25E: Milky Way Galaxy (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Blitz, L. “Upande wa giza wa Njia ya Milky.” Scientific American (Oktoba 2011): 36—43. Jinsi tunavyopata jambo la giza na kile kinachotuambia kuhusu Galaxy yetu, diski yake iliyopigwa, na galaxi zake za satelaiti.

Dvorak, J. “Safari ya Moyo wa Njia ya Milky.” Astronomia (Februari 2008): 28. Kupima nyota zilizo karibu ili kuamua mali ya shimo nyeusi katikati.

Gallagher, J., Wyse, R., & Benjamin, R. “New Milky Way.” Astronomia (Septemba 2011): 26. Inaonyesha masuala yote ya Milky Way kulingana na uchunguzi wa hivi karibuni.

Goldstein, A. “Kutafuta Mahali yetu katika Njia ya Milky.” Astronomia (Agosti 2015): 50. Katika historia ya uchunguzi ambao ulionyesha eneo la Sun katika Galaxy.

Haggard, D., & Bower, G. “Katika Moyo wa Njia ya Milky.” Sky & darubini (Februari 2016): 16. Juu ya uchunguzi wa kiini cha Galaxy na shimo la supermassive nyeusi na magnetar huko.

Ibata, R., & Gibson, B. “Ghosts ya Galaxy Zamani.” Scientific American (Aprili 2007): 40. Kuhusu mito ya nyota katika Galaxy ambayo ni ushahidi wa kuunganishwa na migongano ya zamani.

Irion, R. “Mwisho Kusagwa kwa Galaxy yetu.” Sayansi (Januari 7, 2000): 62. Juu ya jukumu la kuunganishwa katika mageuzi ya Milky Way.

Irion, R. “Homing katika juu ya Black Holes.” Smithsonian (Aprili 2008). Jinsi wanaastronomia wanachunguza shimo kubwa jeusi katikati ya Milky Way Galaxy.

Kruesi, L. “Jinsi Tulivyopanga Njia ya Milky.” Astronomia (Oktoba 2009): 28.

Kruesi, L. “Nini Lurks katika Moyo Monstrous ya Milky Way?” Astronomia (Oktoba 2015): 30. Katikati ya Galaxy na shimo nyeusi huko.

Laughlin, G., & Adams, F. “Kuadhimisha Milenia ya Galactic.” Astronomia (Novemba 2001): 39. Baadaye ya muda mrefu ya Milky Way katika miaka 90 bilioni ijayo.

Loeb, A., & Cox, T.J. “Tarehe yetu ya Galaxy na Uharibifu.” Astronomia (Juni 2008): 28. Inaelezea muungano ujao wa Milky Way na Andromeda.

Szpir, M. “Kupitisha mtihani wa Bar.” Astronomia (Machi 1999): 46. Juu ya ushahidi kwamba Galaxy yetu ni ond kuzuiliwa.

Tanner, A. “Safari ya Kituo cha Galactic.” Sky & Darubini (Aprili 2003): 44. Nice kuanzishwa, na uchunguzi akizungumzia uwepo wa shimo nyeusi.

Trimble, V., & Parker, S. “Kukutana Milky Way.” Sky & Darubini (Januari 1995): 26. Maelezo ya jumla ya Galaxy yetu.

Wakker, B., & Richter, P. “Kupanda yetu, Kupumua Galaxy.” Scientific American (Januari 2004): 38. Ushahidi kwamba Galaxy yetu bado inajengwa kwa kuongeza gesi na majirani wadogo.

Waller, W. “Kurekebisha Njia ya Milky.” Sky & Darubini (Septemba 2004): 50. Juu ya tafiti za hivi karibuni za wavelength za Galaxy.

Whitt, K. “Njia ya Milky kutoka Ndani.” Astronomia (Novemba 2001): 58. Ajabu panorama picha ya Galaxy, na chati finder na maelezo.

