Astronomie

Welche Masse wird die neue Galaxie haben?

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Wenn die Milchstraße mit der Andromeda-Galaxie kollidiert, wie groß werden dann die Masse und das Volumen der neuen Galaxie sein?


Die Masse wird etwas geringer sein als die Gesamtmasse der beiden Galaxien, da einige der Sterne weggeschleudert werden.

Da die Scheiben der Galaxien in einem Winkel zueinander stehen, wäre das Volumen (ungefähr) das Volumen der beiden Galaxien, wenn sie kollidieren. Irgendwann wird das Volumen abnehmen (ich schätze auf 60 bis 70%), wenn sich die Sterne an ihre neue Umgebung anpassen und sich die zentralen massereichen Schwarzen Löcher verbinden.


Samsung Galaxy Z Flip3 ist Berichten zufolge in die Massenproduktion eingetreten

Anfang dieses Monats hörten wir, dass das Samsung Galaxy Z Fold3 in Massenproduktion ging, und jetzt ein neuer Bericht von FrontPageTech behauptet, die Massenproduktion des Galaxy Z Flip3 habe ebenfalls begonnen.

Die Quelle behauptet auch, dass Samsung die Produktion von 50.000-70.000 Einheiten von Galaxy Z Fold3 und Galaxy Z Flip3 pro Tag bestellt hat, da das Unternehmen anstrebt, zusammen sieben Millionen Einheiten beider Geräte zu produzieren und rechtzeitig für deren Markteinführung fertig sein will.

Samsung Galaxy Z Flip3 in durchgesickerter Promo

Samsung hat noch nichts über das Galaxy Z Fold3 oder Z Flip3 preisgegeben, aber das Unternehmen soll diese Geräte am 3. August ankündigen, wobei die Markteinführung angeblich für den 27. August geplant ist.


Diese beiden Telefone werden voraussichtlich 2021 die Lücke der Galaxy Note-Serie füllen

Darüber hinaus wird dieses Jahr ein &lsquoGalaxy Note&rsquo-Mobilteil auf den Markt kommen&rsquot, also muss etwas die Lücke füllen. Hier sollen neben dem Galaxy S21 FE auch das Galaxy Z Fold 3 und das Z Flip 3 einspringen.

Es bleibt abzuwarten, wie interessiert sich die Leute für Samsungs neue Foldables sein werden. Samsung hat wahrscheinlich einige Marktforschungen durchgeführt, um sich auf den Start vorzubereiten, aber man kann nie wissen, wie die Leute reagieren werden.

Diese beiden Telefone werden als High-End-Geräte positioniert und sie werden billig sein, aber ihre Preise werden voraussichtlich erheblich niedriger sein als die ihrer Vorgänger. Weitere Informationen finden Sie in unseren Vorschauen zu Galaxy Z Fold 3 und Z Flip 3.


Das supermassive Schwarze Loch der Milchstraße dreht sich langsam, sagen Astronomen

Supermassive Schwarze Löcher werden durch nur zwei Zahlen charakterisiert: Masse und Spin, haben aber einen entscheidenden Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien. Der Spin von Sagittarius A*, einem schwarzen Loch mit 4 Millionen Sonnenmasse im Zentrum unserer Milchstraße, wurde bisher nur unzureichend eingeschränkt. In einem neuen Artikel, der in der Brief des Astrophysikalischen Journalss hat ein Team von US-Astronomen eine Obergrenze für den Spin von Sagittarius A* festgelegt, basierend auf der Verteilung der S-Sterne in seiner Umgebung.

Supermassive Schwarze Löcher in den Kernen von Galaxien strahlen Strahlung und ultraschnelle Winde nach außen, wie in der Konzeption dieses Künstlers veranschaulicht. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech.

„Schwarze Löcher setzen eine riesige Energiemenge frei, die Gas aus Galaxien entfernt und damit ihre Sternentstehungsgeschichte prägt“, sagte Professor Avi Loeb von der Harvard University, Mitautor der Studie.

„Während Wissenschaftler wissen, dass die Masse zentraler Schwarzer Löcher einen entscheidenden Einfluss auf ihre Wirtsgalaxie hat, ist es nicht einfach, den Einfluss ihres Spins zu messen.“

"Der Effekt des Spins von Schwarzen Löchern auf die Umlaufbahnen naher Sterne ist subtil und schwer direkt zu messen."

