Astronomia

Disco della Via Lattea

Disco della Via Lattea

Per coloro che non hanno visto questo link, dai un'occhiata perché è una maestosa immagine panoramica interattiva a 360 gradi della Via Lattea (potrebbe essere necessario un po' di tempo per caricarsi però!). Mi sono ritrovato a sfogliarlo pigramente diverse volte e da profano di astronomia mi sono chiesto se qualcuno potesse aiutarmi a navigare in quello che sto guardando.

Mentre posso orientarmi e visualizzare dove siamo nella Via Lattea, qual è la banda nera distintiva? Presumo che sia causato dall'assenza di stelle in queste aree. Tuttavia, a quanto ho capito, il disco (così come il centro) sono le zone di maggior concentrazione di stelle. Queste "lacune" sono causate dalla materia oscura?


È polvere!

La banda nera non è assenza di stelle, ma piuttosto nuvole di gas e polvere - una componente significativa di quasi tutte le galassie a spirale$^dagger$ - che bloccano la luce delle stelle di fondo e del gas luminoso.

Nell'immagine si vedono sia le singole stelle, sparse ovunque, sia la caratteristica banda luminosa della Via Lattea, la maggior parte delle quali sono così lontane da fondersi tra loro. La maggior parte della polvere si trova nel piano della Via Lattea. Le singole stelle sono più vicine a noi rispetto alla banda luminosa e alle nuvole di polvere, quindi quello che vedi sono i miliardi di stelle nella banda della Via Lattea, parte della cui luce è bloccata dalla polvere, e poi sopra a questo vedi alcune 1000 singole stelle che sono più vicine.

I componenti delle galassie

Le galassie sono costituite da circa l'85% di materia oscura e il 15% di materia normale ("barionica"). Di gran lunga, la maggior parte della materia normale è idrogeno ed elio, alcuni dei quali sono rinchiusi nelle stelle e alcuni in enormi nuvole di gas, a volte incandescenti (le nuvole rosa che vedi nell'immagine della Via Lattea sono probabilmente nuvole di idrogeno eccitate dalla dura radiazione UV proveniente da stelle calde e massicce, che successivamente emettono luce H$alpha$). Una piccola frazione (1-2%) della materia normale sono elementi più pesanti, definiti pigramente dagli astronomi come "metalli". Circa 2/3 dei metalli sono in fase gassosa, ma il restante 1/3 si è esaurito in grani di polvere, ad es. silicati e fuliggine. Questa polvere si mescola alle nubi di gas e spesso diventa abbastanza densa da bloccare la luce delle stelle.

Una forte dipendenza dalla lunghezza d'onda delle proprietà di estinzione della polvere

Tuttavia, la polvere disperde e assorbe la luce con lunghezze d'onda corte (come il blu e gli UV) in modo molto più efficiente rispetto alle lunghezze d'onda lunghe (come il rosso e l'infrarosso). Quindi, mentre può bloccare efficacemente la luce visiva e UV, la luce infrarossa passa più o meno senza ostacoli. Ad esempio, se guardi la nuvola molecolare Barnard 68 in rosso e nel vicino infrarosso, sembra nera (a sinistra nell'immagine sotto), ma se guardi più lontano nell'infrarosso, puoi effettivamente vedere le stelle sullo sfondo (proprio sotto ):

Immagine presa dall'ESO.

Materia oscura

La materia oscura non può essere vista. È... beh, buio. Interagisce con la materia normale e la luce solo per gravità. Ciò significa che se potessi posizionare un pezzo di materia oscura di fronte a una stella (non puoi, davvero), non ne bloccheresti la luce. Passerebbe proprio attraverso. Se il grumo fosse abbastanza grande, potrebbe deviare gravitazionalmente la luce, quindi la stella sullo sfondo ti sembrerebbe distorta, così come un pezzo di materia normale (ad esempio un buco nero).


$^pugnale$Al contrario, il mezzo interstellare di ellittica le galassie tendono ad essere molto più impoverite di gas e polvere.


Pela ha una bella risposta, aggiungerò solo i miei 2 centesimi.

Mentre posso orientarmi e visualizzare dove siamo nella Via Lattea, qual è la banda nera distintiva? Presumo che sia causato dall'assenza di stelle in queste aree.

La banda nera probabilmente blocca alcune delle aree più dense di stelle, non mancano affatto di stelle, con l'eccezione, credo, per l'area scura più ampia all'estrema sinistra, che potrebbe essere una mancanza di stelle della Via Lattea. Credo che la finestra di bassa densità stellare sia il luogo in cui Hubble trascorre la maggior parte del tempo a guardare nello spazio profondo.

Inoltre, considera quale è più luminosa una torcia a 6 pollici dai tuoi occhi o un faro di un'auto a 60 piedi di distanza. Il centro della nostra galassia potrebbe essere molto più luminoso, ma siamo piuttosto lontani da esso, quindi la luminosità relativa che vediamo della Via Lattea è più uniforme. Gran parte della luce in quella striscia bianca che vediamo proviene da stelle relativamente vicine. È una prospettiva molto diversa dalla nostra visione di Andromeda, dove il centro è molto più luminoso.

Tuttavia, a quanto ho capito, il disco (così come il centro) sono le zone di maggior concentrazione di stelle.

Puoi vedere che diventa un po' più spesso al centro e la parte più luminosa è quella in basso al centro. Il centro luminoso è lì nella foto, è solo in gran parte bloccato da gas e polvere.

Queste "lacune" sono causate dalla materia oscura?

La materia oscura è essenzialmente invisibile a tutta la luce, a meno che non ce ne sia abbastanza per piegare la luce, allora può essere osservata indirettamente.


