Mengapa irisan kosong di peta Bima Sakti setinggi 21 cm ini? (Oort et al. 1958)

8

Jan Oort adalah pelopor dalam astronomi radio. Wikipedia mengatakan:

Telah ditulis bahwa "Oort mungkin adalah astronom pertama yang menyadari pentingnya" astronomi radio. “Pada hari-hari sebelum teleskop radio,” satu sumber mencatat, “Oort adalah salah satu dari sedikit ilmuwan yang menyadari pentingnya potensi menggunakan gelombang radio untuk mencari surga. Penelitian teoretisnya menunjukkan bahwa awan hidrogen yang luas melekat di lengan spiral Galaxy. Dia memperkirakan, awan molekuler ini adalah tempat kelahiran bintang-bintang. "

Artikel tersebut mencakup gambar yang ditunjukkan di bawah ini, yang merupakan peta radio 21 cm dari galaksi Bima Sakti. (untuk informasi lebih lanjut tentang transparansi debu setinggi 21 cm, lihat jawaban yang sangat bagus untuk Bagaimana bidang galaksi ini didirikan?

Anda juga dapat membaca lebih lanjut tentang karya Oort selama ini dalam wawancara AIP Oral History 1976 ini .

Saya menduga bahwa pusat plot adalah pusat galaksi dan titik pada 8 kpc di atasnya adalah Bumi. Apa alasan untuk dua irisan kosong, yang memproyeksikan ke bawah dan ke atas dari Bumi? Apakah mereka geometri, bintik-bintik buta dari beberapa teleskop radio awal di tahun 1950-an mungkin, atau apakah mereka mencerminkan fenomena nyata di galaksi?

Oort et al.  1958 21 cm peta Bima Sakti

Sumber aslinya adalah Sistem galaksi sebagai spiral nebula Oort, JH; Kerr, FJ; Westerhout, G. MNRAS 118, (1958) hlm. 379

Oort et al.  1958 21 cm peta Bima Sakti

uh oh
sumber

Jawaban:

10

TLDR: potongan-potongan ini adalah bit di mana benda-benda bergerak di sekitar pusat galaksi dengan kecepatan yang sama dengan kita, jadi kita tidak bisa mengerti apa yang ada di sana.

Seperti yang dinyatakan pada halaman 4 makalah yang telah Anda tautkan,

kesenjangan besar antara 315 dan 340, di mana, kecuali pada R kecil, rotasi diferensial terlalu kecil untuk memisahkan berbagai lengan

Metode yang digunakan untuk menyimpulkan struktur ini dijelaskan pada halaman 2:

Pengamatan dalam kontinum desimetre hanya dapat memberikan radiasi terintegrasi di atas garis pandang. Garis 21 cm memberikan diskriminasi jarak. Tetapi meskipun pengamatan sepanjang 21 cm memberikan diskriminasi jarak, mereka tidak dapat dengan sendirinya memberikan jarak yang sebenarnya. Distribusi jarak dalam arah tertentu hanya dapat disimpulkan dari kecepatan radial. Untuk ini kita harus mengandaikan bahwa di setiap bagian Sistem Galactic gerakan rata-rata gas bertepatan dengan kecepatan melingkar pada jarak yang sesuai dari pusat.

Peta diberikan dengan menggabungkan beberapa pengamatan pada panjang gelombang yang berbeda - 'decimetre' memberikan jumlah total barang di sepanjang garis pandang (karena tidak terserap banyak di sepanjang jalan), garis 21 cm memberikan ukuran jarak (Karena itu diserap sehingga diperkirakan terbangun oleh jumlah barang yang telah dilaluinya), dan kemudian kita harus menganggap model rotasi Kepler sebagai perkiraan bagaimana benda-benda bergerak di sekitar pusat galaksi. Menggabungkan ketiga hal ini memungkinkan Anda untuk memetakan materi meskipun Anda melihat bit yang berbeda ditumpuk bersama di sepanjang garis pandang Anda.

Ini tidak berfungsi di wedges kosong karena kecepatan rotasi terlalu mirip dengan kita, jadi kita tidak bisa menggunakan kecepatan rotasi untuk memisahkan jarak.

FJC
sumber
1
Jawaban yang bagus, tetapi apakah "rotasi Keplerian" benar? orbit di dalam galaksi umumnya tidak "elips menyapu area yang sama dalam waktu yang sama" karena medan gravitasi dalam galaksi tidak 1 / r ^ 2
James K
Begitu ya, jadi masih akan ada daya yang diterima dalam arah ini jika mereka mengukurnya di sana, tetapi ketidakpastian jarak menyimpang karena tidak ada cara untuk menetapkan jarak ke frekuensi tertentu.
uhoh
1
@ James K, Anda benar bahwa orbit objek mungkin bukan Keplerian, tapi saya pikir itu adalah asumsi dasar yang dibuat orang jika mereka tidak memiliki jawaban yang lebih baik, dan karena Anda tidak dapat mengetahui rotasi nyata tanpa mengetahui distribusi massa, tetapi Anda perlu rotasi untuk menyimpulkan distribusi massa (seperti dalam metode ini) maka itu lebih merupakan masalah melingkar dan Anda harus mulai dengan semacam "tebakan pertama". Untuk memenuhi syarat ini: Saya belum memeriksa di koran jika mereka menganggap Keplerian, saya hanya menebak ini apa yang mungkin mereka gunakan, karena tampaknya masuk akal.
FJC
Perbaikan. Pengukuran adalah kecepatan menuju atau / jauh dari bumi menggunakan pergeseran Doppler. Melihat langsung ke arah pusat galaksi (di tengah) awan gas (memancarkan pada 21cm) bergerak hampir melintasi garis situs, sehingga komponen kecepatan menuju / menjauh kita hampir nol. Ini berlaku untuk semua awan. Itu berarti Oort dan rekan tidak dapat memisahkan setiap emisi awan dalam spektrum. Setiap awan memancarkan gelombang radio pada rentang kecil panjang gelombang yang berpusat di 21cm. Tetapi mereka semua bergerak pada kecepatan yang berbeda yang berarti, sehingga total spektrum memiliki
TazAstroSpacial