Um besser zu verstehen, wie Schütze A* die Bildung und Entwicklung der Milchstraße beeinflusst hat, untersuchten Professor Loeb und sein Kollege Dr. Giacomo Fragione vom Zentrum für interdisziplinäre Exploration und Forschung in Astrophysik und der Northwestern University stattdessen die Sternbahnen und instead räumliche Verteilung der S-Sterne, um dem Spin des supermassereichen Schwarzen Lochs Grenzen zu setzen.

„Wir kamen zu dem Schluss, dass sich das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie langsam dreht“, sagte Dr. Fragione.

„Dies kann erhebliche Auswirkungen auf die Erkennbarkeit von Aktivitäten im Zentrum unserer Galaxie und die zukünftigen Beobachtungen des Event Horizon Telescope haben.“

Diese Simulation zeigt die Umlaufbahnen von Sternen ganz in der Nähe von Sagittarius A*, einem supermassereichen Schwarzen Loch im Herzen der Milchstraße. Einer dieser Sterne, S2, umkreist alle 16 Jahre und passiert das Schwarze Loch im Mai 2018 sehr nahe. Bildnachweis: ESO / L. Calçada / Spaceengine.org.

Die S-Sterne scheinen in zwei bevorzugten Ebenen organisiert zu sein.

Die Autoren zeigten, dass, wenn Sagittarius A* eine signifikante Drehung hätte, die bevorzugten Umlaufebenen der Sterne bei der Geburt bis zum heutigen Zeitpunkt falsch ausgerichtet wären.

„Für unsere Studie haben wir die kürzlich entdeckten S-Sterne verwendet, um zu zeigen, dass der Spin von Sagittarius A* kleiner als 10% seines Maximalwerts sein muss, was einem Schwarzen Loch entspricht, das sich mit Lichtgeschwindigkeit dreht“, sagte Professor Loeb.

„Sonst würden die gemeinsamen Bahnebenen dieser Sterne während ihrer Lebenszeit nicht ausgerichtet bleiben, wie man es heute sieht.“

Die Ergebnisse des Teams weisen auch auf ein weiteres wichtiges Detail von Sagittarius A* hin: Es ist unwahrscheinlich, dass es einen Jet gibt.

„Es wird angenommen, dass Jets von sich drehenden Schwarzen Löchern angetrieben werden, die wie riesige Schwungräder wirken“, sagte Professor Loeb.

„In der Tat gibt es keine Hinweise auf Jet-Aktivität in Sagittarius A*“, fügte Dr. Fragione hinzu.

„Die bevorstehende Analyse der Daten des Event Horizon Telescope wird mehr Licht in dieses Thema bringen.“

Giacomo Fragione und Abraham Loeb. 2020. Eine Obergrenze für den Spin von SgrA* basierend auf stellaren Umlaufbahnen in seiner Nähe. ApJL 901, L32 doi: 10.3847/2041-8213/abb9b4


Die Galaxy Map von Mass Effect 2 macht interstellares Reisen interaktiv

Die Galaxiekarte im ersten Massenwirkung war wenig mehr als eine verherrlichte Speisekarte. Die Spieler bewegen einfach einen Cursor, um Sternensysteme und Planeten auszuwählen. Masseneffekt 2's Galaxiekarte ist nicht wirklich anders, aber etwas zusätzliches Flair macht sie im Wesentlichen zu einem zufriedenstellenden Minispiel. Der Cursor wird durch eine Miniaturversion des neuen Normandy SR-2-Schiffs ersetzt, das der Spieler steuert, während es durch den Kosmos fliegt. Anstatt rein- und rauszuzoomen, fliegen Spieler an den Rand eines Sternensystems, damit sich die Perspektive erweitert und andere Systeme sichtbar werden.

Obwohl es nie wirklich schwierig ist, ist dank der Zugabe von Kraftstoff eine zusätzliche Strategie erforderlich. Auf Reisen zwischen Systemen verbrennt die Normandy ihre Treibstoffreserven, was bedeutet, dass die Spieler Credits ausgeben müssen, um Treibstoff zu kaufen und ihre Routen zu planen. Jeder Cluster hat eine begrenzte Anzahl von Massenwirkung's ikonischen Mass Relays, was bedeutet, dass der Spieler große Entfernungen zurücklegen muss, um sich tatsächlich einem Relais zu nähern, ähnlich wie es die Normandie tatsächlich tun würde. Die überarbeitete Galaxiekarte ist kein so bedeutendes Upgrade wie der Kampf in Masseneffekt 2, aber das zusätzliche Eintauchen durch das persönliche Umherfliegen der Sterne ist eine nette Geste, auch wenn es von einem lästigen Ressourcenfarmsystem überschattet wird.