Websites

Kimataifa Dark Sky Sanctuaries: http://darksky.org/idsp/sanctuaries/. Orodha ya mahali patakatifu giza-anga, mbuga, na hifadhi.

Multiwavelength Milky Way: http://mwmw.gsfc.nasa.gov/mmw_sci.html. Tovuti hii ya NASA inaonyesha ndege ya Galaxy yetu katika bendi mbalimbali za wavelength, na inajumuisha nyenzo za asili na rasilimali nyingine.

Shapley-Curtis Mjadala katika 1920: apod.nasa.gov/diamond_jubileee/debate_1920.html. Mwaka wa 1920, wanaastronomia Harlow Shapley na Heber Curtis walishiriki katika mjadala wa kihistoria kuhusu jinsi galaxi yetu ilikuwa kubwa na kama galaxi nyingine zilikuwepo. Hapa unaweza kupata nyenzo za kihistoria na elimu kuhusu mjadala.

UCLA Galactic Center Group: http://www.galacticcenter.astro.ucla.edu/. Pata maelezo zaidi kuhusu kazi ya Andrea Ghez na wenzake kwenye eneo la kati la Galaxy ya Milky Way.

Video

Crash ya Titans: http://www.spacetelescope.org/videos/hubblecast55a/. Hubblecast hii kutoka 2012 inaonyesha Jay Anderson na Roeland van der Marel akielezea jinsi Andromeda itakavyogongana na Milky Way katika siku za mbali (5:07).

Diner katika Kituo cha Galaxy: https://www.youtube.com/watch?v=UP7ig8Gxftw. Majadiliano mafupi kutoka NASA ScienceCast ya uchunguzi wa NUSTAR ya flares kutoka shimo kuu nyeusi ya Galaxy yetu (3:23).

Kuwinda kwa Supermassive Black Hole: https://www.ted.com/talks/andrea_ghe...ive_black_hole. 2009 TED majadiliano na Andrea Ghez juu ya kutafuta mashimo nyeusi supermassive, hasa moja katika kituo cha Milky Way (16:19).

Safari ya Kituo cha Galactic: https://www.youtube.com/watch?v=36xZsgZ0oSo. Safari fupi ya kimya ndani ya nguzo ya nyota karibu na kituo cha galactic kuonyesha mwendo wao kuzunguka katikati (3:00).

