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Die Milchstraße ist tatsächlich verzogen

Seit Jahrhunderten studieren Astronomen die Milchstraße, um ihre Größe und Struktur besser zu verstehen. Und während moderne Instrumente zu unschätzbaren Beobachtungen unserer Galaxie und anderer geführt haben (wodurch Astronomen ein allgemeines Bild davon erhalten konnten, wie sie aussieht), war ein wirklich genaues Modell unserer Galaxie schwer zu erreichen.

Zum Beispiel eine kürzlich durchgeführte Studie eines Astronomen-Teams aus Nationale Astronomische Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC) haben gezeigt, dass die Scheibe der Milchstraße nicht flach ist (wie zuvor angenommen). Aufgrund ihrer Ergebnisse scheint es, als würde sich die Milchstraße immer mehr verziehen und immer weiter vom Kern weg wagen.

Die Studie, die ihre Ergebnisse detailliert beschreibt, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen Zeitschrift Natur, betitelt „Eine intuitive 3D-Karte der Präzession der galaktischen Warp, die von klassischen Cepheiden verfolgt wird.“ Die Studie wurde von Xiaodian Chen vom Schlüssellabor für optische Astronomie des NAOC geleitet und umfasste Mitglieder des Kavli-Instituts für Astronomie und Astrophysik an der Peking-Universität und China West Normale Universität.

Ein Team von Wissenschaftlern hat mithilfe von Informationen aus Gaias zweiter Veröffentlichung der Daten die Masse der Milchstraße verfeinert. Kredit: ESA / Gaia / DPAC

Um es zu brechen, bestehen Galaxien wie die Milchstraße aus dünnen Sternscheiben, die einmal alle paar hundert Millionen Jahre um eine zentrale Erhebung kreisen. In dieser Ausbuchtung hält die Schwerkraft von hunderten Milliarden Sternen und dunkler Materie die Materie und das Gas der Galaxie zusammen. In den äußeren Regionen der Galaxie sind die Wasserstoffatome, die den größten Teil der Gasscheibe ausmachen, nicht mehr auf eine dünne Ebene beschränkt.

Wie Dr. Chen kürzlich in einer Presseerklärung des Kavli-Instituts erklärte:

Es ist bekanntermaßen schwierig, die Entfernung der Sonne zu Teilen der äußeren Gasscheibe der Milchstraße zu bestimmen, ohne eine klare Vorstellung davon zu haben, wie diese Scheibe tatsächlich aussieht. Wir haben jedoch kürzlich einen neuen Katalog mit periodisch variablen Sternen, die als klassische Cepheiden bekannt sind, veröffentlicht, für den Abstände von bis zu 3 bis 5% bestimmt werden können. ”

Klassische Cephieds sind eine Unterklasse von Cephied-Variablen, einem Sternentyp, der für die Art und Weise bekannt ist, in der er regelmäßig pulsiert, wobei sich Durchmesser und Temperatur ändern. Dies führt zu Helligkeitsänderungen, die in Bezug auf Periode und Amplitude vorhersagbar sind, und macht sie sehr nützlich für die Messung von galaktischen und kosmischen Entfernungen.

Die Milchstraße, gestört durch die Wechselwirkung zwischen Gezeiten und Zwerg, wie durch N-Körpersimulationen vorhergesagt. Bildnachweis: T. Mueller / C. Laporte / NASA / JPL-Caletch

Klassische Cepheiden sind eine besondere Art von jungen gelben, hellen Riesen und Superriesen, die 4- bis 20-mal so massiv sind wie unsere Sonne und bis zu 100.000-mal so leuchtend. Dies bedeutet, dass sie eine kurze Lebensdauer haben, die manchmal nur einige Millionen Jahre dauert, bevor der Kraftstoff aufgebraucht wird. Sie erfahren auch Pulsationen, die Tage oder sogar einen Monat andauern können, wodurch sie sehr zuverlässig die Entfernungen zu anderen Galaxien messen können.

Wie Dr. Shu Wang vom Kavli-Institut für Astronomie und Astrophysik und Mitautor der Zeitung erklärte:

Ein großer Teil unserer Milchstraße ist durch Staub verborgen, wodurch es schwierig ist, die Entfernung zu Sternen zu messen. Zum Glück können Beobachtungen bei langen Infrarotwellenlängen dieses Problem umgehen.

Für ihre Studie hat das Team ein 3D Galactic Disk-Modell erstellt, das auf den Positionen von 1.339 klassischen Cephieds basiert. Daraus konnten sie nachweisen, dass die galaktische Scheibe nicht mit dem galaktischen Zentrum übereinstimmt. In der Tat würde die Scheibe der Milchstraße von oben gesehen S-förmig aussehen, wobei sich eine Seite nach oben und die andere nach unten wölbt.

Dreidimensionale Verteilung der klassischen Sterne von Cepheid in der verformten Scheibe der Milchstraße (rote und blaue Punkte), zentriert um die Position der Sonne (dargestellt als großes oranges Symbol). Bildnachweis: Chen Xiaodian / Kavli Institut für Astronomie und Astrophysik

Richard de Grijs, Professor an der Macquarie-Universität, leitender Mitautor der Zeitung:

„Zu unserer Überraschung fanden wir heraus, dass in 3D unsere Cepheid-Sterne und die Gasscheibe der Milchstraße eng aufeinander folgen. Dies bietet neue Einblicke in die Entstehung unserer Heimatgalaxie. Vielleicht noch wichtiger ist, dass wir in den äußeren Regionen der Milchstraße festgestellt haben, dass die S-artige Sternscheibe in einem progressiv verdrehten Spiralmuster verzogen ist. "

Diese Befunde erinnern an das, was Astronomen von einem Dutzend anderer Galaxien beobachtet haben, die progressiv verdrehte Spiralmuster zeigten. Durch das Kombinieren ihrer Ergebnisse mit diesen Beobachtungen schlussfolgerten die Forscher, dass das Spiralmuster der Milchstraße höchstwahrscheinlich durch Rotationsantrieb (innere Drehmomente) hervorgerufen wird.

Diese neueste Studie hat eine aktualisierte Karte der Sternbewegungen unserer Galaxie geliefert, die Aufschluss über die Entstehung der Milchstraße geben würde. Darüber hinaus könnte dies auch unser Verständnis der Galaxienbildung und der Entwicklung des Kosmos verbessern.

Weiterführende Literatur: Kavli Institut für Astronomie und Astrophysik, Nature

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