Wir könnten bereits nächste Woche mit freundlicher Genehmigung von MWC einen Blick auf die Samsung Galaxy Watch 4 werfen

2021 scheint viel schneller zu vergehen als 2020. Der Mobile World Congress rückt bereits mit großen Schritten näher und Samsung geht den virtuellen Weg für seine Sitzung. Samsung gab heute bekannt, dass es am 28. Juni eine Samsung Galaxy-Sitzung veranstalten wird. Obwohl nicht viele Informationen geteilt wurden, gab Samsung an, dass es &ldquozeigt&rdquo, wie das Galaxy-Ökosystem Ihren Lebensstil bereichern kann. Der interessantere Aspekt dieser Veranstaltung kommt jedoch durch Folgendes:

&ldquoSamsung wird auf der Veranstaltung&hellip&rdquo auch seine Vision für die Zukunft der Smartwatches enthüllen

Seitdem Google und Samsung die neue Version von Wear OS für diesen Herbst angekündigt haben, haben wir wirklich zu viel gesehen. Wir wissen, dass sowohl Samsung als auch Fitbits nächste Smartwatch von dieser neuen Zusammenarbeit angetrieben werden. Aber es gibt noch viele Fragen, die unbeantwortet geblieben sind. Es ist unwahrscheinlich, dass Samsung bei dieser Veranstaltung alles beantworten wird, aber was wir am Ende sehen könnten, ist die Galaxy Watch 4-Serie.

Jüngste Lecks deuten darauf hin, dass die Galaxy Watch 4-Reihe von Samsung in Massenproduktion gegangen ist, was bedeutet, dass eine offizielle Veröffentlichung in Kürze erfolgen wird. Interessant wird sein, wie viele neue Galaxy Watch-Modelle eingeführt werden. Es ist möglich, dass Samsung nur die Software vorführt, oder wir könnten am Ende eine neue Galaxy Watch 4 und den mit Spannung erwarteten Nachfolger der Galaxy Watch Active 2 sehen.

Der 28. Juni ist nur noch eine Woche entfernt, also haben wir zu viel länger zu warten. Lassen Sie uns wissen, was Sie von dieser Ankündigung halten und ob Samsung dies zum Anlass nehmen wird, um seine neuen Smartwatches vorzustellen, oder ob es nur die bevorstehenden Software-Änderungen necken wird.


Starke Gravitationslinsen sind eine seltene und lehrreiche Art von astronomischen Objekten. Die Identifizierung beruhte lange auf Zufall, aber verschiedene Strategien – wie gemischte Spektroskopie mehrerer Galaxien entlang der Sichtlinie, maschinelle Lernalgorithmen und Bürgerwissenschaft – wurden verwendet, um diese Objekte zu identifizieren, sobald neue bildgebende Vermessungen verfügbar werden. Wir berichten über den Vergleich zwischen spektroskopischer, maschinellem Lernen und bürgerwissenschaftlicher Identifizierung von Galaxien-Galaxie-Linsenkandidaten aus unabhängig erstellten Linsenkatalogen im gemeinsamen Vermessungsgebiet der äquatorialen Felder der Galaxie- und Massenversammlungsvermessung. In diesen haben wir die Möglichkeit, spektroskopische Identifizierungen mit hoher Vollständigkeit mit der High-Fidelity-Bildgebung aus dem Kilo Degree Survey zu vergleichen, die sowohl für maschinelles Lernen als auch für die Suche nach Citizen-Science-Objektiven verwendet wird. Wir stellen fest, dass die drei Methoden – Spektroskopie, maschinelles Lernen und Bürgerwissenschaft – 47, 47 bzw. 13 Kandidaten in den untersuchten 180 Quadratgraden identifizieren. Diese Identifizierungen überschneiden sich kaum, wobei nur zwei sowohl von Citizen Science als auch von maschinellem Lernen identifiziert wurden. Wir haben diese Diskrepanz auf inhärente Unterschiede in den Auswahlfunktionen jeder der drei Methoden zurückgeführt, entweder innerhalb ihrer Elternstichproben (dh Citizen Science konzentriert sich auf eine geringe Rotverschiebung) oder inhärent in der Methode (dh maschinelles Lernen ist durch seine Trainingsstichprobe begrenzt .) und bevorzugt gut getrennte Merkmale, während die Spektroskopie einen ausreichenden Fluss von den Linsenmerkmalen erfordert, um innerhalb der Faser zu liegen). Diese Unterschiede manifestieren sich als separate Proben im geschätzten Einstein-Radius, der stellaren Masse der Linse und der Rotverschiebung der Linse. Die kombinierte Stichprobe impliziert eine Linsenkandidaten-Himmelsdichte von ∼0.59 deg −2 und kann die Konstruktion eines Trainingssatzes beeinflussen, der einen breiteren Masse-Rotverschiebungsraum überspannt. Ein kombinierter Ansatz und eine Verfeinerung der automatisierten Suche würde zu einer vollständigeren Stichprobe von Galaxien-Galaxie-Linsenkandidaten für zukünftige Durchmusterungen führen.

