Thành phần, cấu trúc và kích thước của thiên hà của chúng ta

2024 Tác giả: Miguel Ramacey | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 06:31

Dải Ngân hà là một thiên hà xoắn ốc có sọc. Thiên hà của chúng ta có đường kính từ 100.000 đến 180.000 năm ánh sáng. Các nhà khoa học ước tính nó chứa 100-400 tỷ ngôi sao. Có lẽ có ít nhất 100 tỷ hành tinh trong Dải Ngân hà. Hệ Mặt Trời nằm trong đĩa, cách trung tâm Thiên hà 26.490 năm ánh sáng, ở rìa bên trong của Cánh tay Orion, một trong những nơi tập trung khí và bụi xoắn ốc. Các ngôi sao trong cùng 10.000 năm ánh sáng tạo thành một chỗ phồng và một hoặc nhiều hình que. Trung tâm thiên hà là một nguồn vô tuyến cường độ cao được gọi là Sagittarius A, có khả năng là một lỗ đen siêu lớn khối lượng 4,100 triệu mặt trời.

Vận tốc và bức xạ

Các ngôi sao và khí trong một khoảng cách rộng từ quỹ đạo của Trung tâm Thiên hà di chuyển với tốc độ khoảng 220 km / giây. Tốc độ quay không đổi là trái với quy luật động lực học Keplerian và cho thấy rằng hầu hết cácKhối lượng của Dải Ngân hà không phát ra hoặc hấp thụ bức xạ điện từ. Khối lượng này đã được gọi là "vật chất tối". Chu kỳ quay khoảng 240 triệu năm tại vị trí của Mặt trời. Dải Ngân hà đang di chuyển với tốc độ khoảng 600 km / giây so với hệ quy chiếu ngoài thiên hà. Những ngôi sao lâu đời nhất trong Dải Ngân hà có tuổi gần bằng chính vũ trụ và có khả năng được hình thành ngay sau Thời kỳ Hắc ám của Vụ nổ lớn.

Hình thức

Trung tâm của Dải Ngân hà có thể nhìn thấy từ Trái đất dưới dạng một dải ánh sáng trắng mơ hồ, rộng khoảng 30 °, được tạo hình vòm bởi bầu trời đêm. Tất cả các ngôi sao riêng lẻ trên bầu trời đêm có thể nhìn thấy bằng mắt thường đều là một phần của Dải Ngân hà. Ánh sáng đến từ sự tích tụ của các ngôi sao chưa được phân giải và các vật chất khác nằm theo hướng của mặt phẳng thiên hà. Các vùng tối trong dải, chẳng hạn như Great Rift và Koalsak, là những vùng mà bụi giữa các vì sao chặn ánh sáng từ các ngôi sao ở xa. Vùng trên bầu trời mà Dải Ngân hà che giấu được gọi là Vùng tránh.

Sáng

Dải Ngân hà có độ sáng bề mặt tương đối thấp. Khả năng hiển thị của nó có thể bị giảm đáng kể bởi các nền như ánh sáng hoặc ánh trăng. Để có thể nhìn thấy Dải Ngân hà, bầu trời phải tối hơn bình thường. Nó sẽ hiển thị nếu giới hạn độ lớn xấp xỉ +5,1 hoặc cao hơn và hiển thị chi tiết hơn ở +6,1. Điều này khiến Dải Ngân hà khó nhìn thấy từ các khu vực đô thị hoặc ngoại ô được chiếu sáng rực rỡ, nhưng rất dễ nhìn thấy từ các khu vực nông thôn khiMặt trăng ở dưới đường chân trời. "Bản đồ thế giới mới về độ sáng bầu trời đêm nhân tạo" tiết lộ rằng hơn một phần ba dân số thế giới không thể nhìn thấy Dải Ngân hà từ nhà của họ do ô nhiễm không khí.

Kích thước của thiên hà Milky Way

Dải Ngân hà là thiên hà lớn thứ hai trong Nhóm Địa phương, với đĩa sao có đường kính khoảng 100.000 litas (30 kpc) và độ dày trung bình khoảng 1000 litas (0,3 kpc). Chuỗi sao hình nhẫn quấn quanh Dải Ngân hà có thể thuộc về chính thiên hà, dao động bên trên và bên dưới mặt phẳng thiên hà. Nếu vậy, điều này sẽ cho thấy đường kính 150.000-180.000 năm ánh sáng (46-55 kpc).