Shughuli za Kikundi cha

1. Wewe ni alitekwa na wageni nafasi, ambao kuchukua wewe ndani ya wingu tata wa gesi interstellar, vumbi, na nyota chache wapya sumu. Ili kutoroka, unahitaji kufanya ramani ya wingu. Kwa bahati nzuri, wageni wana uchunguzi kamili wa angani na vifaa vya kupima bendi zote za wigo wa umeme. Kutumia kile umejifunza katika sura hii, na kundi lako kujadili ni aina gani ya ramani ungependa kufanya ya wingu kupanga njama yako bora zaidi kutoroka njia.
2. Mchoro ambao Herschel alifanya ya Milky Way ina mipaka isiyo ya kawaida ya nje (angalia Mchoro\(25.1.2\) katika Sehemu ya 25.1). Je, kundi lako linaweza kufikiria sababu ya hili? Herschel alijengaje ramani yake?
3. Tuseme kwamba kwa mtihani wako wa mwisho katika kozi hii, kikundi chako kinapewa muda wa darubini kuchunguza nyota iliyochaguliwa kwako na profesa wako. Profesa anakuambia nafasi ya nyota angani (kupaa kwake kulia na kupungua) lakini hakuna kitu kingine. Unaweza kufanya uchunguzi wowote unayotaka. Jinsi gani unaweza kwenda juu ya kuamua kama nyota ni mwanachama wa idadi ya watu I au idadi ya watu II?
4. Kuwepo kwa suala la giza huja kama mshangao mkubwa, na asili yake inabakia siri leo. Siku moja wanaastronomia watajua mengi zaidi kuhusu hilo (unaweza kujifunza zaidi kuhusu matokeo ya sasa katika Mageuzi na Usambazaji wa Galaxies). Je, kikundi chako kinaweza kufanya orodha ya uchunguzi wa awali wa nyota ambao ulianza kama mshangao na siri, lakini ulijeruhiwa (pamoja na uchunguzi zaidi) kama sehemu zilizoeleweka vizuri za vitabu vya utangulizi?
5. Mwanafizikia Gregory Benford ameandika mfululizo wa riwaya za sayansi zinazofanyika karibu na katikati ya Galaxy ya Milky Way katika siku zijazo. Tuseme kundi lako lilikuwa linaandika hadithi kama hiyo. Fanya orodha ya njia ambazo mazingira karibu na kituo cha galactic hutofautiana na mazingira katika “vitongoji vya galactic,” ambapo Jua iko. Je, maisha kama tunavyojua yana wakati rahisi au mgumu zaidi kuishi kwenye sayari zinazozunguka nyota karibu na kituo cha (na kwa nini)?
6. Siku hizi, katika maeneo mengi ya miji, taa za jiji zinavua kabisa mwanga mkali wa Milky Way mbinguni. Kuwa na kila mwanachama wa utafiti wa kikundi chako marafiki 5 hadi 10 au jamaa (unaweza kuenea kwenye chuo kuchunguza au kutumia mitandao ya kijamii au simu), akielezea ni nini Milky Way ni na kisha kuuliza kama wameiona. Pia waulize umri wao. Ripoti kwenye kikundi chako na ujadili majibu yako kwenye utafiti. Je, kuna uhusiano wowote kati ya umri wa mtu na kama wameona Milky Way? Ni muhimu sana watoto wengi wanaokua duniani leo kamwe (au mara chache) hawawezi kuona Galaxy yetu ya nyumbani mbinguni?

Mapitio ya Maswali

1. Eleza kwa nini tunaona Milky Way kama bendi ya kukata tamaa ya mwanga inayoenea angani.
2. Eleza wapi katika galaxi ya ond ungependa kutarajia kupata makundi ya globular, mawingu ya Masi, na hidrojeni
3. Eleza sifa kadhaa zinazotofautisha idadi ya nyota I na idadi ya nyota II.
4. Eleza kwa kifupi sehemu kuu za Galaxy yetu.
5. Eleza ushahidi unaoonyesha kuwa shimo nyeusi linaweza kuwa katikati ya Galaxy yetu.
6. Eleza kwa nini wingi wa mambo nzito katika nyota yanahusiana na nafasi zao katika Galaxy.
7. Nini itakuwa ya baadaye ya muda mrefu ya Galaxy yetu?