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Galaxie und Massenanordnung: ein Vergleich zwischen der Suche nach Galaxien und Galaxienlinsen in KiDS/GAMA. / Knabel, Shawn Steele, Rebecca L. Holwerda, Benne W. Bridge, Joanna S. Jacques, Alice Hopkins, Andrew M. Bamford, Stephen P. Brown, Michael J.I. Brough, Sarah Kelvin, Lee Bilicki, Maciej Kielkopf, John.

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Clydes Spot entwirren

Der Sturm, der Clyde's Spot war, hat sich im Laufe eines Jahres zusammengelegt.
NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS Bildverarbeitung von Kevin M. Gill © CC BY

Clyde’s Spot, ein markanter weißer Fleck südöstlich des Großen Roten Flecks, erhielt seinen Spitznamen zu Ehren des Amateurastronomen Clyde Foster aus Centurion, Südafrika. Er entdeckte es am 31. Mai 2020 mit seinem 14-Zoll-Schmidt-Cassegrain-Teleskop, zwei Tage bevor die Juno-Mission der NASA für einen genaueren Blick vorbeischauen konnte.

Der anfängliche weiße Fleck war eine Wolke aus methanarmem Wolkenmaterial, die über den obersten Schichten der Jupiteratmosphäre ausbrach. Später verblasste der weiße Fleck und hinterließ einen dunklen Fleck, der noch in Amateurfernrohren sichtbar ist.

Nun zeigt ein neues Bild von Juno, das am 15. April 2021 aufgenommen wurde, dass der Wind sich gedehnt und die Stelle zu einem gefaltet hat gefalteter filamentöser Bereich. Diese Features sind normalerweise kurzlebig und verschwinden schnell in den Wolkendecks, aber aufgrund ihrer Größe kann diese eine Weile bestehen bleiben.

Lesen Sie mehr über das neueste Bild in der Pressemitteilung der NASA.


Neue Massenschätzung für die Milchstraße: 1,54 Billionen Sonnen

Die Milchstraße enthält schätzungsweise 200 Milliarden Sterne. Aber das ist nur die nackte Spitze des Eisbergs – die Galaxie ist von riesigen Mengen eines unbekannten Materials namens Dunkle Materie umgeben. Astronomen wissen, dass sie existiert, weil die Milchstraße dynamisch auseinanderfliegen würde, wenn die Dunkle Materie die Dinge nicht gravitativ bedecken würde. Dennoch möchten Astronomen eine genaue Messung der Masse der Galaxie haben, um besser zu verstehen, wie sich die unzähligen Galaxien im gesamten Universum bilden und entwickeln. Ein Forscherteam der ESO, des Space Telescope Science Institute, des Johns Hopkins University Center for Astrophysical Sciences und der University of Cambridge kombinierte Beobachtungen des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble und des ESA-Satelliten Gaia, um die Bewegungen von Kugelsternhaufen auf ihrer Umlaufbahn zu untersuchen unsere Galaxie. Je schneller sich die Haufen unter der Anziehungskraft der gesamten Galaxie bewegen, desto massiver ist sie. Das Team kam zu dem Schluss, dass die Milchstraße eine Masse von 1,54 Billionen Sonnenmassen hat, von denen die meisten in dunkler Materie eingeschlossen sind.

Diese künstlerische Darstellung zeigt ein computergeneriertes Modell der Milchstraße und die genauen Positionen der in dieser Studie verwendeten Kugelsternhaufen. Watkins et al. verwendeten die gemessenen Geschwindigkeiten dieser 44 Kugelsternhaufen, um die Gesamtmasse der Milchstraße zu bestimmen. Bildnachweis: NASA / ESA / Hubble / L. Calçada.

Die neue Massenschätzung stellt unsere Milchstraße im Vergleich zu anderen Galaxien im Universum auf die kräftigere Seite.