La ragione più elementare è che l'occhio umano nudo non può vedere tutte le parti dello spettro elettromagnetico. Ci sono molte più stelle di quelle che vediamo regolarmente, probabilmente nella regione dell'infrarosso.


Halo della Via Lattea è simile a un disco e grumoso, spettacoli di studio

Utilizzando i dati a raggi X del minisatellite HaloSat della NASA, gli astronomi hanno scoperto che la nostra Via Lattea è circondata da un alone agglomerato di gas caldi che viene continuamente rifornito di materiale espulso da stelle nascenti o morenti, e che questo alone, noto anche come mezzo circumgalattico, ha una geometria simile a un disco.

La nostra Via Lattea è circondata da un enorme alone di plasma (visto in blu in questa interpretazione di artisti). Credito immagine: NASA / CXC / M.Weiss / Ohio State / A. Gupta et al.

Ogni galassia ha un mezzo circumgalattico e queste regioni sono cruciali per comprendere non solo come si sono formate ed evolute le galassie, ma anche come l'Universo è progredito da un nucleo di elio e idrogeno a una distesa cosmologica brulicante di stelle, pianeti, comete e tutti gli altri tipi dei costituenti celesti.

Lanciato nello spazio nel 2018, l'osservatorio a raggi X HaloSat della NASA cerca la materia barionica, ovvero lo stesso tipo di particelle che compongono il mondo visibile, che si credeva mancasse dalla nascita dell'Universo, circa 14 miliardi di anni fa.

Questo minisatellite ha osservato il mezzo circumgalattico della Via Lattea per provare che la materia barionica mancante potrebbe risiedere lì.

La materia barionica è distinta dalla materia oscura, che è invisibile e non interagisce attraverso alcuna forza tranne la gravità. Gli scienziati possono spiegare solo circa i due terzi della materia barionica che dovrebbe essere presente nell'Universo.

Per cercare la materia mancante, il professor Philip Kaaret e colleghi dell'Università dell'Iowa volevano ottenere una migliore gestione della configurazione del mezzo circumgalattico.

Più specificamente, gli astronomi volevano scoprire se il mezzo circumgalattico è un enorme alone esteso che è molte volte la dimensione della nostra Galassia —, nel qual caso potrebbe ospitare il numero totale di atomi per risolvere la questione del barione mancante.

Ma se il mezzo circumgalattico è composto principalmente da materiale riciclato, sarebbe uno strato di gas relativamente sottile e gonfio e un improbabile ospite della materia barionica mancante.

"Quello che abbiamo fatto è sicuramente mostrare che c'è una parte ad alta densità del mezzo circumgalattico che è brillante nei raggi X, che produce molte emissioni di raggi X", ha detto il professor Kaaret.

“Ma potrebbe esserci ancora un alone molto grande ed esteso che è solo debole ai raggi X. E potrebbe essere più difficile vedere quell'alone debole ed esteso perché c'è questo disco a emissione luminosa nel modo in cui.

"Così si scopre con HaloSat da solo, non possiamo davvero dire se ci sia davvero o meno questo alone esteso."

Il team è rimasto sorpreso dalla compattezza del mezzo circumgalattico, aspettandosi che la sua geometria fosse più uniforme.

Le aree più dense sono le regioni in cui si stanno formando le stelle e dove il materiale viene scambiato tra la Via Lattea e il mezzo circumgalattico.

"Sembra che la Via Lattea e le altre galassie non siano sistemi chiusi", ha detto il professor Kaaret.

"In realtà stanno interagendo, lanciando materiale nel mezzo circumgalattico e riportando anche materiale".

Il prossimo passo è combinare i dati HaloSat con i dati di altri osservatori a raggi X per determinare se c'è un alone esteso che circonda la Via Lattea e, se è lì, per calcolarne le dimensioni. Questo, a sua volta, potrebbe risolvere il puzzle barionico mancante.

"È meglio che quei barioni mancanti siano da qualche parte", ha detto il professor Kaaret.

"Sono in aloni attorno a singole galassie come la nostra Via Lattea o si trovano in filamenti che si estendono tra le galassie".

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Astronomia della natura.

P. Kaaret et al. Un mezzo circumgalattico della Via Lattea dominato da dischi e grumoso visto nell'emissione di raggi X. Nat Astron, pubblicato online il 19 ottobre 2020 doi: 10.1038/s41550-020-01215-w

Questo articolo si basa su comunicati stampa forniti dall'Università dell'Iowa e dalla National Aeronautics and Space Administration.


Il disco spesso della Via Lattea ha 10 miliardi di anni, dicono gli astronomi

La nostra Via Lattea è costituita da due strutture simili a dischi, note come dischi "spessi" e "sottili". Il disco spesso contiene solo circa il 20% delle stelle totali della Galassia e, in base al suo rigonfiamento verticale e alla sua composizione, si pensa che sia il più vecchio della coppia. Utilizzando i dati del telescopio spaziale Kepler della NASA, gli astronomi hanno calcolato che il disco spesso ha circa 10 miliardi di anni.

Da una grande distanza, la nostra Via Lattea sembrerebbe un sottile disco di stelle che orbita una volta ogni poche centinaia di milioni di anni attorno alla sua regione centrale, dove centinaia di miliardi di stelle forniscono la "colla" gravitazionale per tenere insieme il tutto. Ma questa forza di gravità è molto più debole nel disco più esterno della Galassia. Lì, gli atomi di idrogeno che costituiscono la maggior parte del disco di gas della Via Lattea non sono più confinati su un piano sottile, ma danno al disco un aspetto simile a S, o deformato. Credito immagine: Xiaodian Chen.

