Всероссийский конкурс «BimSkills — 2022» проходит при поддержке Группы «Эталон»

Всероссийский конкурс архитектурно-проектных работ с применением технологий информационного моделирования «BimSkills — 2022» — одно из ключевых событий в сфере digital нашей страны. Мероприятие традиционно проводится по инициативе и при поддержке Группы «Эталон». Свое участие в конкурсе уже подтвердило около 50 ведущих ВУЗов и профессиональных колледжей из 28 городов России. Уже стартовал первый (заочный) этап конкурса, в рамках которого участникам предстоит в удаленном формате выполнить техническое задание. Второй (очный) этап, как и…

ТОП 5

«Бегут во все стороны, как тараканы». Как петербургские муниципалы разносят повестки о мобилизации

319 477

2262

Одни и те же люди с обеих сторон: почему фильм Евгения Пригожина про ЧВК «Вагнер» оказался мощным антивоенным высказыванием

241 612

553

Не дожидаясь повестки. Власти Петербурга просят отправить в военкоматы сотрудников с мобилизационными предписаниями и ежедневно отчитываться о них

218 876

«Я напишу отказ, это хуже». Петербуржец рассказал «Фонтанке» о дистанционной повестке

179 989

475

«Отдавайте сами, чтобы бизнес не встал». Зачем петербургских предпринимателей вызывают на комиссии по мобилизации

135 449

Новости компаний

Впервые измерена скорость вращения черной дыры в центре нашей Галактики

https://ria.ru/20201021/galaktika-1580823905.html

Впервые измерена скорость вращения черной дыры в центре нашей Галактики

Впервые измерена скорость вращения черной дыры в центре нашей Галактики — РИА Новости, 21.10.2020

Впервые измерена скорость вращения черной дыры в центре нашей Галактики

Американские астрофизики впервые смогли рассчитать скорость вращения сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики Млечный Путь. Результаты… РИА Новости, 21.10.2020

2020-10-21T14:22

наука

космос — риа наука

открытия — риа наука

физика

астрофизика

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/0a/15/1580814549_0:31:1281:751_1920x0_80_0_0_5d567506b5bc983c93defbbe0dbd4973.jpg

МОСКВА, 21 окт — РИА Новости. Американские астрофизики впервые смогли рассчитать скорость вращения сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики Млечный Путь. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.В центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А (SgrA*). За ее открытие ученым Райнхарду Гензелю и Андреа Гез в этом году была присуждена Нобелевская премия по физике. Они же вычислили, что масса SgrA* составляет около четырех миллионов солнечных масс.Второй важнейший параметр, характеризующий черную дыру и имеющий важное значение при формировании и эволюции галактики — скорость вращения, или спин, до последнего времени был неизвестен. Влияние вращения черной дыры на орбиты ближайших звезд незначительно, поэтому его трудно измерить напрямую.Вместо этого исследователи из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского института (CfA) и Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики Северо-Западного университета (CIERA) изучили орбиты и пространственное распределение S-звезд — ближайших к черной дыре звезд, вращающихся вокруг нее.Авторы установили, что S-звезды организованы в две плоскости типа звездных дисков, вращающихся в разных направлениях. По мнению исследователей, это указывает на то, что скорость вращения самой SgrA* невелика — если бы она обладала значительным вращением, орбитальные плоскости звезд со временем испытывали бы смещение, но этого не наблюдается. По оценкам ученых спин черной дыры составляет не более 0,1.»Для нашего исследования мы использовали недавно обнаруженные S-звезды, чтобы показать, что спин черной дыры SgrA* меньше, чем 10 процентов от ее максимального значения, что соответствует вращению со скоростью света, — приводятся в пресс-релизе CfA слова одного из двух авторов исследования профессора Абрахама Леба (Abraham Loeb). — В противном случае общие орбитальные плоскости этих звезд не оставались бы выровненными в течение их жизни, как мы это видим сегодня».»Черные дыры выделяют огромное количество энергии, которая удаляет газ из галактик», — продолжает второй автор статьи Джакомо Фраджионе (Giacomo Fragione) из CIERA.При этом образуются мощные пучки лучей — квазарные струи, или джеты. Но авторы считают, что от сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути вряд ли стоит ожидать таких струй, так как она слишком медленно вращается.»Считается, что струи приводятся в движение быстро вращающимися черными дырами, которые действуют как гигантские маховики», — объясняет Леб.Ученые надеются, что более точные данные о скорости вращения черной дыры SgrA* они смогут получить, когда будет полностью реализован проект по созданию глобальной сети радиотелескопов Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope), цель которого — наблюдение за непосредственным окружением сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.