Die leichtesten Galaxien haben etwa eine Milliarde Sonnenmassen, während die schwersten 30 Billionen oder 30.000 Mal so massereich sind. Die Masse der Milchstraße von 1,5 Billionen Sonnenmassen ist für eine Galaxie ihrer Helligkeit ziemlich normal.

Frühere Schätzungen der Masse der Milchstraße reichten von 500 Milliarden bis 3 Billionen Sonnenmassen. Diese große Unsicherheit entstand hauptsächlich durch die verschiedenen Methoden zur Messung der Verteilung der Dunklen Materie – die etwa 90% der Masse der Galaxie ausmacht.

„Wir können Dunkle Materie einfach nicht direkt nachweisen. Das führt zu der gegenwärtigen Unsicherheit bei der Masse der Milchstraße – man kann nicht genau messen, was man nicht sehen kann“, sagte Dr. Laura Watkins, Astronomin bei der ESO.

Angesichts der schwer fassbaren Natur der Dunklen Materie musste das Team eine clevere Methode anwenden, um die Milchstraße zu wiegen, die auf der Messung der Geschwindigkeiten von Kugelsternhaufen beruhte – dichter Sternhaufen, die die Spiralscheibe der Galaxie in großen Entfernungen umkreisen.

"Je massereicher eine Galaxie ist, desto schneller bewegen sich ihre Haufen unter der Anziehungskraft ihrer Schwerkraft", sagte Dr. N. Wyn Evans von der University of Cambridge.

„Die meisten früheren Messungen haben die Geschwindigkeit ermittelt, mit der sich ein Haufen der Erde nähert oder von ihr entfernt, also die Geschwindigkeit entlang unserer Sichtlinie. Wir konnten aber auch die Seitwärtsbewegung der Haufen messen, woraus sich die Gesamtgeschwindigkeit und damit die galaktische Masse berechnen lässt.“

Die Wissenschaftler verwendeten Gaias zweite Datenveröffentlichung —, die Messungen von Kugelsternhaufen in einer Entfernung von 65.000 Lichtjahren von der Erde umfasst — als Grundlage für ihre Studie.

„Kugelsternhaufen erstrecken sich über eine große Entfernung, daher gelten sie als die besten Tracer, die Astronomen verwenden, um die Masse unserer Galaxie zu messen“, sagte Dr. Tony Sohn, Astronom am Space Telescope Science Institute.

Beobachtungen von Hubble ermöglichten es, der Studie schwache und weit entfernte Kugelsternhaufen hinzuzufügen, die bis zu 130.000 Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Da Hubble einige dieser Objekte seit einem Jahrzehnt beobachtet, war es möglich, auch die Geschwindigkeiten dieser Cluster genau zu verfolgen.

„Wir hatten das Glück, eine so großartige Kombination von Daten zu haben. Durch die Kombination von Gaias Messungen von 34 Kugelsternhaufen mit Messungen von 12 weiter entfernten Sternhaufen von Hubble konnten wir die Masse der Milchstraße auf eine Weise bestimmen, die ohne diese beiden Weltraumteleskope unmöglich wäre“, sagte Dr. Roeland P. van der Marel, auch vom Space Telescope Science Institute.

Laura L. Watkins et al. 2019. Beweise für eine Milchstraße mittlerer Masse von Gaia DR2 Halo-Kugelsternhaufen-Bewegungen. ApJ, im Druck arXiv: 1804.11348


Frei schwebende Planeten-Masse-Objekte sind in Galaxien üblich

Mit einer Technik namens Quasar Microlensing hat ein Astronomenteam der University of Oklahoma Populationen von frei schwebenden Planetenmassenobjekten – — Exoplaneten und/oder primordialen Schwarzen Löchern – in zwei extragalaktischen Systemen entdeckt: einer Linsengalaxie namens Q J0158-4325 und der Linsen-Galaxienhaufen SDSS J1004+4112. Dies sind erst der zweite und dritte derartige Nachweis in Galaxien jenseits unserer eigenen.

Röntgenbild des Gravitationslinsensystems SDSS J1004+4112, aufgenommen vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA, die zentrale rote ausgedehnte Emission stammt vom heißen Gas im Vordergrundlinsen-Galaxienhaufen und die vier blauen Punktquellen sind die Linsenbilder des Hintergrunds Quasar. Bildnachweis: University of Oklahoma.

Q J0158-4325 ist ein Galaxien-Quasar-Linsensystem, bei dem ein Hintergrundquasar in einer Entfernung von 8,8 Milliarden Lichtjahren durch eine Vordergrundgalaxie in einer Entfernung von 3,6 Milliarden Lichtjahren gravitativ gelinsen wird.