"Questa scoperta chiarisce un mistero", ha detto l'autore principale, il dott. Sanjib Sharma, astronomo presso il Centro di eccellenza ARC per l'astrofisica in tre dimensioni (ASTRO-3D) dell'ARC e l'Università di Sydney.

“I dati precedenti sulla distribuzione per età delle stelle nel disco non erano d'accordo con i modelli costruiti per descriverlo, ma nessuno sapeva dove si trovasse l'errore — nei dati o nei modelli. Ora siamo abbastanza sicuri di averlo trovato".

Il dottor Sharma e colleghi hanno utilizzato un metodo noto come asterosismologia, un modo per identificare le strutture interne delle stelle misurando le loro oscillazioni dai terremoti stellari.

"I terremoti generano onde sonore all'interno delle stelle che le fanno risuonare o vibrare", ha spiegato il dott. Dennis Stello, dell'ASTRO-3D e dell'Università del New South Wales.

“Le frequenze prodotte ci dicono cose sulle proprietà interne delle stelle, inclusa la loro età. È un po' come identificare un violino come uno Stradivari ascoltando il suono che emette».

Un'impressione artistica della Via Lattea, che mostra i dischi spessi e sottili. Credito immagine: NASA/JPL Caltech/R.Hurt/SSC.

Questa datazione dell'età consente ai ricercatori di guardare essenzialmente indietro nel tempo e discernere il periodo della storia dell'Universo in cui la Via Lattea formò una pratica nota come archeologia galattica.

Non che essi sentano effettivamente il suono generato dai terremoti stellari. Invece, cercano come il movimento interno si riflette nei cambiamenti di luminosità.

"Le stelle sono solo strumenti sferici pieni di gas, ma le loro vibrazioni sono minuscole, quindi dobbiamo guardare molto attentamente", ha detto il dott. Sharma.

“Le squisite misurazioni della luminosità effettuate da Kepler erano l'ideale per questo. Il telescopio era così sensibile che sarebbe stato in grado di rilevare l'oscuramento dei fari di un'auto mentre una pulce lo attraversava».

I dati forniti da Kepler durante i quattro anni successivi al suo lancio nel 2009 hanno presentato un problema per gli astronomi.

Le informazioni suggerivano che c'erano più stelle più giovani nel disco spesso di quanto previsto dai modelli.

La domanda che si ponevano gli scienziati era forte: i modelli erano sbagliati o i dati erano incompleti?

Una nuova analisi spettroscopica ha rivelato che la composizione chimica incorporata nei modelli esistenti per le stelle nel disco spesso era sbagliata, il che ha influito sulla previsione della loro età.

Tenendo conto di ciò, i ricercatori hanno scoperto che i dati asterosismici osservati ora rientravano in "eccellente accordo" con le previsioni del modello.

"I risultati forniscono una forte verifica indiretta del potere analitico dell'asterosismologia per stimare le età", ha affermato il dott. Stello.

I risultati sono pubblicati nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

Sanjib Sharma et al. 2019. L'indagine K2-HERMES: età e metallicità del disco spesso. MNRAS 490 (4): 5335-5352 doi: 10.1093/mnras/stz2861


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Oggi parliamo del nostro quartiere galattico: la Via Lattea. È una galassia a disco, un insieme di polvere, gas e centinaia di miliardi di stelle, con il Sole situato a circa metà distanza dal centro. Il disco ha grandi motivi a spirale, formati dagli ingorghi di stelle e nebulose, dove nascono le stelle. La regione centrale ha la forma di un bar, ed è per lo più vecchie stelle rosse. C'è anche un alone che ci circonda di vecchie stelle.

Sommario
La Via Lattea è un disco 2:54
Grandi motivi a spirale 4:21
La regione centrale è a forma di barra 7:48
Aureola esterna delle vecchie stelle 9:09

FOTO/VIDEO
Via Lattea, disegno dell'artista http://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/multimedia/20080603a.html [credito: NASA/JPL-Caltech]
Joshua Tree http://deepskycolors.com/astro/2013/04/2013-04_JoshuaTree_MW.jpg [credito: Rogelio Bernal Andreo]
Mosaico della regione centrale della Via Lattea http://sguisard.astrosurf.com/Pagim/GC.html [credito: ESO]
Nuova immagine Hubble dell'ammasso stellare Messier 15 http://www.spacetelescope.org/images/heic1321a/ [credit: NASA, ESA]
Rappresentazione artistica della Via Lattea http://www.spacetelescope.org/videos/hubblecast70b/ [credito: ESA/Hubble e M. Kornmesser]
M83 (solo Hubble e Hubble-Subaru-ESO Composite) http://www.robgendlerastropics.com/M83-New-HST.html [credito: Robert Gendler, 8.2 Meter Subaru Telescope (NAOJ), European Southern Observatories, Hubble Legacy Archive ]
Il più grande ritratto della galassia di Hubble offre una nuova vista ad alta definizione http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2006/10/image/a/ [credito: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (Università delle Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab), J. Mold (NOAO), Y.-H. Chu (Università dell'Illinois, Urbana) e STScI]
NGC 3344 http://skycenter.arizona.edu/gallery/Galaxies/NGC3344 [credito: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona]
Via Lattea con annotazioni http://www.jpl.nasa.gov/images/wise/20150603/spitzer20150603.jpg [credito: NASA/JPL-Caltech]
Buco nero con corona, sorgente di raggi X (concetto dell'artista) https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#/media/File:Black_Holes_-_Monsters_in_Space.jpg [credit: NASA/JPL-Caltech]
Una galassia e il suo alone http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2008/06/A_galaxy_and_its_halo [credito: ESA (immagine di C. Carreau)]
Come diventare una star http://www.eso.org/public/images/eso0102a/ [credito: ESO]

Nelle ultime settimane ho parlato del nostro Sole, dei pianeti e di altri oggetti nel nostro Sistema Solare, stelle (sia grandi che piccole), nane brune, esopianeti, supernovae e nubi di gas e polvere. Che cosa hanno in comune tutte queste cose? Bene, loro, noi, viviamo tutti nella stessa città. È una grande città e si chiama La Via Lattea.