https://ria.ru/20201020/galaktika-1580682349.html

https://ria.ru/20201012/zvezda-1579434892.html

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/0a/15/1580814549_119:0:1160:781_1920x0_80_0_0_96e103a21663d6bee4b77c64619d3215. jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, открытия — риа наука, физика, астрофизика

Наука, Космос — РИА Наука, Открытия — РИА Наука, Физика, астрофизика

МОСКВА, 21 окт — РИА Новости. Американские астрофизики впервые смогли рассчитать скорость вращения сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики Млечный Путь. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

В центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А (SgrA*). За ее открытие ученым Райнхарду Гензелю и Андреа Гез в этом году была присуждена Нобелевская премия по физике. Они же вычислили, что масса SgrA* составляет около четырех миллионов солнечных масс.

Второй важнейший параметр, характеризующий черную дыру и имеющий важное значение при формировании и эволюции галактики — скорость вращения, или спин, до последнего времени был неизвестен. Влияние вращения черной дыры на орбиты ближайших звезд незначительно, поэтому его трудно измерить напрямую.

Вместо этого исследователи из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского института (CfA) и Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики Северо-Западного университета (CIERA) изучили орбиты и пространственное распределение S-звезд — ближайших к черной дыре звезд, вращающихся вокруг нее.

Авторы установили, что S-звезды организованы в две плоскости типа звездных дисков, вращающихся в разных направлениях. По мнению исследователей, это указывает на то, что скорость вращения самой SgrA* невелика — если бы она обладала значительным вращением, орбитальные плоскости звезд со временем испытывали бы смещение, но этого не наблюдается. По оценкам ученых спин черной дыры составляет не более 0,1.

20 октября 2020, 16:38Наука

Обнаружены доказательства столкновения Млечного Пути с другой галактикой

«Для нашего исследования мы использовали недавно обнаруженные S-звезды, чтобы показать, что спин черной дыры SgrA* меньше, чем 10 процентов от ее максимального значения, что соответствует вращению со скоростью света, — приводятся в пресс-релизе CfA слова одного из двух авторов исследования профессора Абрахама Леба (Abraham Loeb). — В противном случае общие орбитальные плоскости этих звезд не оставались бы выровненными в течение их жизни, как мы это видим сегодня».

«Черные дыры выделяют огромное количество энергии, которая удаляет газ из галактик», — продолжает второй автор статьи Джакомо Фраджионе (Giacomo Fragione) из CIERA.

При этом образуются мощные пучки лучей — квазарные струи, или джеты. Но авторы считают, что от сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути вряд ли стоит ожидать таких струй, так как она слишком медленно вращается.

«Считается, что струи приводятся в движение быстро вращающимися черными дырами, которые действуют как гигантские маховики», — объясняет Леб.

Ученые надеются, что более точные данные о скорости вращения черной дыры SgrA* они смогут получить, когда будет полностью реализован проект по созданию глобальной сети радиотелескопов Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope), цель которого — наблюдение за непосредственным окружением сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.

