Πολύ μεγαλύτερος σε μέγεθος και μάζα φαίνεται ότι είναι ο Γαλαξίας μας

Πηγή: PhysOrg, 5 Ιαν, 2009

Μετά από μια λεπτομερή χαρτογράφηση ορισμένων περιοχών με νεογέννητα άστρα του Γαλαξία μας, οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το πλάτος του Γαλαξία είναι 15% μεγαλύτερο, η ταχύτητα περιστροφής του είναι 10% μεγαλύτερη και η μάζα του κατά 50% περισσότερη από αυτή που αρχικά υπολογίζαμε. Έτσι, πλησιάζει στο μέγεθος του γειτονικού γαλαξία της Ανδρομέδας. Αυτή η εκτίμηση Αμερικανών επιστημόνων ανατρέπει την αντίληψη πολλών δεκαετιών.

Μια καλλιτεχνική σύλληψη του Γαλαξία δείχνει τους τέσσερις κύριους βραχίονες σαν σπείρες επιβεβαιώνεται και από πρόσφατες μετρήσεις της απόστασης του Πολύ Μεγάλου Δικτύου Κεραιών  VLBA (εμφανίζονται με πράσινες και μπλε κουκκίδες). Τα στοιχεία δείχνουν ότι ο Γαλαξίας μας στρέφεται ταχύτερα από ό,τι πιστεύαμε παλαιότερα. Επομένως, έχει περισσότερη μάζα που ταιριάζει με το βάρος της Ανδρομέδας. Οι κόκκινες κουκίδες δείχνουν το γαλαξιακό κέντρο και τη θέση του ηλιακού μας συστήματος.

Με υψηλής ακρίβειας μετρήσεις αστρονόμοι του Κέντρου Αστροφυσικής του Χάρβαρντ βρήκαν ότι ο Γαλαξίας μας περιστρέφεται περίπου με 160.000 χιλιόμετρα την ώρα 50% ταχύτερα από ό,τι είχαμε υπολογίσει παλιότερα, οπότε αυξάνεται και κατά 50% η μάζα του, λέει ο Mark Reid του ίδιου κέντρου. Η διαφορά στη μάζα οφείλεται στην παρουσία της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τον Γαλαξία.

"Δεν πιστεύουμε ότι είναι πλέον ο Γαλαξίας μας το μικρό αδελφάκι της Ανδρομέδας, στην τοπική ομάδα των γαλαξιών, αλλά ισότιμος" , σχολιάζει ο Mark Reid.

Το μεγαλύτερο βάρος, με τη σειρά του, σημαίνει μεγαλύτερη βαρυτική έλξη αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα σύγκρουσης με τον γαλαξία της Ανδρομέδας ή με μικρότερους γαλαξίες που βρίσκονται γύρω μας. Η εκτίμηση βέβαια είναι ότι θα γίνει σε δύο με τρία δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα, αλλά καθώς η Ανδρομέδα και ο Γαλαξίας μας βρίσκονται σε πορεία σύγκρουσης, αυτή θα είναι πιο βίαιη από ό,τι αρχικά θεωρούσαμε.

Το ηλιακό μας σύστημα είναι περίπου 28.000 έτη φωτός από το κέντρο της Γαλαξία. Σε αυτή την απόσταση, οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν πως κινούμαστε με περίπου 900.000 χιλιόμετρα την ώρα στην γαλαξιακή τροχιά μας, ενώ πριν η εκτίμηση που κάναμε ήταν 700.000 περίπου. Με βάση τη νέα ταχύτητα του ηλιακού μας συστήματος υπολογίστηκε εκ νέου και η ταχύτητα του Gαλαξία μας, η οποία, όπως διαπιστώθηκε, αγγίζει τα 160.000 χλμ./ώρα.

Οι νέες αυξημένες εκτιμήσεις είναι προάγγελος ενός βιαιότερου μέλλοντος για τον Gαλαξία μας, αφού η σύγκρουση του γαλαξία μας με την Ανδρομέδα όχι μόνο θα γίνει πολύ νωρίτερα από όσο υπολογίζαμε αλλά θα είναι και πολύ πιο βίαιη. Έτσι, με τα νέα δεδομένα η σύγκρουση του γαλαξία μας με την Ανδρομέδα θα γίνει σε περίπου δύο με τρία δισεκατομμύρια έτη.

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το Πολύ Μεγάλο Δίκτυο Κεραιών (VLBA), που είναι  ραδιοτηλεσκόπια, για να ξαναφτιάξουν τον χάρτη του Γαλαξία. Εκμεταλλευόμενοι την απαράμιλλη ικανότητά του VLBA να προσφέρει εξαιρετικά λεπτομερείς εικόνες, η ομάδα διεξάγει μακροχρόνιες μετρήσεις των αποστάσεων και των κινήσεων στον Γαλαξία μας.

