25.2: Muundo wa Roho

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza muundo wa Galaxy ya Milky Way na jinsi wanaastronomia walivyogundua
• Linganisha mifano ya kinadharia kwa ajili ya kuundwa kwa silaha za ond katika galaxies

Wanaastronomia waliweza kufanya maendeleo makubwa katika ramani ya muundo wa ond wa Njia ya Milky baada ya kugunduliwa kwa mstari wa sentimita 21 unaotokana na hidrojeni baridi (tazama Kati ya Nyota: Gesi na Vumbi katika Anga). Kumbuka kwamba athari ya kuficha ya vumbi vya interstellar inatuzuia kuona nyota kwa umbali mkubwa kwenye diski kwenye wavelengths inayoonekana. Hata hivyo, mawimbi ya redio ya urefu wa sentimita 21 hupita kwa njia ya vumbi, na kuwezesha wanaastronomia kuchunguza atomi za hidrojeni katika Galaxy Uchunguzi wa hivi karibuni wa uchafuzi wa infrared kutoka nyota kwenye diski umetoa mtazamo sawa usio na vumbi wa usambazaji wa nyota ya Galaxy. Licha ya maendeleo haya yote katika kipindi cha miaka hamsini iliyopita, bado tunaanza kupiga muundo sahihi wa Galaxy yetu.

Silaha za Njia ya Milky

Uchunguzi wetu wa redio wa sehemu ya gesi ya disk unaonyesha kwamba Galaxy ina silaha mbili kubwa za ond zinazojitokeza kutoka kwenye bar na silaha kadhaa za kukata tamaa na spurs fupi. Unaweza kuona hivi karibuni wamekusanyika ramani ya mkono wetu Galaxy ya muundo-inayotokana na masomo katika infrared-katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Milky Way Bar na silaha. Hapa, tunaona Galaxy ya Milky Way kama ingekuwa kuangalia kutoka juu. Picha hii, iliyokusanywa kutoka kwenye data kutoka kwa ujumbe wa WISE wa NASA, inaonyesha kwamba Galaxy ya Milky Way ina bar ya kawaida katika mikoa yake ya kati. Mikono miwili ya juu, Scutum-Centaurus na Perseus, hutoka kutoka mwisho wa bar na kuifunga karibu na bulge. Sagittarius na silaha za nje zina nyota chache kuliko silaha nyingine mbili.

Jua liko karibu na makali ya ndani ya mkono mfupi unaoitwa Orion Spur, ambayo ni karibu miaka ya nuru 10,000 na ina sifa za wazi kama Cygnus Rift (giza kubwa nebula katika majira ya joto Milky Way) na mkali Orion Nebula. Kielelezo\(\PageIndex{2}\) inaonyesha chache vitu vingine kwamba kushiriki sehemu hii ndogo ya Galaxy na sisi na ni rahisi kuona. Kumbuka, mbali zaidi tunajaribu kuangalia kutoka kwa mkono wetu wenyewe, zaidi vumbi katika Galaxy hujenga na hufanya iwe vigumu kuona kwa mwanga unaoonekana.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Orion Spur. Jua liko katika Orion Spur, ambayo ni mkono mdogo wa ond ulio kati ya silaha nyingine mbili. Katika mchoro huu, mistari nyeupe inaonyesha vitu vingine vyema vinavyojulikana ambavyo vinashiriki kipengele hiki cha Galaxy ya Milky Way na Sun.

Uundaji wa Muundo wa Roho

Katika umbali wa Jua kutoka katikati yake, Galaxy haina mzunguko kama gurudumu imara au CD ndani ya mchezaji wako. Badala yake, jinsi vitu vya mtu binafsi vinavyogeuka katikati ya Galaxy ni kama mfumo wa jua. Nyota, pamoja na mawingu ya gesi na vumbi, hutii sheria ya tatu ya Kepler. Vitu mbali zaidi kutoka kituo cha kuchukua muda mrefu kukamilisha obiti kuzunguka Galaxy kuliko wale walio karibu na kituo cha. Kwa maneno mengine, nyota (na jambo la interstellar) katika njia kubwa katika uchaguzi wa Galaxy nyuma ya wale walio katika ndogo. Athari hii inaitwa mzunguko tofauti wa galactic.

Mzunguko tofauti utaonekana kuelezea kwa nini nyenzo nyingi katika diski ya Milky Way hujilimbikizia kwenye vipengele vidogo vinavyofanana na silaha za ond. Haijalishi usambazaji wa awali wa nyenzo inaweza kuwa, mzunguko tofauti wa Galaxy unaweza kuiweka ndani ya vipengele vya ond. Kielelezo\(\PageIndex{3}\) kinaonyesha maendeleo ya silaha za ond kutoka kwa blobs mbili za kawaida za jambo la interstellar. Kumbuka kwamba kama sehemu ya blobs karibu na kituo cha galactic hoja kwa kasi, wale mbali nje uchaguzi nyuma.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Mfano Kilichorahisishwa kwa Uundaji wa Silaha za Mchoro huu unaonyesha jinsi silaha za ond zinaweza kuunda kutoka kwa mawingu yasiyo ya kawaida ya nyenzo za interstellar zilizotengwa na viwango tofauti vya mzunguko katika Galaxy. Mikoa iliyo mbali na kituo cha galactic huchukua muda mrefu ili kukamilisha njia zao na hivyo hukaa nyuma ya mikoa ya ndani. Ikiwa hii ndiyo utaratibu pekee wa kuunda silaha za ond, basi baada ya muda silaha za ond zingeweza upepo kabisa na kutoweka. Kwa kuwa galaxi nyingi zina silaha za juu, zinapaswa kuwa za muda mrefu, na lazima iwe na taratibu nyingine za kazi ili kuzihifadhi.