Andiamo al sodo. La Via Lattea è una vasta collezione di gas, polvere e stelle a forma di disco. Una megalopoli tentacolare con un diametro di 100.000 anni luce sconvolgente e uno spessore di diverse migliaia di anni luce. Il Sole non è che una delle centinaia di miliardi di stelle al suo interno, e noi ci troviamo a metà strada dal centro, in periferia. Il disco ha due bracci a spirale maggiori e due minori. Questi si uniscono più o meno nel mezzo della galassia. Al centro del disco c'è una barra, una raccolta allungata e grossolanamente cilindrica di vecchie stelle rosse.

Lo so, è molto da capire. Lo esaminerò pezzo per pezzo, e come sappiamo tutto questo, come tante altre scoperte astronomiche così profonde, inizia semplicemente: uscire e guardare in alto.

Se ti trovi in ​​un punto buio in una notte senza luna, vedrai un debole bagliore sfocato che si estende nel cielo. È più luminoso in alcuni punti rispetto ad altri e se le costellazioni del Sagittario e dello Scorpione sono visibili, noterai che il flusso si allarga lì, formando un rigonfiamento apparentemente più grande della tua mano tesa.

La somiglianza di questo bagliore con un sentiero o un fiume è forte, e anche molte culture antiche la vedevano in questo modo. Perché brilla di un bianco opaco, gli antichi greci lo chiamavano galaxius, o latteo. Nel corso dei millenni quel nome è rimasto e ora lo chiamiamo La Via Lattea, o ridondantemente, la Via Lattea.

Ma cosa è quel bagliore? Si pensava che fosse nebuloso, nuvoloso, finché un giorno un tizio di nome Galileo gli puntò contro il suo telescopio appena fabbricato. Rimase sbalordito nel vedere che in realtà era composto da stelle, migliaia. Erano così vicini e così deboli che i nostri occhi nudi non potevano vederli individualmente. Invece, si sono fusi insieme per creare quel bagliore.

Chiaramente c'erano molte più stelle nel cielo delle circa 6.000 visibili ai nostri occhi senza aiuto. Ma quanti di più? e quale forma complessiva hanno formato?

Gli astronomi pensavano che contare le stelle in direzioni diverse potesse...
rivelare la forma. Se la galassia è più lunga in una direzione rispetto ad altre, dovresti vedere più stelle in quella direzione. Nel corso dei secoli, le mappe sono state realizzate in questo modo e generalmente mostravano che la galassia era di forma ovale, o un disco appiattito con il Sole vicino al centro. Questo metodo di conteggio delle stelle è una buona idea, ma è fatalmente imperfetto. Non tiene conto della polvere interstellare.

Come abbiamo visto nel nostro episodio sulle nebulose, la polvere assorbe la luce visibile dalle stelle, nascondendole alla nostra vista. È come essere in una stanza piena di fumo dove non si vedono le pareti. Sembra che la stanza sia più piccola di quanto non sia in realtà, e tu sembri al centro, anche se sei vicino a una delle pareti.

Gli ammassi globulari erano un buon indizio che c'era dell'altro. Queste sfere sferiche di stelle orbitano attorno alla galassia ben al di fuori del corpo principale della galassia stessa. Ce ne sono più su un lato del cielo che sull'altro, cosa che non ti aspetteresti se fossero distribuiti uniformemente nello spazio.

La spiegazione più semplice era che in realtà erano distribuito uniformemente nello spazio, ma era noi che erano fuori centro. Le misurazioni hanno posto il Sole a circa 25.000 anni luce dal centro galattico, che era in direzione del Sagittario. Ehi, è lì che il bagliore della Via Lattea nel cielo diventa più luminoso e si allarga anche. Coincidenza?

Quindi, a questo punto, le cose stavano andando insieme. La Via Lattea deve essere un disco appiattito con un rigonfiamento nel mezzo. Il Sole è in quel disco, lontano dal centro. Dall'interno, lo vediamo come una linea larga nel cielo, e quando guardiamo verso il centro, verso il Sagittario nel cielo, vediamo quel rigonfiamento come una grossa macchia. Il disco è più sottile che largo, quindi vediamo più stelle che guardano nel disco rispetto a quando lo guardiamo in alto o in basso.

Ma per quanto riguarda il disco stesso? Ha una struttura o è più simile a un piatto liscio e piatto? È difficile da determinare usando la luce visibile. La polvere limita fortemente la nostra vista. Guardando nel disco, possiamo vedere solo circa un migliaio di anni luce prima che la polvere blocchi tutto dietro di esso. Ma con l'avvento della radioastronomia, abbiamo capito anche questo.

Le nubi di gas che formano le stelle emettono una gamma di onde radio molto ristretta e questo potrebbe essere usato per misurare il loro spostamento Doppler (quanto velocemente si stavano avvicinando o allontanandosi da noi). Facendo alcune altre ipotesi di base, è possibile trovare anche la loro distanza approssimativa.

È stato trovato un risultato sorprendente. La posizione di queste nebulose indicava che il disco della Via Lattea era diviso in bracci a spirale, enormi bracci ricurvi che misuravano decine di migliaia di anni luce lungo la loro lunghezza.

