10 Galaktiske Mysterier Af Melkevejen

Rummet er fuld af mysterier. Fra de spørgsmål, vi endnu har besvaret om stjerner til planeter og måner i vores eget solsystem, er der meget at finde ud af at være gjort med vores teleskoper. Men nogle mysterier er i endnu større omfang, og de følgende er bogstaveligt galaktiske.

Solens udstilling

Stjerner som vores sol er født i klynger med andre lignende stjerner. Disse stjernes søskende danner sig fra samme gassky, og de har derfor den samme kemiske sammensætning. Alligevel har vi undersøgt 100.000 stjerner indenfor 325 lysår af Jorden og fundet kun to, der er tæt på Solen. Vores sol er alene, hvilket betyder, at den enten blev sparket ud eller drevet ud af sin klynge for 4,5 milliarder år siden.

En god kandidat til sin fødested var Messier 67, en klynge i Krebskonstellationen omkring 2900 lysår væk. Stjernerne der er en lignende alder, temperatur og kemi til vores sol. Astrofysikere fra National Autonomous University of Mexico gjorde imidlertid simuleringer i 2012 og fandt ud af, at M67 simpelthen ikke fungerede.

Solen ville have haft brug for en usandsynlig tilpasning af flere massive stjerner for at sparke den ud, og den nødvendige hastighed ville have revet fra hinanden planetdisken, idet jorden forblev i evighed. Derudover er den lodrette bobbing af M67 i det galaktiske plan fem gange større end solens, og de skal være de samme.

Det er muligt, at solens klynge simpelthen ikke længere eksisterer, og alle dens fætre har drevet fra hinanden. En anden hypotese er, at den kommer fra tættere på midten af ​​galaksen, hvor der findes mange sollignende stjerner.

Den bedste chance for at finde ud af svaret er den europæiske Gaia-satellit. Gaia er lanceret i 2013 og kortlægger den kemiske makeup på en milliard stjerner. Missionen skal afslutte inden 2018 og give uhørt viden om galakseens udvikling.

9bølger lavet af stjerner

Opdagelser i astronomi er ofte ikke lavet bare ved at kigge gennem et teleskop og se hvad der er der. Nogle gange producerer et observatorium et stort antal data fra et stykke af himlen, og forskere tager år at træffe konklusioner fra oplysningerne. Sloan Digital Sky Survey er et sådant projekt. Brug af et teleskop i New Mexico er brugt det sidste årti med at observere 930.000 galakser, 120.000 kvasarer og næsten en halv million stjerner i Vintervejen.

Ved hjælp af disse data bemærkede et hold af astronomer noget om den lodrette fordeling af stjerner. Disse klumper ofte sammen, og holdet bemærkede et mønster i 300.000 stjerner, der ligner en lydbølge. De udgjorde udtrykket "kosmoseismologi" for deres papir, hvilket tyder på, at noget havde fået galaksen til at "ringe som en klokke."

Den mest sandsynlige forklaring er, at noget kolliderede med og passeret gennem vores galakse i de sidste 100 millioner år. Forskerne kunne ikke bestemme, hvad - det kunne have været en dværggalakse eller muligvis en mørk materielstruktur. Det kan have været flere begivenheder, og de bemærker endda, at bølgen kan være et resultat af noget i gang.

Igen håber forskerne, at de millionstjerner, der er kortlagt af Gaia, vil give svar. De mistanke om, at der kan være et rigt mønster af bølgekonstruktioner gemt i hele galaksen, som åbner et helt nyt vindue i sin historie.

8High-velocity Clouds

High-speed clouds (HVCs) blev opdaget i 1963. Disse samlinger af interstellær gas bevæger sig i forskellige hastigheder og retninger til Mælkevejens rotation, med mindst 50 km (32 mi) per sekund. De er for det meste lavet af brint og menes at falde ind i galaksen fra intergalaktisk rum. Hvor de kommer fra, er dog endnu ikke løst.

Jan Oort, en af ​​skyens opdagere, foreslog, at gassen er en rest af dannelsen af ​​galaksen. En anden forklaring er, at gas udstødt fra Mælkevejen falder tilbage som en galaktisk springvand. Hvis dette var tilfældet, ville den stigende gas være svær at se på grund af alt andet materiale i vejen.