Lakini picha hii ya silaha za ond inawapa wanaastronomia tatizo la haraka. Kama hiyo ni yote kulikuwa na hadithi, tofauti mzunguko - juu ya takriban 13-bilioni miaka historia ya Galaxy-ingekuwa jeraha silaha Galaxy stramare na stramare mpaka kila mfano wa muundo ond alikuwa kutoweka. Lakini je Milky Way kweli kuwa na silaha ond wakati sumu 13 miaka bilioni iliyopita? Na kufanya silaha za ond, mara moja sumu, mwisho kwa muda mrefu?

Pamoja na ujio wa darubini ya Hubble Space, imewezekana kuchunguza muundo wa galaxi za mbali sana na kuona zilivyokuwa kama muda mfupi baada ya kuanza kuunda zaidi ya miaka bilioni 13 iliyopita. Kinachoonyesha uchunguzi ni kwamba galaxi zilikuwa katika utoto wao zilikuwa na mikoa mkali, yenye umbo la nyota, lakini hakuna muundo wa kawaida wa ond.

Zaidi ya miaka bilioni chache ijayo, galaxi zilianza “kukaa chini.” Galaksi ambazo zilitakiwa kuwa spirals zilipoteza clumps zao kubwa na kuendeleza bulge ya kati. Misukosuko katika galaxi hizi ilipungua, mzunguko ulianza kutawala mwendo wa nyota na gesi, na nyota zilianza kuunda katika diski kali sana. Vipande vidogo vya kutengeneza nyota vilianza kuunda silaha zenye fuzzy, zisizo tofauti sana. Silaha zenye mkali, zilizoelezwa vizuri zilianza kuonekana tu wakati galaxi zilikuwa na umri wa miaka bilioni 3.6. Awali, kulikuwa na silaha mbili zilizoelezwa vizuri. Miundo yenye silaha nyingi katika galaxi kama tunavyoona katika Njia ya Milky ilionekana tu wakati ulimwengu ulikuwa na umri wa miaka bilioni 8.

Tutajadili historia ya galaxi kwa undani zaidi katika Mageuzi na Usambazaji wa Galaxies. Lakini, hata kutokana na majadiliano yetu mafupi, unaweza kupata hisia kwamba miundo ya ond tunayoyaona sasa katika galaxi za kukomaa imekuja baadaye katika hadithi kamili ya jinsi mambo yanavyoendelea katika ulimwengu.

Wanasayansi wametumia mahesabu ya supercomputer kwa mfano wa malezi na mageuzi ya silaha. Mahesabu haya yanafuata mwendo wa hadi “chembe za nyota” milioni 100 ili kuona kama vikosi vya mvuto vinaweza kuzisababisha kuunda muundo wa ond. Nini mahesabu haya yanaonyesha ni kwamba mawingu makubwa ya Masi (ambayo tulijadiliwa katika Kati ya Stars: Gesi na Vumbi katika Nafasi) wana ushawishi wa kutosha wa mvuto juu ya mazingira yao ili kuanzisha uundaji wa miundo inayoonekana kama silaha za ond. Mikono hii kisha kuwa binafsi kuendeleza na inaweza kuishi kwa angalau miaka bilioni kadhaa. Silaha zinaweza kubadilisha mwangaza wao baada ya muda kadiri uundaji wa nyota unakuja na kwenda, lakini si sifa za muda mfupi. Mkusanyiko wa suala katika mikono huwa na nguvu ya kutosha ya mvuto ili kuweka silaha pamoja kwa muda mrefu.

Dhana muhimu na Muhtasari

Usambazaji wa gesi katika disk ya Galaxy una silaha mbili za juu zinazojitokeza kutoka mwisho wa bar kuu, pamoja na silaha kadhaa za kukata tamaa na spurs fupi; Jua iko katika mojawapo ya spurs hizo. Vipimo vinaonyesha kwamba Galaxy haina mzunguko kama mwili imara, lakini badala yake nyota zake na gesi hufuata mzunguko tofauti, kiasi kwamba nyenzo zilizo karibu na kituo cha galactic zinakamilisha obiti yake haraka zaidi. Uchunguzi unaonyesha kwamba galaxi kama Milky Way huchukua miaka bilioni kadhaa baada ya kuanza kuunda ili kuendeleza muundo wa ond.

faharasa

tofauti ya mzunguko wa galactic

wazo kwamba sehemu tofauti za Galaxy zinarudi kwa viwango tofauti, kwa kuwa sehemu za Galaxy zinafuata sheria ya tatu ya Kepler: vitu vya mbali zaidi huchukua muda mrefu kukamilisha obiti moja kamili karibu na katikati ya Galaxy

mkono wa ond

eneo la mviringo, linalojulikana na vifaa vingi vya interstellar na nyota vijana, ambazo huzingatiwa kwenye disks za galaxies za ond