È interessante notare che tutte le giovani stelle luminose massicce sembravano essere anche in questi bracci a spirale, senza nessuno negli apparenti spazi tra i bracci. Ma questo ha senso. Come tutte le stelle, queste massicce si formano nelle nebulose giganti, ma a differenza della maggior parte delle stelle, non vivono molto a lungo prima di esplodere nelle supernove. Se la maggior parte delle nebulose è tra le braccia, allora lo saranno anche queste stelle massicce. Non vivono abbastanza a lungo da allontanarsi molto dai loro asili nido prima di esplodere.

Qui è dove le cose si fanno un po' strane. Potresti voler pensare alle braccia come strutture enormi raccolte di stelle e nebulose che si muovono insieme attorno al centro della galassia, ma non può essere giusto. Se così fosse, finirebbero come fili su una bobina, poiché le stelle nelle nebulose più vicine al centro galattico orbitano più velocemente. Ma sappiamo che i bracci a spirale sono in circolazione da un po' e non sono chiusi.

Questo perché non sono strutture reali. Sono ingorghi. Pensa a un'autostrada con traffico intenso. Per qualche ragione un'auto rallenta un po'. L'auto dietro rallenta e anche l'auto dietro a quella frena. È come un'onda che si muove all'indietro nel traffico, rallentando tutti. Dove rallentano, tendono anche a raggrupparsi, quindi vedi più auto e camion nell'ingorgo.

La cosa divertente degli ingorghi è che tendono a persistere a lungo, anche quando le auto ne escono. L'auto davanti potrebbe rallentare per un momento e poi accelerare, ma le auto dietro si stanno ancora muovendo lentamente e altre auto si stanno accumulando nella parte posteriore. Per ogni macchina che lascia l'ingorgo davanti, un'altra entra da dietro. Anche se le singole auto vanno e vengono, l'inceppamento persiste.

Le braccia a spirale sono lo stesso tipo di fenomeno. L'onda iniziale, l'inceppamento, può essere iniziata da una sorta di disturbo nel disco. Forse una regione troppo densa creata quando un paio di nuvole molecolari giganti si scontrano. Una volta creato, questo effetto si propaga verso l'esterno come un'increspatura in uno stagno e viene tranciato in un modello di onde a spirale dalla rotazione degli oggetti nel disco. Stelle e nebulose entrano nell'onda, si accumulano un po', si muovono attraverso di essa e riprendono la loro strada allegra una volta che l'hanno lasciata.

Il nostro Sole impiega circa 250 milioni di anni per orbitare attorno alla galassia, il che significa che ha compiuto circa 20 orbite da quando è nato. Si è mosso dentro e fuori dai bracci a spirale molte volte nel corso della sua lunga vita. Ecco perché i bracci a spirale non finiscono. Le braccia sono onde fatte di oggetti al loro interno, ma gli oggetti stessi sono transitori.

Tuttavia, c'è di più. Una nebulosa che entra in un braccio a spirale potrebbe colpirne un'altra già lì dentro. Un parafango cosmico. Ma quando ciò accade, le nebulose possono collassare, formando stelle.

Alcuni di loro sono massicci, luminosi, blu e caldi. Queste stelle sono molto facili da individuare a grandi distanze, facendo sembrare blu i bracci a spirale della galassia. Accendono anche il gas intorno a loro, accentuando i bracci a spirale. I bracci a spirale sono dove avviene la maggior parte della nascita delle stelle nella galassia, il che aiuta a mantenere lo schema a spirale. Sono i progetti crowdsourcing per eccellenza.

Dopo tutto ciò, è davvero difficile dire quanti bracci a spirale abbia la Via Lattea. È stato pensato per averne due per molto tempo, ma un recente studio sulle posizioni degli ammassi stellari sembra indicare che in realtà ce ne sono quattro. I Milky-Wayologists ne stanno ancora discutendo, ma in entrambi i casi ci sono anche brevi speroni che scorrono anche dai bracci principali. Il nostro Sole si trova appena fuori da uno di questi bracci più piccoli chiamato Braccio di Orione.

La mappatura dei bracci a spirale della galassia è un lavoro in corso, ed è un po' un casino. È come essere dentro un uragano e cercare di capirne la struttura. Ma finora stiamo andando abbastanza bene.

Al centro della galassia c'è il rigonfiamento. Osservazioni recenti indicano che questa è in realtà una barra cilindrica di stelle più rosse che è puntata quasi direttamente verso di noi, quindi ci sembra più circolare. Questa regione è molto antica. Tutta la nascita di stelle lì dentro è avvenuta molto tempo fa ed è cessata quando il gas è finito. A differenza dei bracci a spirale in cui le stelle stanno ancora nascendo attivamente, tutte le stelle blu nella barra sono morte da tempo, sono esplose, lasciandosi dietro miliardi di stelle più rosse di massa inferiore.

La barra è probabilmente lunga circa 20.000 anni luce. Questa strana struttura è dovuta alla strana gravità del disco galattico. A differenza del nostro Sistema Solare, dove il Sole centrale domina la gravità, la gravità della galassia è distribuita su un'area enorme. Questa distribuzione di stelle e gravità significa che strutture strane possono apparire e auto-mantenersi, come bracci a spirale e barre centrali. A differenza dei bracci, però, la barra ruota come una singola unità. Le stelle vicino al bordo compiono un'orbita nello stesso tempo delle stelle più vicine.

Al centro della galassia si trova un buco nero molto massiccio, uno con 4 milioni di volte la massa del Sole. Potrebbe sembrare enorme, ma ricorda, la galassia contiene centinaia di miliardi di stelle. Il buco nero centrale è in realtà solo una piccolissima parte della galassia in massa. Ma ne sapremo di più in un episodio futuro e vedremo che potrebbe aver giocato un ruolo molto importante nella formazione e nell'evoluzione della nostra galassia.