12 октября 2020, 16:14Наука

Астрономы впервые наблюдали смерть звезды в черной дыре

Super Spirals Spin Super Fast

Когда дело доходит до галактик, насколько быстро это быстро? Млечный Путь, средняя спиральная галактика, вращается со скоростью 130 миль в секунду (210 км/сек) по соседству с нашим Солнцем. Новое исследование показало, что самые массивные спиральные галактики вращаются быстрее, чем ожидалось. Эти «суперспирали», самая большая из которых весит примерно в 20 раз больше, чем наш Млечный Путь, вращаются со скоростью до 350 миль в секунду (570 км/сек).

Суперспирали исключительны практически во всех отношениях. Помимо того, что они намного массивнее Млечного Пути, они также ярче и крупнее по физическим размерам. Самый большой из них простирается на 450 000 световых лет по сравнению с диаметром Млечного Пути в 100 000 световых лет. На сегодняшний день известно всего около 100 суперспиралей. Суперспирали были обнаружены как важный новый класс галактик при изучении данных Слоановского цифрового обзора неба (SDSS), а также внегалактической базы данных NASA/IPAC (NED).

«Суперспирали экстремальны по многим параметрам», — говорит Патрик Огл из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Они бьют рекорды по скорости вращения».

Огл — первый автор статьи, опубликованной 10 октября 2019 года в Astrophysical Journal Letters . В статье представлены новые данные о скорости вращения суперспиралей, полученные с помощью Южно-Африканского большого телескопа (SALT), крупнейшего одиночного оптического телескопа в южном полушарии. Дополнительные данные были получены с помощью 5-метрового телескопа Хейла Паломарской обсерватории, находящейся в ведении Калифорнийского технологического института. Данные миссии NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) имели решающее значение для измерения массы галактик в звездах и скорости звездообразования.

Ссылаясь на новое исследование, Том Джарретт из Университета Кейптауна, Южная Африка, говорит: «Эта работа прекрасно иллюстрирует мощную синергию между оптическими и инфракрасными наблюдениями галактик, выявляя движения звезд с помощью спектроскопии SDSS и SALT, а также другие свойства звезд. — в частности, звездная масса или «костяк» родительских галактик — с помощью изображения WISE в среднем инфракрасном диапазоне». была связана с вращением галактик на протяжении десятилетий. Астроном Вера Рубин впервые начала работу над скоростью вращения галактик, показав, что спиральные галактики вращаются быстрее, чем если бы их гравитация была вызвана исключительно составляющими их звездами и газом. Дополнительное невидимое вещество, известное как темная материя, должно влиять вращение галактики Ожидается, что спиральная галактика данной массы в звездах будет вращаться с определенной скоростью Команда Огла находит, что знак суперспиралей значительно превышает ожидаемую скорость вращения.

Суперспирали также находятся в больших, чем обычно, гало темной материи. Самый массивный ореол, который измерил Огл, содержит достаточно темной материи, чтобы весить как минимум в 40 триллионов раз больше, чем наше Солнце. Такое количество темной материи обычно содержало бы группу галактик, а не одну галактику.

«Похоже, что вращение галактики определяется массой ее ореола темной материи», — объясняет Огл.

Тот факт, что суперспирали нарушают обычное соотношение между массой галактики в звездах и скоростью вращения, является новым свидетельством против альтернативной теории гравитации, известной как модифицированная ньютоновская динамика или МОНД. MOND предполагает, что в самых больших масштабах, таких как галактики и скопления галактик, гравитация немного сильнее, чем предсказывали Ньютон или Эйнштейн. Это заставит, например, внешние области спиральной галактики вращаться быстрее, чем можно было бы ожидать, основываясь на ее массе в звездах. MOND предназначен для воспроизведения стандартных соотношений скоростей вращения спирали, поэтому он не может объяснить выбросы, такие как суперспирали. Наблюдения за суперспиралями предполагают, что неньютоновская динамика не требуется.