Τα αποτελέσματα αναφέρθηκαν στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Long Beach της Καλιφόρνιας.

Οι επιστήμονες παρατήρησαν περιοχές όπου σχηματίζονται νέα αστέρια σε όλο το Γαλαξία. Σε περιοχές εντός αυτών των περιοχών, τα μόρια του αερίου ενισχύουν με φυσικό τρόπο ραδιοεκπομπές, με τον ίδιο τρόπο που ενισχύονται οι δέσμες του φωτός στα λέιζερ. Οι περιοχές αυτές, που ονομάζονται κοσμικά μέιζερ (masers), χρησιμεύουν ως φωτεινά ορόσημα για το VLBA. Αν γίνει επανειλημμένα η παρατήρηση αυτών των περιοχών σε στιγμές που η Γη είναι σε αντίθετη πλευρές της τροχιάς  τους γύρω από τον Ήλιο, οι αστρονόμοι μπορούν να μετρήσουν την ελαφρά φαινόμενη αλλαγή θέσης του αντικειμένου  στο πλαίσιο των πιο μακρινών αντικειμένων.

"Οι νέες παρατηρήσεις του VLBA στο Γαλαξία παράγουν εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις των αποστάσεων και κινήσεων", δήλωσε ο Karl Menten του Ινστιτούτου Max Planck για τη ραδιοαστρονομία στη Γερμανία, ένα μέλος της ομάδας. "Οι μετρήσεις αυτές χρησιμοποιούν την παραδοσιακή τοπογραφική μέθοδο του τριγωνισμού και δεν εξαρτώνται από τυχόν υποθέσεις που βασίζονται σε άλλες ιδιότητες, όπως η φωτεινότητα, σε αντίθεση με τις προηγούμενες μελέτες."

Οι αστρονόμοι είχαν διαπιστώσει ότι οι άμεσες μετρήσεις των αποστάσεων διαφέρουν από τις προηγούμενες, τις έμμεσες μετρήσεις, έως και κατά ένα παράγοντα κατά δύο σε ορισμένες περιπτώσεις. Οι περιοχές σχηματισμού νέων άστρων που φιλοξενούν τα κοσμικά μέιζερ καθορίζει τους σπειροειδείς βραχίονες του Γαλαξία," εξήγησε ο Mark Reid. Η μέτρηση των αποστάσεων στις περιοχές αυτές, επομένως, δίνει ένα μέτρο σύγκρισης για την χαρτογράφηση της ελικοειδής δομής του Γαλαξία.

"Επειδή είμαστε στο εσωτερικό του Γαλαξία, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η δομή του. Τους άλλους γαλαξίες μπορούμε να τους δούμε και να βρούμε έτσι την δομή τους, αλλά δεν μπορούμε να το κάνουμε αυτό για να πάρουμε μια γενική εικόνα του Γαλαξία. Πρέπει να συμπεράνουμε τη δομή με μετρήσεις και την χαρτογράφηση", πρόσθεσε ο Menten.

Με διάφορες πληροφορίες μπορούν οι αστρονόμοι να υπολογίσουν με ακρίβεια την κίνηση των περιοχών σχηματισμού νέων άστρων καθώς και την κίνηση του κέντρου του Γαλαξία, ανέφερε ο Reid. Έτσι μπορούν να χαρτογραφήσουν πλήρως τις 3-διάστατες κινήσεις των περιοχών αυτών. Βρήκαν λοιπόν πως οι περιοχές αυτές δεν ακολουθούν μια κυκλική διαδρομή, καθώς αυτές στρέφονται στο Γαλαξία. Αντίθετα βρήκαν αυτές οι περιοχές με νέα άστα να κινούνται πιο αργά από ό,τι άλλες περιοχές και μάλιστα σε ελλειπτικές, κι όχι κυκλικές τροχιές."

Οι ερευνητές το αποδίδουν στο εξής φαινόμενο: το αέριο που είναι σε μια κυκλική τροχιά συμπιέζεται προκειμένου να σχηματίσει αστέρια και αναγκάζεται να προχωρήσει σε μια νέα, ελλειπτική τροχιά. Αυτό, εξήγησαν οι αστρονόμοι, συμβάλλει στο να ενισχυθεί η σπειροειδής δομή.

Ο Reid και οι συνεργάτες του βρέθηκαν μπροστά και σε άλλες εκπλήξεις. Η μέτρηση των αποστάσεων σε πολλές περιοχές σε ένα απλό βραχίονα τους επέτρεψε να υπολογίσουν την γωνία του βραχίονα. "Οι μετρήσεις αυτές," εξηγεί ο Reid, "μας δείχνουν ότι μάλλον ο Γαλαξίας έχει τέσσερις βραχίονες, όχι δύο, από αέριο και σκόνη που σχηματίζουν τα αστέρια."