L'ultimo componente della Via Lattea è il suo alone, una vasta nuvola sferica di stelle che la circondano a grande distanza, più di 100.000 anni luce. Non sappiamo molto dell'alone, ma sappiamo che le stelle al suo interno sono vecchie. Lì non si verifica alcuna formazione stellare, quindi qualsiasi stella che vediamo sarebbe vecchia. È possibile che alcune stelle nell'alone si siano formate lì, mentre altre sono state proiettate nell'alone dopo collisioni con altre stelle e ammassi. A proposito, la maggior parte degli ammassi globulari in orbita attorno alla Via Lattea sono nell'alone. Sono più di 150 in totale.

Quindi, ecco qua, la nostra città galattica locale. Ma come ogni abitante di una piccola città, è naturale chiedersi se questo sia tutto. Cos'altro c'è là fuori? E all'inizio del XX secolo, gli astronomi hanno iniziato a chiedersi la stessa cosa. È la Via Lattea? il galassia, o un galassia? Ohhh stiamo per fare un grande passo qui con Crash Course: Astronomia, davvero un grande passo. Meglio allacciarsi le cinture. A partire dal prossimo episodio, l'universo sta per diventare molto più grande.

Oggi hai appreso che la Via Lattea è una galassia a disco: un insieme di polvere, gas e centinaia di miliardi di stelle con il Sole situato a circa metà distanza dal centro. Il disco ha grandi schemi a spirale formati dagli ingorghi di stelle e nebulose, dove nascono le stelle. La regione centrale ha la forma di un bar, ed è per lo più vecchie stelle rosse. C'è anche un alone che ci circonda di vecchie stelle.

Corso accelerato: Astronomy è prodotto in associazione con PBS Digital Studios. Vai al loro canale YouTube per catturare video ancora più galatticamente interessanti. Questo episodio è stato scritto da me, Phil Plait. La sceneggiatura è stata curata da Blake de Pastino e il nostro consulente è la dottoressa Michelle Thaller. È stato diretto da Nicholas Jenkins, a cura di Nicole Sweeney. Il sound designer è Michael Aranda e il team grafico è Thought Cafe.

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Il disco della Via Lattea è più grande di quanto pensassimo

Le galassie a spirale come la Via Lattea hanno dischi molto sottili, in cui si trova la maggior parte delle loro stelle. Questi dischi sono di dimensioni limitate, così che oltre un certo raggio rimangono pochissime stelle.

Nella nostra Galassia non sapevamo che ci fossero stelle nel disco a distanze dal centro più del doppio di quelle del Sole. Ciò significa che la nostra stella apparentemente stava orbitando a circa metà del raggio galattico. Tuttavia ora sappiamo che ci sono stelle un po' più lontane, a più di tre volte questa distanza, ed è probabile che alcune stelle siano a più di quattro volte la distanza del Sole dal centro galattico.

"Il disco della nostra Galassia è enorme, circa 200mila anni luce di diametro" afferma Martìacuten Lòacutepez-Corredoira, ricercatore della Iac e primo autore dell'articolo recentemente pubblicato sulla rivista Astronomia e astrofisica e i cui autori provengono sia dalla IAC che dalla NAOC.

A grandi linee possiamo pensare a galassie come la Via Lattea come composte da un disco rotante, che include bracci a spirale, e un alone, di forma sferica, che lo circonda. Questo pezzo di ricerca ha confrontato le abbondanze di metalli (elementi pesanti) nelle stelle del piano galattico con quelle dell'alone, per scoprire che c'è una miscela di stelle disco e alone alle grandi distanze indicate.

I ricercatori sono giunti a queste conclusioni dopo aver effettuato un'analisi statistica della data di indagine di APOGEE e LAMOST, due progetti che ottengono spettri di stelle per estrarre informazioni sulle loro velocità e sulla loro composizione chimica. "Utilizzando le metallicità delle stelle nei cataloghi degli atlanti spettrali di alta qualità di APOGEE e LAMOST, e con le distanze a cui si trovano gli oggetti, abbiamo dimostrato che esiste una frazione apprezzabile di stelle con maggiore metallicità, caratteristica del disco stelle, oltre il limite precedentemente ipotizzato sul raggio del disco Galaxy" spiega Carlos Allende, ricercatore presso l'IAC e coautore di questa pubblicazione.

Francisco Garzón, un ricercatore IAC che è un altro degli autori dell'articolo spiega che "Non abbiamo usato modelli, che a volte ci danno solo le risposte per cui sono stati progettati, ma abbiamo impiegato solo le statistiche di un gran numero di oggetti . I risultati sono quindi scevri da presupposti a priori, a parte alcuni di base e ben consolidati."


Da dove trae la sua energia la Via Lattea? Gli scienziati potrebbero aver trovato la risposta

Un nuovo studio fornisce indizi su quanta energia scorre attraverso il centro della nostra galassia.

Bob Benjamin stava osservando la Via Lattea quando ha notato qualcosa di strano.

Il professore del dipartimento di astronomia dell'Università del Wisconsin-Madison, e coautore di un nuovo studio, ha visto una struttura rossa e inclinata che ha perforato un buco nella polvere al centro oscuro della galassia.

Il disco inclinato — Questa strana struttura è costituita da gas idrogeno ionizzato, o gas con energia sufficiente per separare i suoi elettroni da atomi o molecole, evidente attraverso il bagliore rosso della luce. Il fenomeno divenne noto come Disco Inclinato, a causa di come appare inclinato rispetto al resto della Via Lattea, ma gli scienziati non sono riusciti a spiegare come si sia formato. La comunità scientifica ha avuto la sua risposta quando un team di astronomi ha avuto la rara opportunità di scrutare il disco inclinato utilizzando la luce ottica, che ha permesso loro di osservare il suo misterioso gas ionizzato.