Несмотря на то, что суперспиральные галактики являются самыми массивными спиральными галактиками во Вселенной, они на самом деле весят меньше звезд по сравнению с ожидаемым количеством содержащейся в них темной материи. Это говорит о том, что огромное количество темной материи препятствует звездообразованию. Есть две возможные причины: 1) любой дополнительный газ, который втягивается в галактику, сталкивается вместе и нагревается, не давая ему остыть и формировать звезды, или 2) быстрое вращение галактики затрудняет коллапс газовых облаков. влияние центробежной силы.

«Впервые мы обнаружили спиральные галактики, которые настолько велики, насколько это вообще возможно, — говорит Огл.

Несмотря на эти разрушительные влияния, суперспирали все еще способны образовывать звезды. Хотя крупнейшие эллиптические галактики сформировали все или большую часть своих звезд более 10 миллиардов лет назад, суперспирали все еще формируют звезды сегодня. Каждый год они превращают примерно в 30 раз больше массы Солнца в звезды, что нормально для галактики такого размера. Для сравнения, наш Млечный Путь формирует примерно одну солнечную массу звезд в год.

Огл и его команда предложили дополнительные наблюдения, которые помогут ответить на ключевые вопросы о суперспиралях, в том числе наблюдения, предназначенные для лучшего изучения движения газа и звезд в их дисках. После запуска в 2021 году космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба сможет изучать суперспирали на больших расстояниях и, соответственно, в более молодом возрасте, чтобы узнать, как они развиваются с течением времени. А миссия НАСА WFIRST может помочь найти больше суперспиралей, которые чрезвычайно редки благодаря большому полю зрения.

Научный институт космического телескопа расширяет границы космической астрономии, разместив в нем научно-операционный центр космического телескопа Хаббл, научно-операционный центр космического телескопа Джеймса Уэбба и научно-операционный центр будущего широкоугольного инфракрасного обзора. Телескоп (WFIRST). В STScI также находится Архив Микульского для космических телескопов (MAST), который представляет собой проект, финансируемый НАСА, для поддержки и предоставления астрономическому сообществу различных архивов астрономических данных, а также хранилище данных для Хаббла, Уэбба, Кеплера, К2, TESS. миссии и многое другое.

Измерение вращения Млечного Пути

8 сентября 2020 г.
Английская почта, микроволновая печь и радиоастрономия

7,211 Views

PDF

Abstract: В этом посте мы хотим продолжить исследование структуры нашей галактики, сделанное с использованием излучения на 21 см нейтрального водорода и описанное в предыдущем посте: Структура Млечного Пути обнаружен с эмиссией нейтрального водорода на 21 см. В частности, мы хотим использовать эффект Доплера для измерения скорости вращения нейтральных водородных облаков в зависимости от расстояния от центра и вывести кривую вращения галактики.

Введение

Нейтральный газообразный водород в диске нашей Галактики движется по почти круговым орбитам вокруг центра Галактики. Лучевые скорости Vr , измеренные по доплеровским смещениям эмиссионных линий HI λ=21 см, кодируют информацию о расстояниях облаков Hi от галактического ядра. HI прозрачен для микроволнового излучения, за исключением нескольких областей вблизи галактической плоскости, поэтому распределение водорода отображает крупномасштабную структуру всей Галактики 9.0046, большая часть которого скрыта пылью в видимом диапазоне длин волн.
На изображении ниже показана схема нашей галактики с положением солнца. Солнце расположено во вторичном рукаве, называемом рукавом Ориона , между рукавами Персея и Стрельца. Вращение происходит по часовой стрелке.

Доплеровский сдвиг

Эффект Доплера (или Доплеровский сдвиг ) — это изменение частоты волны по отношению к наблюдателю, который движется относительно источника волны. Мы знакомы с изменяющейся высотой звука движущегося транспортного средства. Для света это изменение определяется выражением :где c — скорость света, v — относительная скорость, λe — длина волны излучения и λo — наблюдаемая длина волны. Используя соотношение λ=cf , мы можем записать соотношение в терминах частоты и вычислить относительную скорость: Мы знаем излучаемую частоту, потому что она измерена в лаборатории fe = 1420,40575 МГц, мы знаем скорость света и мы измерить с помощью радиотелескопа наблюдаемую частоту, чтобы мы могли вычислить относительную скорость между наблюдателем (радиотелескопом) и водородным облаком.