Maswali ya mawazo

1. Tuseme Milky Way ilikuwa bendi ya mwanga kupanua nusu tu kuzunguka angani (yaani, katika semicircle). Nini, basi, unaweza kuhitimisha kuhusu eneo la Sun katika Galaxy? Kutoa hoja yako.
2. Tuseme mtu alipendekeza kuwa badala ya kuomba jambo la giza kuelezea kuongezeka kwa kasi ya nyota zaidi ya obiti ya Jua, tatizo linaweza kutatuliwa kwa kudhani kuwa shimo nyeusi kuu la Milky Way lilikuwa kubwa zaidi. Je, kuongeza tu molekuli kudhani ya milky Way ya kati supermassive shimo nyeusi kwa usahihi kutatua suala la kasi ya juu bila kutarajia orbital katika Galaxy? Kwa nini au kwa nini?
3. Makundi ya globular yanazunguka Galaxy katika njia za elliptical sana. Unatarajia wapi makundi kutumia muda wao mwingi? (Fikiria sheria za Kepler.) Wakati wowote, ungependa kutarajia makundi mengi ya globular kuwa kusonga kwa kasi ya juu au chini kwa heshima na katikati ya Galaxy? Kwa nini?
4. Shapley alitumia nafasi za makundi ya globular ili kuamua eneo la kituo cha galactic. Je, angeweza kutumia makundi ya wazi? Kwa nini au kwa nini?
5. Fikiria aina tano zifuatazo za vitu: nguzo wazi, wingu kubwa la Masi, nguzo ya globular, kikundi cha nyota O na B, na nebulae ya sayari.
   1. Ambayo hutokea tu katika silaha za ond?
   2. Ambayo hutokea tu katika sehemu za Galaxy isipokuwa silaha za ond?
   3. Ambayo hufikiriwa kuwa mdogo sana?
   4. Ambayo hufikiriwa kuwa mzee sana?
   5. Ambayo nyota hottest?
6. Galaksi ya kibete katika Sagittarius ndiyo iliyo karibu zaidi na Milky Way, lakini iligunduliwa mwaka 1994 tu. Je, unaweza kufikiria sababu haikuwa aligundua mapema? (Kidokezo: Fikiria juu ya kile kingine kilicho katika nyota yake.)
7. Tuseme nyota tatu ziko kwenye diski ya Galaxy katika umbali wa miaka 20,000 ya mwanga, miaka 25,000 ya mwanga, na miaka 30,000 ya mwanga kutoka kituo cha galactic, na tuseme kwamba hivi sasa wote watatu wamewekwa kwa njia ambayo inawezekana kuteka mstari wa moja kwa moja kupitia kwao na kuendelea katikati ya Galaxy. Nafasi za jamaa za nyota hizi tatu zitabadilikaje na wakati? Fikiria kwamba njia zao zote ni mviringo na ziko katika ndege ya diski.
8. Kwa nini malezi ya nyota hutokea hasa kwenye diski ya Galaxy?
9. Ambapo katika Galaxy ungependa kutarajia kupata supernovae Aina ya II, ambayo ni milipuko ya nyota kubwa ambazo hupitia maisha yao haraka sana? Unatarajia wapi kupata Aina ya supernovae, ambayo inahusisha milipuko ya watoto wachanga mweupe?
10. Tuseme kwamba nyota zilibadilika bila kupoteza moleku—jambo hilo lilipoingizwa katika nyota, likabaki huko milele. Je! Uonekano wa Galaxy ungekuwa tofauti na nini sasa? Je, kuna idadi ya watu mimi na idadi ya watu II nyota? Ni tofauti gani zingine zingekuwa?