La loro ricerca è in un articolo pubblicato la scorsa settimana sulla rivista progressi scientifici, e contiene indizi su cosa alimenta la Via Lattea.

The reason why astronomers are baffled by the Tilted Disk is the amount of ionized hydrogen gas requires an ongoing source of energy to keep the electrons separated, and they have not identified the source of energy.

The study found that 48 percent of hydrogen in the center of the Milky Way has been ionized by an unknown source.

Matthew Haffner, assistant professor of physics & astronomy at Embry-Riddle and co-author of the study, explains that when it comes to ionized gas, seeing is knowing.

"Without an ongoing source of energy, free electrons usually find each other and recombine to return to a neutral state in a relatively short amount of time," Haffner said in a statement released with the research. "Being able to see ionized gas in new ways should help us discover the kinds of sources that could be responsible for keeping all that gas energized."

In order to identify the source of energy, the astronomers looked at the Tilted Disk through one of the empty patches of dust and gas at the center of the Milky Way. They used the Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) telescope located at the Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile:

"Being able to make these measurements in optical light allowed us to compare the nucleus of the Milky Way to other galaxies much more easily," Haffner said.

Near the nucleus of the Milky Way, the gas is ionized from the energy emitted by newly forming stars being birthed in the galaxy. However, further away from the galaxy's center, the gas is similar to that found in a class of galaxies called LINERs, or low ionization (nuclear) emission regions.

LINER galaxies make up around a third of galaxies in the universe, and their centers have more radiation than galaxies that are only forming new stars, yet less radiation than those with active supermassive black holes.

"Before this discovery by WHAM, the Andromeda Galaxy was the closest LINER spiral to us but it's still millions of light-years away," Haffner said. "With the nucleus of the Milky Way only tens of thousands of light-years away, we can now study a LINER region in more detail."

"Studying this extended ionized gas should help us learn more about the current and past environment in the center of our Galaxy."

Now that the researchers have characterized the Milky Way galaxy based on the level of radiation it emits in its center, the next step is for them to figure out the mysterious source of energy that is ionizing the gas. For that, they will wait for the WHAM telescope's successor, which would allow them to peer at the gas in more detail.


The Milky Way Is Not a Flat Disk—It's Actually 'Twisted' and 'Warped,' Study Finds

Our galaxy the Milky Way is often depicted as a vast disk of stars and gas that is relatively flat and stable in shape.

However, a study published in the journal Astronomia della natura has challenged this view, suggesting that this disk becomes increasingly "warped" and "twisted" the farther away you move from the galactic center.

Researchers from Macquarie University, Australia, and the Chinese Academy of Sciences made their findings after creating a new 3-D map of the Milky Way&mdasha spiral galaxy&mdashwhich allowed them to better estimate its shape.

"We usually think of spiral galaxies as being quite flat, like Andromeda which you can easily see through a telescope," Richard de Grijs, a co-author of the paper from Macquarie, said in a statement.

However, trying to create a picture of the galaxy from inside it is very difficult. Imagine attempting to work out the shape of the entire United States while standing somewhere in Kansas, and you get the idea.

To create their map, the team harnessed the unique characteristics of a class of large pulsating stars known as Classical Cepheids, which are 20 times as massive as our Sun and up to 100,000 times as bright.

"In a previous study, we had compiled a catalog of more than 50,000 variable stars observed with an infrared space observatory, WISE," de Grijs told Newsweek. "Among those 50,000-plus variables, we had included more than 1,300 young, massive stars known as Cepheid variables."

By calculating the length of their pulsation periods, the astronomers were able to accurately determine how far away they were. The distances of the stars were then used as markers to help map out the rest of the galaxy, even its distant outer regions.

"Cepheids show regular brightness variations because their outer layers pulsate in and out, and so it's quite straightforward to measure their pulsation periods," de Grijs said. "There are very well-established 'period-luminosity relations' for Cepheids, so once you know a star's pulsation period, you know how bright it should be.

"You can then measure the actual brightness as observed, and, in principle, the difference between observed and expected brightness is a direct measure of the distance to the object," he said. "The resulting distances had uncertainties of less than 3-5 percent. That's pretty much as good as it gets in astronomy."

The resulting resource&mdashwhich de Grijs described as "the most accurate 3D map of our Milky Way"&mdashenabled the team to conclude that the galaxy's stellar disk is warped like an "S-shape" and features a "progressively twisted" spiral pattern.

"Warping of spiral galaxies is well known, but it is usually only seen in the gas layer (hydrogen atoms,) because this tends to extend much farther out than the stars," de Grijs said. "In our paper, we found that the Cepheids also follow this warped structure&mdasha new result&mdashbut importantly, that the warped stellar disk is also twisted."

The team said their findings could have significant implications for our understanding of the Milky Way, especially when it comes to determining the origin of its disk and the motions of its stars, among other problems.

"By having a much better 3D representation of the Milky Way (MW) out to large radii, we can now set constraints on the gravitational forcing of the outer disk and possibly determine the distribution of all matter in the MW&mdashnot just the matter we can see (stars, gas, dust,) but also of the dark matter which is supposed to make up most of the mass of our galaxy," de Grijs said.

"This is a timely result as in the next few years we expect a much better picture in 3D of the MW provided by the European Space Agency's Gaia satellite, so our result will serve as a benchmark to compare the Gaia results against," he said.

This article was updated to include comments from Richard de Grijs.