Das Linsensystem SDSS J1004+4112 besteht aus einem massereichen Galaxienhaufen in einer Entfernung von 6,3 Milliarden Lichtjahren und einem Quellquasar in einer Entfernung von 9,9 Milliarden Lichtjahren.

Dr. Xinyu Dai vom Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy an der University of Oklahoma und Kollegen analysierten jahrzehntelange Beobachtungen dieser Systeme vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA.

Der Beweis für Planetenmassenobjekte — mit Massen im Bereich von Mond- bis Jupitermasse — in den Vordergrundgalaxien wurde aus den Mikrolinsensignalen abgeleitet, die als Verschiebungen in der Röntgenemissionslinie der Hintergrundquasare erscheinen.

„Diese ungebundenen Objekte sind entweder frei schwebende Planeten oder urzeitliche Schwarze Löcher“, sagten die Forscher.

„Frei schwebende Planeten wurden während der Stern-/Planetenbildung ausgestoßen oder zerstreut. Urzeitliche Schwarze Löcher werden in der frühen Phase des Universums aufgrund von Quantenfluktuationen gebildet.“

„Wir freuen uns sehr über die Entdeckungen in zwei Nachrichtensystemen“, sagte Saloni Bhatiani, ein Ph.D. Student an der University of Oklahoma.

„Wir können konsequent Signale von Planetenmassenobjekten in entfernten Galaxien extrahieren. Dies öffnet ein neues Fenster in der Astrophysik.“

Das Team fand auch heraus, dass Planetenmassenobjekte in den Systemen Q J0158-4325 und SDSS J1004+4112 etwa 0,03% bzw. 0,01% der Gesamtmasse des Systems ausmachen.

„Der Nachweis von Objekten mit Planetenmasse, entweder frei schwebenden Planeten oder urzeitlichen Schwarzen Löchern, ist äußerst wertvoll für die Modellierung der Sternen-/Planetenentstehung oder des frühen Universums“, sagte Dr. Dai.

„Auch ohne die Zerlegung der beiden Populationen liegt unsere Grenze für die primordiale Schwarze Lochpopulation bereits einige Größenordnungen unter den bisherigen Grenzen in diesem Massenbereich.“

„Die Ergebnisse sind von erheblicher Bedeutung, da sie bestätigen, dass Planetenmassenobjekte in Galaxien tatsächlich universell sind“, schlossen die Wissenschaftler.

Ihre Arbeit wurde in der . veröffentlicht Astrophysikalisches Journal.

Saloni Bhatiani et al. 2019. Bestätigung von Planetenmassenobjekten in extragalaktischen Systemen. ApJ 885, 77 doi: 10.3847/1538-4357/ab46ac


Welche Masse hat die Milchstraße?

Eine seltsame Sache an der Astronomie ist, dass die Milchstraße eines der am schwersten zu verstehenden Dinge im gesamten Universum ist.

Es ist, als ob Sie viel über Ihre Nachbarschaft, die nahegelegene Stadt und sogar Ihren Staat wissen, aber nicht wirklich viel über Ihr eigenes Haus wissen.

Um fair zu sein, ist es, als würde man versuchen, Ihr Haus zu verstehen, aber Ihren Schrank nicht verlassen zu dürfen. Wir befinden uns in der Milchstraße, stecken ungefähr auf halbem Weg vom Zentrum entfernt, und alles, was wir darüber lernen, lernen wir hier. Die gute Nachricht ist, dass wir Menschen wirklich, wirklich clever sind.

Wir haben Teleskope erfunden! Und wir haben herausgefunden, wie man die Galaxie auf unterschiedliche Weise beobachten kann, und wir haben gelernt, dass es sich um eine flache Scheibe mit Spiralarmen handelt, die eine gewölbte Sternenkugel umgibt, einen Kern mit einem riesigen schwarzen Loch in der Mitte umgibt. Es gibt auch einen Heiligenschein von Sternen, der das Ganze umgibt. Wir haben sogar anständige Zahlen darüber, wie groß jede Komponente ist und sogar die Masse für die meisten.

Die meisten… aber nicht alle. Die Scheibe, die Ausbuchtung und der Kern bestehen alle aus dem, was wir normale Materie nennen, Atome und Elektronen und Protonen und Neutronen und so weiter. Im Laufe der Jahre konnten wir die Masse dieser Komponenten bestimmen, vor allem weil wir sie sehen und messen können.

Aber dieser Heiligenschein ist ein Problem. Es enthält auch normale Materie, meistens in Form von Sternen, aber Tatsache ist, dass der Großteil aus dunkler Materie besteht, Dinge, die wir nicht sehen und nur folgern können.