Kujihesabu mwenyewe

1. Fikiria kwamba Jua linazunguka katikati ya Galaxy kwa kasi ya 220 km/s na umbali wa miaka ya mwanga 26,000 kutoka katikati.
   1. Tumia mduara wa obiti ya Jua, ukichukulia kuwa takriban mviringo. (Kumbuka kwamba mduara wa mduara hutolewa na 2π R, ambapo R ni radius ya mduara. Hakikisha kutumia vitengo thabiti. Uongofu kutoka miaka ya mwanga hadi km/s unaweza kupatikana kwenye calculator ya mtandaoni au kiambatisho, au unaweza kuhesabu mwenyewe: kasi ya mwanga ni 300,000 km/s, na unaweza kuamua idadi ya sekunde kwa mwaka.)
   2. Tumia kipindi cha Jua, “mwaka wa galactic.” Tena, kuwa makini na vitengo. Je, ni kukubaliana na idadi tuliyotoa hapo juu?
2. Jua linazunguka katikati ya Galaxy katika miaka milioni 225 kwa umbali wa miaka ya nuru 26,000. Kutokana na kwamba\[a^3= \left( M_1 + M_2 \right) \times P^2 \nonumber\], wapi\(a\) mhimili wa semimajor na\(P\) ni kipindi cha orbital, ni nini masi ya Galaxy ndani ya obiti ya Jua?
3. Tuseme Sun orbited kidogo mbali nje, lakini wingi wa Galaxy ndani ya obiti yake alibakia sawa na sisi mahesabu katika Figuration kwa Yourself Zoezi 2. Je! Ni kipindi gani cha umbali wa miaka 30,000 ya mwanga?
4. Tumesema kwamba Galaxy inazunguka tofauti; yaani nyota katika sehemu za ndani zinakamilisha obiti kamili ya 360° kuzunguka katikati ya galaxy kwa kasi zaidi kuliko nyota mbali zaidi. Tumia sheria ya tatu ya Kepler na wingi sisi inayotokana katika Figuring for Yourself Zoezi 2 kuhesabu kipindi cha nyota yaani 5000 tu miaka ya mwanga kutoka katikati. Sasa fanya hesabu sawa kwa nguzo ya globular umbali wa miaka 50,000 ya mwanga. Tuseme Jua, nyota hii, na nguzo ya globular yote huanguka kwenye mstari wa moja kwa moja kupitia katikati ya Galaxy. Watakuwa wapi jamaa kwa kila mmoja baada ya Jua kukamilisha safari moja kamili karibu katikati ya Galaxy? (Kudhani kwamba wingi wote katika Galaxy ni kujilimbikizia katika kituo chake.)
5. Ikiwa mfumo wetu wa jua una umri wa miaka bilioni 4.6, ni miaka ngapi ya galactic ambayo sayari ya Dunia imekuwa karibu?
6. Tuseme molekuli wastani wa nyota katika Galaxy ni theluthi moja ya molekuli ya jua. Tumia thamani kwa wingi wa Galaxy ambayo tuliihesabu katika Kuhesabu mwenyewe Zoezi la 2, na ukadiria ngapi nyota zilizo kwenye Njia ya Milky. Kutoa baadhi ya sababu ni busara kudhani kwamba wingi wa nyota wastani ni chini ya wingi wa Jua.
7. Kidokezo cha kwanza kwamba Galaxy ina mambo mengi ya giza ilikuwa uchunguzi kwamba kasi ya nyota ya orbital haikupungua kwa umbali unaoongezeka kutoka katikati ya Galaxy. Kujenga mzunguko Curve kwa mfumo wa jua kwa kutumia kasi orbital ya sayari, ambayo inaweza kupatikana katika Kiambatisho F. Curve hii inatofautiana na Curve mzunguko kwa Galaxy? Inakuambia nini kuhusu wapi wengi wa wingi katika mfumo wa jua hujilimbikizia?
8. Ushahidi bora kwa shimo jeusi katikati ya Galaxy pia unatokana na matumizi ya sheria ya tatu ya Kepler. Tuseme nyota katika umbali wa masaa 20 ya mwanga kutoka katikati ya Galaxy ina kasi ya orbital ya 6200 km/s. kiasi gani molekuli lazima iko ndani ya obiti yake?
9. Hatua inayofuata katika kuamua kama kitu katika Figuring for Yourself Zoezi 8 ni shimo nyeusi ni kukadiria wiani wa molekuli hii. Fikiria kwamba wingi wote huenea kwa usawa katika nyanja na radius ya masaa 20 ya mwanga. Je! Ni wiani gani katika kilo/km ³? (Kumbuka kwamba kiasi cha nyanja kinatolewa na\(V= \frac{4}{3} \pi R^3 \).) Eleza kwa nini wiani huenda hata juu kuliko thamani una mahesabu. Je, wiani huu unalinganishaje na ule wa Jua au vitu vingine ambavyo tumezungumzia katika kitabu hiki?
10. Tuseme galaksi kibete ya Sagittarius inaunganisha kabisa na Milky Way na kuongezea nyota 150,000. Tathmini ya mabadiliko ya asilimia katika wingi wa Njia ya Milky. Je, hii itakuwa molekuli ya kutosha kuathiri obiti ya Jua karibu na kituo cha galactic? Fikiria kwamba nyota zote za galaxi za Sagittarius zinaishia katika bulge ya nyuklia ya Galaxy ya Milky Way na kuelezea jibu lako.