Đại chúng

Ước tính về khối lượng của Dải Ngân hà khác nhau tùy thuộc vào phương pháp và dữ liệu được sử dụng. Ở phần cuối thấp hơn của phạm vi ước tính, khối lượng của Dải Ngân hà là 5,8 × 1011 khối lượng mặt trời (M☉), nhỏ hơn một chút so với khối lượng của thiên hà Andromeda. Các phép đo sử dụng một mảng cơ sở rất dài vào năm 2009 cho thấy tốc độ cao tới 254 km / s (570.000 dặm / giờ) đối với các ngôi sao ở rìa ngoài của Dải Ngân hà. Vì vận tốc quỹ đạo phụ thuộc vào tổng khối lượng trong bán kính quỹ đạo, điều này cho thấy Dải Ngân hà có khối lượng lớn hơn, gần bằng khối lượng của Thiên hà Tiên nữ ở 7 × 1011 M☉ trong vòng 160.000 lít (49 kpc) ở trung tâm của nó. Năm 2010, một phép đo vận tốc xuyên tâm của các sao quầng cho thấy khối lượng chứa trong 80 kiloparsecs là 7 × 1011 M☉. Theo một nghiên cứu được công bố vào năm 2014, khối lượng của toàn bộ Dải Ngân hàước tính khoảng 8,5 × 1011 M☉, bằng một nửa khối lượng của Thiên hà Tiên nữ.

Vật chất tối

Phần lớn Dải Ngân hà là vật chất tối, một dạng không xác định và không nhìn thấy của nó, tương tác hấp dẫn với vật chất thông thường. Quầng sáng vật chất tối phân bố tương đối đồng đều trong khoảng cách lớn hơn một trăm km (kpc) từ Trung tâm Thiên hà. Các mô hình toán học của Dải Ngân hà cho thấy khối lượng của vật chất tối là 1-1,5 × 1012 M☉. Các nghiên cứu gần đây cho thấy phạm vi khối lượng 4,5 × 1012 M☉ và kích thước 8 × 1011 M☉.

Khí giữa các vì sao

Tổng khối lượng của tất cả các ngôi sao trong Dải Ngân hà được ước tính là từ 4,6 × 1010 M☉ đến 6,43 × 1010 M☉. Ngoài các ngôi sao, cũng có một khí giữa các vì sao chứa 90% hydro và 10% heli, với 2/3 hydro ở dạng nguyên tử và 1/3 còn lại ở dạng phân tử hydro. Khối lượng của khí này bằng 10% hoặc 15% tổng khối lượng của các ngôi sao trong thiên hà. Bụi giữa các vì sao chiếm thêm 1% tổng khối lượng.

Cấu trúc và kích thước của thiên hà của chúng ta

Dải Ngân hà chứa từ 200 đến 400 tỷ ngôi sao và ít nhất 100 tỷ hành tinh. Con số chính xác phụ thuộc vào số lượng các ngôi sao có khối lượng rất thấp rất khó phát hiện, đặc biệt là ở khoảng cách lớn hơn 300 litas từ Mặt trời. Trong khi đó, Thiên hà Andromeda lân cận chứa khoảng ba nghìn tỷ ngôi sao và do đó vượt quá kích thước của thiên hà của chúng ta. dải Ngân Hàcũng có thể chứa mười tỷ sao lùn trắng, sao neutron thứ một tỷ, và một trăm triệu lỗ đen. Lấp đầy không gian giữa các ngôi sao là một đĩa khí và bụi được gọi là môi trường giữa các vì sao. Đĩa này ít nhất có bán kính tương đương với các ngôi sao, trong khi độ dày của lớp khí nằm trong khoảng từ hàng trăm năm ánh sáng đối với khí lạnh hơn đến hàng nghìn năm ánh sáng đối với khí ấm hơn.