Die gute Nachricht ist, dass dunkle Materie immer noch Materie ist, und das bedeutet, dass sie es hat Masse, und Das bedeutet, dass es Schwerkraft hat. Und das bedeutet (ich bekomme hier vielleicht zu viele "das bedeutet" tief, aber das ist das letzte), wir können seine Masse dadurch bestimmen, wie sich seine Schwerkraft auf andere Dinge darin auswirkt.

Und es gibt Dinge im Inneren des Halos, die wir sehen können, nämlich Kugelsternhaufen. Durch die Kombination von Daten des Hubble-Weltraumteleskops mit neuen Messungen des phänomenalen Gaia-Observatoriums haben Astronomen jetzt die Masse des Milchstraßen-Halos ermittelt: Sie beträgt 1,54 Billion mal die Masse der Sonne.

Das ist viel. Es ist eine große Galaxie! Aber der Spaß liegt darin, wie sie das gemacht haben.

Die aktuellste Karte der Milchstraße wird in einer Künstlerdarstellung gezeigt. Die Sonne steht direkt unter dem galaktischen Zentrum, in der Nähe des Orionsporns. Die Scutum-Centaurus-Arme schwingen nach rechts und oben und gehen hinter der Mitte zur anderen Seite. Der beobachtete Maser befindet sich vom Zentrum des S-C-Arms fast direkt gegenüber der Sonne, 65.000 Lichtjahre entfernt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. Verletzt (SSC/Caltech)

Ein Beispiel: In unserem Sonnensystem ist die überwältigend größte Masse die Sonne. Wenn Sie messen, wie schnell ein Planet die Sonne umkreist, kombiniert mit seiner Entfernung, können Sie die Masse der Sonne bestimmen (weil die Umlaufgeschwindigkeit des Planeten durch die Schwerkraft der Sonne bestimmt wird, die von ihrer Masse abhängt).

Für die Galaxie ist es komplizierter, wo die Masse stärker verteilt ist, aber das Prinzip ist das gleiche. Isaac Newton hat gezeigt, dass die von einem Objekt empfundene Schwerkraft die Gesamtmasse ist total zwischen du und es. Es spielt keine Rolle, ob die Sonne ein winziger Punkt ist oder die Umlaufbahn des Planeten ausfüllt, die vom Planeten empfundene Schwerkraft ist dieselbe. Nur die Masse innerhalb der Umlaufbahn des Planeten ist von Bedeutung.

So geht es der Milchstraße. Wenn Sie die Masse der Milchstraße ermitteln möchten, müssen Sie ein sehr weit entferntes umlaufendes Objekt erkennen und dann seine Geschwindigkeit um die Galaxie messen, um die gesamte galaktische Masse innerhalb ihrer Umlaufbahn zu berechnen. Das ist ziemlich schwierig, denn ein Objekt, das Zehntausende Lichtjahre entfernt ist, kann durch den Weltraum schreien, aber es ist so weit entfernt, dass die scheinbare Bewegung gering ist.

Aber: Wir haben wirklich gute Teleskope. Und diese Bewegung kann manchmal gemessen werden.

Der spektakuläre Kugelsternhaufen NGC 1466. Bildnachweis: ESA/Hubble & NASA

Geben Sie Kugelsternhaufen ein. Dies sind Ansammlungen von Hunderttausenden oder Millionen von Sternen, die durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten werden, und sie sehen aus wie funkelnde Bienen, die einen Bienenstock umkreisen. Die Milchstraße hat mindestens 157 dieser Haufen, die alle das galaktische Zentrum umkreisen. Viele sind in der Nähe und nützen daher nicht viel, um die Masse der Galaxie zu bestimmen (je weiter entfernt, desto mehr wird von der Umlaufbahn eingeschlossen, desto besser), aber einige sind in der Tat sehr weit entfernt.

Das Observatorium Gaia der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wurde entwickelt, um über eine Milliarde Sterne in unserer Galaxie zu untersuchen und ihre Position, Farben und Bewegung zu bestimmen. Es unterscheidet nicht, es betrachtet jeden Stern, den er kann, und viele davon sind in Kugeln. Das bedeutet, dass wir die Bewegung vieler dieser Cluster über den Himmel haben. In Kombination mit sorgfältigen Messungen ihres Lichts, um ihre Doppler-Verschiebung zu erhalten, erhalten wir eine dreidimensionale Geschwindigkeit dieser Cluster!