Метод точки касания

Измерения производятся путем наведения радиотелескопа на первый квадрант галактики с увеличением галактической долготы, начиная со значений, близких к 0° (направление к центру галактики), чтобы получить значения близко к 90° (направление параллельно направлению вращения).
Обращаемся к схеме сбоку, где показано положение радиотелескопа (совпадающее с солнцем) и направление наблюдения, желтым выделен вектор скорости солнца и вектор скорости водородное облако синего цвета. Как видно из рисунка, самая высокая скорость удаления, измеренная в этом конкретном направлении, соответствует облакам, которые вращаются по касательной к направлению наблюдения , конечно, могут быть и другие вклады от более близких или более удаленных облаков, но в отношении точки наблюдения (солнце) у них будет еще более низкий спад.
Измеряя частотный спектр и вычисляя относительную скорость по формуле эффекта Доплера, мы получаем распределение скоростей водородных облаков и среди них мы должны взять наибольшее значение, соответствующее одному из относительных максимумов. Эту процедуру измерения необходимо повторять, как мы сказали выше, для увеличения галактических долгот, чтобы получить отображение всего первого квадранта.
Интересующее нас значение, т. е. касательная скорость облака по отношению к галактическому центру Vtp/gc , должна, однако, быть рассчитана путем добавления значения, полученного в результате измерения, которое является значением касательной скорости облако относительно Солнца, Вс/с , при значении скорости вращения Солнца вдоль направления наблюдения, Вс/гс .

С небольшим количеством тригонометрии мы можем написать:

Vtp/gc = Vtp/s + Vs/gc = Vobs + Vsun*cos(90 — θ) = vobs + vsun*sin (θ)

d = ro*sin (θ)

Где:
vsun = 220 км/с
RO = 7,646466060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060660606060660606606606606606606606606606. 9003

. Θ = угол галактической долготы
Vobs = скорость, рассчитанная по измерениям с помощью радиотелескопа необходимо исправить, убрав вклад трех движений, влияющих на движение наблюдателя (нашего радиотелескопа), по сравнению с «простым» вращением вокруг галактического центра:
– вращательное движение Земли
– вращательное движение Земли вокруг Солнца
– движение Солнца внутри местной группы звезд

Когда мы приняли во внимание эти три движения, мы поставили себя в то, что называется: локальная система отсчета (местный эталонный остаток). Чтобы получить значение для удаления (или добавления), вы можете обратиться по следующей ссылке: https://www.gb.nrao.edu/cgi-bin/radvelcalc.py

Measures

Ниже показаны графики скорости, которые мы получили с помощью нашего радиотелескопа. Значения всегда относятся к «стандартному локальному отдыху». Для каждого измерения мы сообщаем галактическую долготу и широту. Широта всегда близка к 0°. Распределение скоростей аппроксимировалось четыре кривые Гаусса , для которых мы сообщаем среднее значение скорости, соответствующее максимуму кривой. В нашей упрощенной гипотезе кривые Гаусса должны соответствовать как можно большему числу облаков водорода, движущихся относительно наблюдателя.

Первая кривая, о которой мы сообщаем, отличается от следующих, потому что она соответствует наблюдению, сделанному на долготе около 180 °, то есть к внешней стороне галактики в направлении, противоположном направлению к центру. Если наши вращательные гипотезы верны, измеренная относительная скорость должна быть практически нулевой, так как радиальная составляющая скорости равна нулю. Измерение отлично согласуется с прогнозами, поскольку мы получили только нулевое значение скорости, как видно на графике ниже.