Immagine astronomica del giorno Index - Galaxies: Milky Way

| Today's APOD | Title Search | Text Search | Editor's choices for the most educational Astronomy Pictures of the Day about our Milky Way Galaxy:

APOD: 2005 October 4 - The Milky Way in Stars and Dust
Spiegazione: The disk of our Milky Way Galaxy is home to hot nebulae, cold dust, and billions of stars. This disk can be seen from a dark location on Earth as a band of diffuse light across the sky. This band crosses the sky in dramatic fashion in the above series of wide angle sky exposures from Chile. The deepness of the exposures also brings to light a vast network of complex dust filaments. Dust is so plentiful that it obscures our Galaxy's center in visible light, hiding its true direction until discovered by other means early last century. The Galactic Center, though, is visible above as the thickest part of the disk. The diffuse glow comes from billions of older, fainter stars like our Sun, which are typically much older than the dust or any of the nebulae. One particularly photogenic area of darkness is the Pipe Nebula visible above the Galactic Center. Dark dust is not the dark matter than dominates our Galaxy -- that dark matter remains in a form yet unknown.

APOD: 2000 January 30 - The Milky Way in Infrared
Spiegazione: At night, from a dark location, part of the clear sky looks milky. This unusual swath of dim light is generally visible during any month and from any location. Until the invention of the telescope, nobody really knew what the "Milky Way" was. About 300 years ago telescopes caused a startling revelation: the Milky Way was made of stars. Only 70 years ago, more powerful telescopes brought the further revelation that the Milky Way is only one galaxy among many. Now telescopes in space allow yet deeper understanding. The above picture was taken by the COBE satellite and shows the plane of our Galaxy in infrared light. The thin disk of our home spiral galaxy is clearly apparent, with stars appearing white and interstellar dust appearing red.

APOD: 2005 June 5 - A Milky Way Band
Spiegazione: Most bright stars in our Milky Way Galaxy reside in a disk. Since our Sun also resides in this disk, these stars appear to us as a diffuse band that circles the sky. The above panorama of a northern band of the Milky Way's disk covers 90 degrees and is a digitally created mosaic of several independent exposures. Scrolling right will display the rest of this spectacular picture. Visible are many bright stars, dark dust lanes, red emission nebulae, blue reflection nebulae, and clusters of stars. In addition to all this matter that we can see, astronomers suspect there exists even more dark matter that we cannot see.


The Modern Picture of the Milky Way

Defining the Milky Way is a bit difficult, because it is not one single coherent, solid object. Instead, The Milky Way is considered to be the sum of all the individual objects (stars, planets, nebulae, dust particles, etc.) that are gravitationally bound to each other. That is, if an object like a star or a star cluster feels a strong enough gravitational pull from the rest of the objects in the Milky Way that it cannot escape, it is considered to be part of the Milky Way. If we draw borders that enclose all of these objects, we can roughly define the shape of the Milky Way. In generale, la parola galassia refers to a collection of gravitationally bound stars and associated material that is above some minimum size (to differentiate galaxies from massive star clusters).

Using this working definition, we can show that the Milky Way contains many billions of individual stars. Astronomers have found that these stars are not part of one single, homogeneous structure, but instead different populations of stars form somewhat distinct structures with different properties. For this reason, the study of an object like the Milky Way often is described as studying stellar populations. The figure below is a model for the different populations in the Milky Way.

The artist's conception above shows an image of the Milky Way disk with its spiral arm structure represented (labeled in blue). Also shown are the central bulge region (labeled in red) and the globular clusters (labeled in yellow). The wireframe in the background represents the halo.

We can describe these structures and their properties in more detail:

  1. The disk: The band of light that we see in the sky is part of the flattened, disk-shaped part of the galaxy. There are different ways to measure the size of the disk, but it is approximately 30,000 parsecs in diameter. The Sun is found in the disk, but, as Shapley found, we are about 8,000 parsecs from the center. The dimensions of the disk are similar in ratio to an old vinyl record. That is, the thickness is much smaller than the radius. Besides stars, the disk contains the majority of the gas and dust in the Milky Way. The stars that are found in the disk are primarily young stars with properties similar to the Sun (which should not be too surprising, since the Sun is a disk star). The young stars in the disk population are usually referred to as Population I stelle.
  2. The bulge: The disk is not uniformly thick. In the very center, there is a thicker, roughly spherical region that has different properties from the rest of the disk. The stars in the bulge are in general older than the stars in the disk.
  3. The halo: Although the word halo implies a ring shape, in this case, we define the halo as the spherical region that completely encompasses the disk. This is the part of the Milky Way that contains most of the globular clusters, and so these objects are used to trace out the total extent of the halo. It is much larger than the disk and may even extend as far as 250,000 parsecs or more in radius. The density of stars in the halo (the number of stars per cubic parsec) is much lower than it is in the disk, so it is very difficult to identify enough of these objects to study this stellar population in detail. However, we have been able to show that the stars in the halo are primarily old and contain fewer heavy elements than the Sun. If you recall our lesson on star clusters, the properties of the stars in the halo seem to match very closely the properties of the stars in globular clusters. The old stars in the bulge and the halo are referred to as Population II stelle.

Because we are embedded in the Milky Way's disk, it is quite difficult for us to discern the substructures in the disk. So our understanding of the Milky Way's structure continues to evolve as we study it in more depth. Below is a labeled image of the structure of the Milky Way's disk and bulge, which includes the latest updates for the location and densities of the Galaxy's spiral arms determined by observations with the Spitzer Space Telescope.


La via Lattea


[Credit: Two Micron All Sky Survey Project]

1 kpc thick at the location of the Sun.


[Credit: Spitzer Science Center Illustration]


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