Materialet kan komme fra objekter i kredsløb omkring vores galakse. En sådan genstand er Complex H, en lille galakse selv, menes at være i en retrograd kredsløb omkring Mælkevejen. Når det bevæger sig, udskilles det gas på vores galakse.

En HVC, Smiths Cloud, bevæger sig mod Milky Way's disk på omkring 73 kilometer (45 mi) per sekund og vil fusionere med vores galakse på omkring 27 millioner år. Dens bane foreslår, at den allerede er gået gennem Vækstvejen for 70 millioner år siden. Dette burde have revet skyen fra hinanden, og forskerne mener, at en halo af mørkt materiale kan have holdt det sammen.

7Magellanic Clouds

Magellanic Clouds er companion galakser til Mælkevejen, opdaget under Ferdinand Magellans banebrydende rejse rundt om i verden i det 16. århundrede. Stor Magellanic Cloud er 14.000 lysår på tværs af og omkring 160.000 lysår fra Jorden. Den lille Magellanic Cloud er halvdelen af ​​dens fætter, men 30.000 lysår længere væk. Til sammenligning er Melkevejen 140.000 lysår på tværs.

Skyerne er 13 milliarder år gamle og blev troet at bane Milky Way. Men målinger foretaget af Hubble foreslår, at de bevæger sig dobbelt så hurtigt som vi oprindeligt troede. Hvis det er tilfældet, må Vækstvejen ikke være massiv nok til at holde dem i kredsløb. At finde ud af om de er i kredsløb er blevet et nyt mysterium. Hvis de er, ville det betyde, at Vækstvejen kunne være dobbelt så massiv som tidligere antaget.

Uanset om skyerne er her for at blive eller bare forbi, tiltrækker de masser af mysterium. Forskere har for nylig løst et fire-decades langt spørgsmål om kilden til Magellanic Stream, et bånd af gas, som strækker sig halvvejs rundt om Mælkevejen.De opdagede, at det meste kom fra den mindre sky, selvom niveauet af ilt og svovl i nyere regioner matcher den større sky.

I 2007 plukket Australiens Parkes-teleskop en bølge af radiobølger, mens man undersøgte den lille sky. Kraften bag eksplosionen indikerer en ekstrem hændelse, som f.eks. En kollision af neutronstjerner eller død af et sort hul. Det kom næsten sikkert fra længere væk end skyen, men dens nøjagtige kilde forbliver et puslespil.

6Galaxy X

Fotokredit: Sukanya Chakrabarti / UC Berkeley

Den mest populære astronomiske konspirationsteori er eksistensen af ​​"Planet X." Det antyder, at en planet, størrelsen af ​​Jupiter kredser om Solen på en uregelmæssig kredsløb, hemmeligt sporet af NASA. Selvom der er mange problemer med den idé, er der en meget reel mulighed for eksistensen af ​​"Galaxy X." Det er en dværggalakse på den modsatte side af Vægten til os, som vi ikke kan se på grund af gassen og støv i vejen. Galaxy X ville være op til 85 procent mørkt materiale.

UC Berkeley teoretisk astronom Sukanya Chakrabarti leder jagen. Hun har udviklet en metode til at finde mørke galakser ved at undersøge ripples i fordelingen af ​​hydrogengas i spiralgalakser. Væskegas strækker sig op til fem gange længere ud fra galaksens centrum end området befolket med stjerner, og så kuglende galakser vil gøre krusninger i gassen.

Chakrabarti forudsiger, at Galaxy X vil have en masse omkring en hundrede af Melkevejen. Metoden til at finde den skjulte galakse er blevet testet på andre galakser med en kendt følgesvend og kan finde organer kun en tiendedel så massiv som endda det.

5Lithiumproblemet

Fotokredit: W. Oelen

Litiumproblemet er en af ​​kosmologiens langvarige niggles. Litium er det tredje letteste element i universet, efter hydrogen og helium, og modeller af Big Bang forudsiger, hvilke niveauer af de elementer, vi bør forvente at finde. Disse modeller arbejder for alt andet end lithium.

I Melkevejs ældste stjerner findes isotopen lithium-7 på omkring en tredjedel af de forventede niveauer. Lithium-6 vises med en hastighed på ca. 1000 gange for meget, selvom det er meget sværere at tælle.