Ein animiertes Bild, das die Bewegung des Kugelsternhaufens NGC 5466 (links) zeigt, die vom Hubble-Weltraumteleskop über zehn Jahre hinweg beobachtet wurde. Die Nahaufnahme (rechts) zeigt die Sterne, die sich als Gruppe bewegen, wobei viel weiter entfernte Hintergrundgalaxien stationär erscheinen. Bildnachweis: NASA, ESA und S.T. Sohn und J. DePasquale (STScI)

Die Astronomen, die diese Arbeit durchführten, verwendeten 34 solcher Cluster von 75, die von Gaia gemessen wurden, die ihren Anforderungen entsprachen, und ihre Entfernung vom galaktischen Zentrum reichte von 6.500 bis fast 70.000 Lichtjahre. Sie taten dies auch mit noch weiter entfernten Clustern (auf fast 130.000 Lichtjahre), die von Hubble gemessen wurden. Das fügte 16 weitere zu ihrer Bilanz hinzu.

Sie konnten alles bekommen, was sie brauchten, um dann die Masse der Galaxie zu berechnen. Trotzdem ist es nicht leicht! Zum Beispiel waren die inneren Haufen, die Gaia sah, zahlreicher, und so erhielten sie bessere Statistiken, aber sie sind nicht weit genug entfernt, um die Gesamtmasse der Galaxie zu erfassen, die sich der galaktische Halo an ihnen vorbei erstreckt, und das können sie nicht mit ihnen seine Masse messen. Die Hubble-Cluster halfen, aber es gab weniger davon, daher waren die Statistiken etwas komplizierter (obwohl sie mit den beiden verschiedenen Cluster-Populationen unterschiedliche Gesamtmassenschätzungen erhielten, lagen die beiden Zahlen innerhalb der statistischen Unsicherheit voneinander, was bedeutet, dass sie sind statistisch nicht zu unterscheiden).

Eine Simulation der Milchstraße, die von Kugelhaufen umgeben ist, unter Verwendung tatsächlicher Positionsdaten. Quelle: ESA/Hubble, NASA, L. Calçada, M.Kormesser

Am Ende mussten sie angesichts des Wissens über Form und Größe des Halos über diese Cluster hinaus extrapolieren, aber auch hier waren die Zahlen, die sie erhielten, konsistent. Um fair zu sein, was sie bekamen, war das 1,54 Billionenfache der Sonnenmasse, mit Unsicherheit von +0,75 Billionen und -0,44 Billionen … also könnte es alles zwischen 0,79 und 2,29 Billionen sein.

Damit gehört die Milchstraße zu den großen Galaxien im Universum (die wir kannten). Viele sind größer, aber die meisten sind viel kleiner.

Warum also tun? Spielt es eine Rolle, wie hoch unsere Gesamtmasse ist?

Ja! Zum Beispiel ist die Masse unserer Galaxie wichtig, um die Satelliten zu verstehen, die sie umkreisen. Es gibt einige Diskussionen über das Verhalten der beiden größten, der Großen und der Kleinen Magellanschen Wolke. Werden sie irgendwann kollidieren? Umkreisen sie uns wirklich oder kommen sie nur vorbei? Unsere Masse trägt dazu bei.

Illustration eines kosmischen Zugwracks: Die Kollision der Milchstraße mit der Andromeda-Galaxie in vier Milliarden Jahren. Quelle: NASA, ESA, Z. Levay und R. van der Marel (STScI), T. Hallas und A. Mellinger

Schließlich wird die Andromeda-Galaxie mit uns kollidieren (in etwa 4,6 Milliarden Jahren). Wie das geschieht, hängt sehr von unserer Masse ab. Die Massenbestimmung der Milchstraße sagt uns auch über die Struktur unserer Galaxie und sogar wie sie sich in die großräumige Struktur des Universums einfügt. Und es sagt uns auch, einfach genug, ist unsere Galaxie typisch? Sind wir in gewisser Weise wie andere Galaxien, in anderen anders? Wir verwenden unsere lokale Umgebung als Vorlage, um zu verstehen, was dahinter liegt – sei es unser Haus in einer Nachbarschaft von Hunderten von anderen oder unsere Galaxie unter Billionen.

Es ist ein bisschen engstirnig, sicher, aber es ist ein guter Anfang. Und wie wir immer wieder festgestellt haben, hat das Universum eine Möglichkeit, unsere anfängliche Sichtweise anzupassen, unsere Vorurteile abzubauen und unsere Wertschätzung für die Vielfalt im Kosmos zu stärken.