Последующие измерения относятся к возрастающим значениям галактической долготы, начиная с начального значения 12°. Как видно из графиков, основной пик, который должен соответствовать локальным облакам, присутствующим в рукаве Ориона, сохраняется при скоростях, всегда близких к нулю, это согласуется с тем, что это локальные облака, вращающиеся с той же скоростью, что и солнце. По мере увеличения долготы вклад компонентов с большим красным смещением увеличивается, пока не достигает максимума около 45°, а затем уменьшается по мере дальнейшего увеличения долготы. Эти более высокие красные смещения должны соответствовать выбросам облаков в самых внутренних местах, которые находятся вдали от солнца.

Глактика Кривая вращения

с полученными данными в наблюдениях, которые мы подготовили ниже. , значение скорости солнца вдоль направления измерения, скорость Vtp, полученная в результате суммы двух компонентов , и расстояния, соответствующего долготе, рассчитанного по тригонометрической формуле.

Данные таблицы показаны на следующем графике, который представляет тренд скорости вращения галактики в зависимости от расстояния от центра. Наши измерения имеют большую неопределенность, прежде всего из-за неточности системы наведения радиотелескопа и плохого углового разрешения, кроме того, разрешение по частоте, хотя и хорошее, не всегда позволяет четко разделить различные компоненты, составляющие спектр.
Несмотря на эти ограничения, результат заметен, поскольку он четко показывает начальный участок возрастания , за которым следует плато со средними значениями около 225 км/с . Эта тенденция очень похожа на кривые вращения, найденные в научной литературе, мы приводим пример на следующем графике.

Модели вращения галактики, основанные на оценке распределения массы, предсказывают, что скорость вращения уменьшается по мере удаления от центра. Оценка основана на наблюдениях, показывающих, что большая часть массы галактики сосредоточена внутри. В этой конфигурации применяется «кеплеровская» модель (немного похожая на Солнечную систему, масса которой сосредоточена на Солнце), которая предсказывает, что скорость вращения пропорциональна 1/√r , то есть уменьшается с увеличением расстояния.
С другой стороны, данные говорят о том, что скорость остается более или менее постоянной даже при увеличении расстояния от центра.
Это аномальное поведение, характерное для большинства галактик, указывает на существование таинственной темной материи , которая будет распределена в виде большого гало вокруг галактики. Темная материя была бы недостающей массой, необходимой для объяснения «аномальных» кривых вращения большинства галактик.

Выводы

Самодельный 21-сантиметровый радиотелескоп позволил нам получить важные научные данные о структуре и вращении галактики. Ограниченное угловое разрешение не является большой проблемой, поскольку водородные облака являются распределенными объектами, а хорошее разрешение по частоте позволило нам детально изучить относительные движения и вращение водородных облаков. Все это стало возможным благодаря наличию дешевых МШУ и фильтров, а также использованию техники SDR для сбора и постобработки данных. Открытое программное обеспечение GNURadio также позволило использовать и писать программы обработки данных DSP.

Если вам понравился этот пост, вы можете поделиться им в «социальных» Facebook , Twitter или LinkedIn с помощью кнопок ниже. Таким образом, вы можете помочь нам! Спасибо!

Пожертвование

Если вам нравится этот сайт и если вы хотите внести свой вклад в его развитие, вы можете сделать пожертвование, спасибо !

Теги Млечный Путь

Предыдущий Struttura della Via Lattea rilevata con l’Emissione a 21 см dell’Idrogeno Neutro

Следующий Misurazione della Rotazione della Via Lattea

Проверьте также

Аннотация: в этом посте мы описываем использование лазера Osram P530. Это твердотельный лазер с оптической накачкой (OPSL). Лазер излучает на длине волны 530 нм с мощностью, которая легко может достигать 50-70 мВт. Это очень интересный лазерный источник из-за его низкой стоимости и качества луча.

Кривая вращения Млечного Пути

Распечатать

Дополнительное чтение с сайта www.astronomynotes.com

Получение 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:

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