Ingen forklaring har fungeret. Potentielle svar smider ud af mængden af ​​andre elementer. Og problemet er kun blevet vanskeligere. Et 2008 astrofysikpapir afspejler den måde, kosmologer føler om det med titlen En bitter pille: Det primordiale litiumproblem forværres.

Forskning, der tyder på den tidlige galakse, blev befolket med mikrokvoter, der blev tilføjet til elendigheden. Disse miniature sorte huller producerer stråler af super-varmt plasma med tilstrækkelig energi til at smelte hydrogen til helium. I 2012 beregnede et hold fra Sverige og Tyskland, at hvis 1 procent af mælkens mikrokvoter producerede lithium-7, ville de producere et tilsvarende beløb som forventet fra Big Bang. Kort sagt, mikrokvoter gør litiumproblemet dobbelt så stort.

En nylig forklaring er afhængig af eksistensen af ​​axioner, en teoretisk mørk materiepartikel. Forudsigelser af lithium-7 niveauer afhænger af beregninger af mængden af ​​lys i det tidlige univers. Dette udarbejdes fra den kosmiske mikrobølge baggrund, der optrådte efter omkring 380.000 år. Axioner kunne have afkølet fotoner i den tid, hvilket får os til at undervurdere lysniveauer og dermed overvurdere lithium-7.

Det er langt fra et svar, da det ville betyde, at der er to gange så mange neutrinoer som vi for øjeblikket har opdaget. Dertil kommer, at axioner ikke engang er den førende kandidat til at forklare mørkt materiale - og kan slet ikke eksistere.

4Galactic Warp

Fotokredit: Don Dixon

I mange galakser er støv og gas mellem stjerner koncentreret i et tyndt lag. Vores Milky Way er ingen undtagelse. "Tynd" er relativ, selvfølgelig er disken ca. 240 lysår tykk på dens tyndeste punkter, men det er stadig en lille smule af bredden af ​​galaksen. Vi tilfældigvis er indlejret dybt inde i dette lag, som næsten udelukkende består af atom hydrogen og helium.

Mens nogle af disse diske er fladt, er mange af dem bøjede og buede. Dette kaldes galaktiske warp. Nogle ser ud som det integrerede tegn, der anvendes i calculus eller et strakt brev S. Nogle er U-formede, og andre har slet ingen symmetri. Flere ting kan forårsage warps. Faktisk forekommer det sandsynligt, at der skal være en løbende proces, da modeller tyder på, at kæber naturligt ville fladere med tiden, hvis galakser simpelthen dannede sig på den måde.

I Mælkevejen er disken flad i forhold til galaksens plan, hvor vi er. I en retning kurver det nord for det galaktiske plan, mens det i den modsatte retning kurver sig ned, før det krøller op igen igen lige ved enden. På mange måder ligner den en bølge.

Forskere fra UC Berkeley var i stand til at beskrive warp som en kombination af tre vibrationer i disken. Den første er en flapping ved kanterne kombineret med en sinusformet bølge som en trommes hud og en sadleformet svingning. Kombineret giver de vores galakse en note 64 oktaver under midten C.

De mener, at en sandsynlig forklaring er et resultat af Magellanic Clouds pløjning gennem den mørke materie halo omkring Mælkevejen. Samspillet mellem skyerne blev tidligere diskonteret, fordi man troede, at de manglede nok masse til at forårsage kæden. Forskerne antyder, at en vibration i haloen, som skyerne bevæger sig igennem det, ligesom et skibs våben, kunne resonere gennem galaksen og få disken til at kæde.

3D diffuse Interstellar Bands

Siden sin opdagelse i det 19. århundrede har spektroskopi været en af ​​de vigtigste teknikker inden for astronomi. Det indebærer at undersøge strålens bølgelængde fra objekter i rummet for at finde ud af, blandt andet, hvad de er lavet af.Hvert atom og molekyle absorberer forskellige bølgelængder af lys. Ved at undersøge mønstre i lys, der når os, kan vi finde ud af, hvad det er gået igennem.