Dải Ngân hà bao gồm một vùng lõi hình que được bao quanh bởi một đĩa khí, bụi và các ngôi sao. Sự phân bố khối lượng trong Dải Ngân hà gần giống với kiểu Sbc của Hubble, đại diện cho các thiên hà xoắn ốc với các nhánh mở rộng tương đối tự do. Các nhà thiên văn lần đầu tiên bắt đầu nghi ngờ rằng Dải Ngân hà là một thiên hà xoắn ốc khép kín, chứ không phải là một thiên hà xoắn ốc bình thường, vào những năm 1960. Mối nghi ngờ của họ đã được xác nhận bởi các quan sát của Kính viễn vọng Không gian Spitzer vào năm 2005, trong đó rào cản trung tâm của Dải Ngân hà lớn hơn những gì người ta nghĩ trước đây.

Quan niệm về kích thước của thiên hà của chúng ta có thể khác nhau. Đĩa của các ngôi sao trong Dải Ngân hà không có một cạnh sắc nào vượt ra ngoài và không có các ngôi sao. Đúng hơn, sự tập trung của các ngôi sao giảm dần theo khoảng cách từ trung tâm của Dải Ngân hà. Vì những lý do chưa rõ ràng, ngoài bán kính khoảng 40.000 litas từ trung tâm, số lượng sao trên mỗi parsec khối giảm nhanh hơn nhiều. Đĩa thiên hà xung quanh là một quầng thiên hà hình cầu gồm các ngôi sao và các cụm sao mở rộng ra bên ngoài nhưng bị giới hạn về kích thước bởi các quỹ đạo.hai vệ tinh của Dải Ngân hà - Đám mây Magellan Lớn và Nhỏ, vệ tinh gần nhất nằm cách Trung tâm Thiên hà khoảng 180.000 litas. Tại hoặc xa hơn khoảng cách này, quỹ đạo của hầu hết các vật thể hào quang sẽ bị phá hủy bởi Đám mây Magellan. Do đó, những vật thể như vậy có khả năng bị đẩy ra khỏi vùng lân cận của Dải Ngân hà.

Hệ thống sao và hành tinh độc lập

Một câu hỏi về kích thước của Dải Ngân hà là một câu hỏi về các thiên hà nói chung lớn như thế nào. Cả hai quan sát microlensing trọng trường và chuyển tiếp hành tinh đều chỉ ra rằng có ít nhất bao nhiêu hành tinh kết hợp giữa các vì sao có các sao trong Dải Ngân hà. Và các phép đo microlensing chỉ ra rằng có nhiều hành tinh độc lập không bị ràng buộc với các ngôi sao chủ hơn chính các ngôi sao. Theo Meilin Way, có ít nhất một hành tinh trên mỗi ngôi sao, dẫn đến ước tính khoảng 100-400 tỷ.

Để hiểu cấu trúc và kích thước của thiên hà của chúng ta, các nhà khoa học thường tiến hành nhiều phân tích kiểu này, liên tục cập nhật và sửa đổi các dữ liệu lỗi thời. Ví dụ, một phân tích khác về dữ liệu của Kepler vào tháng 1 năm 2013 cho thấy có ít nhất 17 tỷ ngoại hành tinh có kích thước bằng Trái đất trong Dải Ngân hà. Vào ngày 4 tháng 11 năm 2013, các nhà thiên văn học báo cáo, dựa trên dữ liệu từ sứ mệnh không gian Kepler, rằng trong giới hạn của các ngôi sao và sao lùn đỏ phù hợp với Mặt trời trong vùng Ngân hà, lên tới 40tỷ hành tinh có kích thước bằng Trái đất, 11 tỷ hành tinh trong số ước tính này có thể quay quanh các ngôi sao giống như mặt trời. Theo một nghiên cứu năm 2016, hành tinh gần nhất có thể cách chúng ta 4,2 năm ánh sáng. Những hành tinh có kích thước bằng Trái đất như vậy có thể nhiều hơn những hành tinh khổng lồ khí. Ngoài ngoại hành tinh, các "ngoại hành tinh", sao chổi bên ngoài hệ Mặt Trời, cũng đã được phát hiện và có thể là phổ biến trong Dải Ngân hà. Kích thước của các ngôi sao và thiên hà có thể khác nhau.