Πρόσφατες έρευνες της NASA με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer, που δείχνουν ότι τα παλαιότερα αστέρια κατοικούν κυρίως σε δύο βραχίονες, θέτουν το εξής ερώτημα: γιατί τα μεγάλα αστέρια δεν εμφανίζονται σε όλους τους βραχίονες. Για την απάντηση στο ερώτημα αυτό θα χρειαστούμε περισσότερες μετρήσεις και μια βαθύτερη κατανόηση για το πώς λειτουργεί ο Γαλαξίας.

Ο Γαλαξίας μας αποτελείται κυρίως από ένα πυρήνα του οποίου το σχήμα είναι φακοειδές, πολύ πεπλατυσμένο. Από δύο εκ διαμέτρου αντίθετα άκρα του φακοειδούς αυτού πυρήνα εκφύονται οι δύο κύριοι βραχίονές (σπείρες), που ελίσσονται γύρω από το κύριο σώμα του μια εγκάρσια ράβδο μήκους 25. 000 ετών φωτός, πλάτους 4.000 ετών φωτός και πάχους 650 ετών φωτός περίπου. Η ράβδος αυτή, στην οποία οφείλεται το συνθετικό " ραβδωτός " στο όνομα του Γαλαξία μας, φιλοξενεί περίπου το 1/3 από τα 600.000 γηραιά αστέρια που κατοικούν συνολικά στο κεντρικό γαλαξιακό εξόγκωμα.

Ο κύριος δίσκος του Γαλαξία μας έχει διάμετρο από 80.000 μέχρι 100.000 έτη φωτός, περίμετρο περίπου 250 ως 300 χιλιάδες έτη φωτός και πάχος γύρω στα 1.000 έτη φωτός. Αποτελείται από 200 μέχρι 400 δισεκατομμύρια άστρα. Αν ορίσουμε μια φυσική κλίμακα και θεωρήσουμε ότι ο Γαλαξίας μας είχε διάμετρο 130 χιλιόμετρα, τότε το Ηλιακό Σύστημα θα είχε μήκος 2 χιλιοστά.

Έρευνες που άρχισαν πριν 200 περίπου χρόνια έδειξαν ότι ο Γαλαξίας μας αποτελεί ένα πελώριο συγκρότημα αστέρων, νεφελωμάτων και μεσοαστρικής ύλης όπως συμβαίνει με όλους τους γαλαξίες και μάλιστα ότι πρόκειται για ένα σπειροειδή γαλαξία με ράβδο, τύπου SBbc στην ακολουθία Hubble (ραβδωτός σπειροειδής μικρής ελίκωσης). Η συνολική μάζα του είναι περίπου 600 ως 3.000 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.

Η ηλικία του Γαλαξία μας εκτιμάται περίπου στα 13,6 δισεκατομμύρια χρόνια, διάρκεια που είναι κοντά στην ηλικία του Σύμπαντος. Η εκτίμηση αυτή βασίζεται στη μέτρηση για πρώτη φορά του βηρυλλίου που περιέχεται σε δύο αστέρες του αστρικού σμήνους NGC 6397. Έτσι υπολόγισαν τον χρόνο ανάμεσα στη δημιουργία της πρώτης γενιάς των αστέρων του Γαλαξία μας και στη δημιουργία της πρώτης γενιάς αστέρων του σμήνους, σε 200 με 300 εκατομμύρια χρόνια. Συμπεριλαμβάνοντας την ηλικία των αστέρων στο σφαιρωτό σμήνος (13,4 ± 0,8 δις χρόνια), εκτίμησαν την ηλικία του Γαλαξία στα 13,6 ± 0,8 δις χρόνια.

Ο γειτονικός γαλαξίας της Ανδρομέδας βρίσκεται σε απόσταση που αγγίζει τα τρία εκατομμύρια έτη φωτός και είναι ο πλησιέστερος μας γαλαξίας. Πρώτη επίσημη καταγραφή για την Ανδρομέδα έκανε ο πέρσης αστρονόμος Αμπντ αλ Ραμάν Αλ Σούφι το 964 μ.Χ. ονομάζοντάς την «Το μικρό σύννεφο». Οι τελευταίες παρατηρήσεις στην Ανδρομέδα έγιναν πριν από δύο χρόνια με το τηλεσκόπιο Κeck στη Χαβάη και έδειξαν ότι ο σπειροειδής αυτός γαλαξίας έχει διάμετρο 220.000 έτη φωτός. Σύμφωνα με τους επιστήμονες η περιφέρεια της Ανδρομέδας παρουσιάζει ασυνήθιστη και «ανώμαλη» δομή.