I 1922 observerede astronomen Mary Lea Heger bands, der matchede intet, vi vidste om. Forskere konkluderede, at disse bands var resultatet af noget i interstellare rum, men de havde ingen idé om hvad.

Hundredvis af båndene er blevet opdaget i det infrarøde, ultraviolette og synlige spektrum. Årsagen til disse diffuse interstellære bånd blev det "klassiske spektroskopiske problem i det 20. århundrede." Bøger blev fyldt med spekulation og dækker "alle tænkelige former for materie." Store carbonbaserede molekyler er den mest sandsynlige kandidat, og de kan indeholde meget som 10 procent af galaksen er kulstof.

I 2011 blev der fundet diffuse interstellære bånd for første gang i retning af Vækstens kerne. Dette giver en anelse: Det betyder, at molekylerne tydeligvis kan modstå det barske miljø i centrum af vores galakse. De nye bands blev også fundet længere ind i det infrarøde spektrum end nogensinde før.

Thomas Geballe, en astronom arbejder på Hawaii, håber at de nye observationer kan bringe det videnskabelige samfund tættere på et svar. Molekylerne kan faktisk give et fingerpeg om livets oprindelse, da båndene kan komme fra komplekse kemikalier, der har bidraget til at udså jorden.

2Hypervelocity Stars

De fleste stjerner kredser det galaktiske center ved omtrent samme hastighed som vores sol, omkring 230 kilometer (143 mi) per sekund. Men nogle stjerner, omkring en i hver milliard, rejser tre gange hurtigere end det. De er kendt som hypervelocity stjerner. Den første blev opdaget af astronomer fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i 2005, men vi har siden fundet dusinvis.

Det interessante ved dem er, at de bevæger sig så hurtigt, at de helt kan undslippe galaksen. Den mystiske ting om dem er kilden til denne hastighed.

En af de hurtigste nogensinde opdagede, HE 0437-5439, menes at have en kompliceret fortid. Teorien er, at et triple-stjernet system passerede gennem galaksens centrum, da det centrale sorte hul fløj ud en stjerne ud. Det sparkede væk de to andre, som senere fusionerede i den super-hot blue giant sprengning ud af Vægten på 2,5 millioner kilometer (1,6 millioner mi) i timen.

Den nærmeste hypervelocity-stjerne til jorden, LAMOST-HVS1, kan også være startet ud af en interaktion med det centrale sorte hul. Men det kunne være kommet fra disken, hvilket indikerer et mellemvægt sorte hul i vores galakse. De er et sted mellem supermassive sorte huller og de af stjernemasse. Kun én er nogensinde blevet observeret, og det er ikke i vores galakse.

1Willman 1

I 2004 fandt et team af astronomer fra New York University et usædvanligt objekt, da de undersøgte data fra Sloan Digital Sky Survey. De ledte efter dunkle galakser til Mælkevejen, men det, de fandt, passede ikke ind i galakseboksen. Faktisk passer gruppen af ​​stjerner ikke i nogen boks overhovedet.

Det hedder SDSSJ1049 + 5103, eller Willman 1 for kort. Den kredser omkring 120.000 lysår fra Melkevejen. Det kan være en dværggalakse, eller muligvis en kugleformet klynge, men der er problemer med begge teorier. Globale klynger har tendens til at have flere hundrede tusind stjerner, mens Willman 1 har mindre end tusind. Det kan være en klynge fra en mindre galakse, som er beskrevet af en fysiker som piggybacking i vores galakse "som en lille mide, der rider ind på en loppe, da den igen låses på en massiv hund."

Hvis det er en galakse snarere end en klynge, kan det smide en nøgle i værkerne for en anden teori. Computersimuleringer af Vækstens oprindelse viser, at der skulle være hundreder af mindre galakser i nærheden, men kun 20 er blevet fundet. En forklaring på dette var, at en masse på mindre end 10 millioner soler er for lille til at producere mange stjerner, hvilket gør galakserne usynlige.

Yderligere observation af Willman 1 tyder på, at dens masse kun er omkring en halv million soler, langt under denne grænse. Det er muligt, at der kan være uberegnede for mørk materie i Willman 1, eller at det havde fået noget masse fjernet. På nogen måde er det en klump af stjerner, der i øjeblikket giver langt flere spørgsmål end svar.