天の川の太陽はどこにありますか?

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メールが届きます。ほとんどの場合、Google対応の質問(ヒント)を1つか2つ尋ねる人がいますが、答えるために少し掘り下げなければならない質問になることもあります。それは私が物事を学ぶようになることを意味するので、私はそれらが好きです。



この場合、悪い読者のジョシュア・ブラウンは、銀河の中の太陽の位置についてでした。私たちが今かなりよく知っている中心からどれだけ離れているか(約26,700光年)ではなく、私たちが ミッドプレーン 銀河の。私たちの 天の川銀河 直径10万光年程度のフラットディスクですが、厚さも約2、000光年です。実際の厚さを定義するのは難しいです。なぜなら、高度を上げると地球の大気が薄くなるように、円盤から上る(または下がる)と星が少し消えていくからです。また、厚さは何を測定するかによって異なります。

銀河の全天赤外線画像は、銀河の平らな円盤が真ん中を通り、中心が銀河中心になるように再マッピングされました。私たちは銀河の中にいるので、この画像は銀河の中心を振り返るようなものです。ズームイン

銀河の全天赤外線画像は、銀河の平らな円盤が真ん中を通り、中心が銀河中心になるように再マッピングされました。私たちは銀河の中にいるので、この画像は銀河の中心を振り返るようなもので、円盤が私たちの後ろに伸びています。銀河系の北が上にあり、ミッドプレーンはディスクのちょうど半分をカットします。クレジット: 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF







銀河には実際には2つのディスクがあります。 シックディスク薄いディスク 、厚いディスクの真ん中に薄いディスクがあります。銀河が2層のケーキで、層間にフロスティングがあると想像してみてください。フロスティングは薄いディスクで、ケーキスポンジは厚いディスクです。 2つのスポンジ層が正確に同じ高さである場合、銀河のミッドプレーンは、それらの間のフロスティング層の中心を正確に水平にスライスします。スケール感を出すために、ケーキの高さが10 cm(厚い円盤の上から下までの厚さ)の場合、天の川でスケールすると、ケーキ自体は直径5メートルの円になります。それは非常に広くて平らなケーキです。薄いディスクを表す中央のフロスティング層は約4cmの厚さになり、これは厚いフロスティング層です!)。

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また、このスケールでは、太陽は中心から1.3メートル離れており、中心から端までのほぼ中間にあります。

しかし、それはどこにありますか 垂直に ケーキの中?そのフロスティングレイヤーの真ん中にあるのか、それとも少し上下にずれているのか?

天の川の最新の地図は、アーティストの表現で示されています。太陽は銀河中心の真下、オリオン座の近くにあります。たて座-ケンタウルス座の腕は、中央の後ろから向こう側に向かって、右と上に広がります。ズームイン

天の川の最新の地図は、アーティストの表現で示されています。太陽は銀河中心の真下、オリオン座の近くにあります。たて座-ケンタウルス座の腕は、中央の後ろから向こう側に向かって、右と上に広がります。観測されたメーザーは、65,000光年離れたS-Cアームの中心から太陽のほぼ真向かいにあります。クレジット: NASA / JPL-Caltech / R。痛い(SSC /カリフォルニア工科大学)





その数を決定するのは困難でした。しかし、2016年に、2人の天文学者が、宇宙での銀河の向きを理解することを検討しました。フラットディスクの場合、そのディスクの軸は空の特定の場所を指しています。 彼らの目標はその場所を見つけることでした 、しかし副産物として、彼らはまた、ミッドプレーンからの太陽の変位の測定値を得ました。彼らの結果は、私たちがその飛行機の北約55光年にあるということです(「北」は 銀河の北 、かみのけ座の星座にあります)。彼らの推定には、約16光年という大きな不確実性がありますが、それでも、私たちは確かにミッドプレーンの北にいます。

彼らは実際に北銀河極への方向を測定することによってこれを測定しました!彼らは、天の川の円盤の形をトレースするディスク、オブジェクト、またはオブジェクトのグループにさまざまな「トレーサー」を使用しました。次に、ディスク全体でのこれらのオブジェクトの分布を調べ、銀河自体の平面を定義します。それができたら、ジオメトリを適用してその平面の極を見つけることができます(平面が向いている方向と考えてください)。

彼らはこれを2つの方法で行います。1つは「制約なし」で、これらのトレーサーを使用してジオメトリを取得します。もう1つの方法は「拘束」で、銀河の中心を中央の超大質量ブラックホールSgr A *の位置に強制します。これらの2つの方法では、わずかに異なる答えが得られます。これは、太陽がディスクの平面の真ん中に正確に配置されていないためです。彼らがそれを説明するとき、彼らは55光年の数を取得します。

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天の川が銀河面から数十光年で上下に揺れるときの、天の川の周りの太陽の経路の概略図。垂直方向の動きのスケールは大幅に誇張されています。クレジット:Chris Setter / Phil Plaitズームイン

天の川が銀河面から数十光年で上下に揺れるときの、天の川の周りの太陽の経路の概略図。垂直方向の動きのスケールは大幅に誇張されています。クレジット: クリスセッター/フィルプレート

Coooool。ちなみに、太陽は銀河の中心を周回しています( 銀河年 そして時々 宇宙の年 )。 地球の数億年ごと 、しかしそれがそうするように、それはディスクに関して上下に揺れます!それがディスクのミッドプレーンの上にあるとき、何十億もの結合された星の重力がそれを引き下げます、それでそれは下に下がり、ミッドプレーンを通過し、そしてディスクの下の数十光年に落ち、そしてそれはそれを引き上げます、そしてこのプロセスが繰り返されます。たった今 私たちはまだ上に向かっています 。このサイクルは、一度完了するのに約6000万年かかります。

だから、あなたは行き​​ます!ミッドプレーンに正確にいないことはわかっていましたが、どれだけ離れているか、またはそれがどのように測定されたかはわかりませんでした。今私がやります。うまくいけば、今あなたもそうします。

おかげで ジョシュアサミュエルブラウン (( @josambro Twitterで)そもそも質問をしてくれて!

訂正(2019年10月2日): 薄いディスクと厚いディスクの厚さを取得するのは少し注意が必要です。私が最初に使用した数は少なすぎました。 Swinburne天文学オンラインコース それらはそれぞれ400光年と1,000光年のスケールハイトを持っているとリストされています。 「スケールハイト」 ここで開くワームの缶全体ですが、高さとともに薄くなったり密度が低くなったりするものがある場合(地球の大気など)、スケールの高さは密度が1 / eの係数で低下する場所です。ここで、eは自然対数の底、約2.7。そうそう、それは少し複雑です。つまり、ケーキはアナロジーですが、しっかりしているので、詳細を掘り下げると、ひどくうまく機能しません(これはすべてのアナロジーに当てはまります)。ポイント:厚い円盤は薄い円盤よりも厚く、ケーキは両方に比べて本当に広いです!