Hemligheter i Vintergatans centrum Skriv ut E-postadress
2013-10-05 17:41

20130926-ASTBAnders NyholmKvällens mötesordförande, vår vice ordf, Anders Nyholm inledde kvällen tillsammans med Ulf R Johansson och berättade om astronomiska aktualiteter.

 

"Hur har en stavgalax som Vintergatan bildats?" Den frågan utforskar docenten Nils Ryde vid Lunds Observatorium, och han ägnade vårt septembermöte åt att besvara så mycket som överhuvud taget går att besvara. God hjälp har han och andra svenska astronomer, framför allt Bengt Gustafsson i Uppsala, haft av studiet av extremt gamla röda jättestjärnor i Vintergatans centrala partier (bara någon enstaka bågminut från mitten med dess supermassiva svarta hål). Ryde erkände att det inte är mycket vi vet men att bilden ändå klarnat bl a tack vare digra datasimuleringar. Dessa förklara hur Vintergatans bulb - Rydes favorituttryck för den centrala ansvällningen i vår hemmagalax - ser uti dag. Det pratas ibland om Vintergatans jordnötspåminnande mittdel, men Ryde talade hellre om en X-liknande formation som uppstår nästan med logisk nödvändighet av stavens dynamik.

Följande är ett sammandrag ur en artikel Nils Ryde skrev häromåret i Forskning och Framsteg:

 

  • Nästan en fjärdedel av galaxens alla stjärnor finns där kring Vintergatsskivans mitt, ungefär 26 000 ljusår bort från oss. Hur har denna utbuktning bildats? Och vad hände sedan?

     

  • Genom att studera stjärnor i Vintergatsbulben hoppas astronomerna få mer kunskap om hur Vintergatan en gång bildades och sedan utvecklades genom årmiljarderna. Och i förlängningen om hur galaxer generellt kommer till och förändras.

     

  • Det tycks nämligen finnas ett starkt samband mellan bulbens egenskaper och hela galaxens utveckling. Men vi vet förvånansvärt lite om detta i allmänhet, och också förbluffande lite om Vintergatsbulben.

     

  • Medan både den inre, synliga halon och galaxskivan har studerats intensivt och systematiskt under många år, har bulben inte förrän nu kunnat undersökas i detalj. Det beror främst på den stora mängd stoft som finns mellan stjärnorna i riktningen mot bulben och som skymmer sikten mot galaxens centrum.

     

  • På vissa områden av himlen når oss bara något mer än en miljarddel av det synliga ljus som en stjärna bakom stoftet skickar ut. Dessa områden tycks följaktligen nästan helt mörka, förutom några stjärnor i förgrunden. Men mer långvågig strålning, som värmestrålning, har mycket lättare än synligt ljus att ta sig igenom det stoft som finns mellan galaxerna. Så om man använder infraröda strålar kommer det fram så mycket som en tiondel av den utsända strålningen. Vinsten med att observera i infrarött är alltså stor.

     

  • Redan i dag vet vi att det finns en hel del egenskaper som skiljer stjärnorna i bulben från andra stjärnor i Vintergatan. Exempelvis tror vi att flertalet av bulbstjärnorna är mycket gamla, cirka 12 miljarder år. Men det tycks också finnas ett bestånd av yngre stjärnor allra närmast centrum, inom en radie på 400 ljusår. Det finns också mindre gas och stoft mellan stjärnorna i bulben än i Vintergatsskivan i övrigt. Stoftet som skymmer bulben ligger utmed siktlinjen genom skivan och alltså inte så mycket inne i själva bulben.

     

  • Trots att stjärnorna i bulben mestadels är gamla verkar de samtidigt vara relativt rika på grundämnen tyngre än väte och helium, de som astronomerna kallar metaller. Detta verkar motsägelsefullt: det kosmiska kretsloppet innebär att metallhalten är högre i unga stjärnor än i äldre.

    20130926-ASTB publik

  • De allra äldsta stjärnorna består mest av väte och helium som till största delen skapades i big bang. Alla de andra ämnena - metallerna - har bildats genom kärnreaktioner inuti stjärnor. När dessa så småningom dör, sprids de nytillverkade grundämnena ut i rymden till gasen mellan stjärnorna. Ur gasmolnen bildas i sin tur nya stjärnor, som med tiden skapar ännu mer metaller. Metallhalten i rymden ökar således hela tiden.

     

  • Men metallinnehållet i de gamla bulbstjärnorna är alltså i allmänhet större än i andra gamla stjärnor i Vintergatan. Det beror på, tror vi, att stjärnorna som i dag finns i bulben bildades under en snabb och kraftig stjärnbildningsperiod för 12 miljarder år sedan. Det skedde alltså redan någon miljard år efter big bang, och avstannade sedan nästan helt, med undantag av den mittersta delen av bulben. Vi känner däremot inte till några detaljer om hur olika metallhalter har utvecklats med tiden eller hur halterna varierar i bulbens olika delar.

     

  • Vi har starka skäl att anta att det i Vintergatans centrum finns ett supermassivt svart hål, omkring 2,5 miljoner gånger tyngre än solen. Astronomerna har också funnit ett samband mellan massan hos bulberna i olika galaxer och de svarta hålen i deras mitt: ett genomsnittligt supermassivt svart hål har en massa på ungefär en tusendel av bulbens massa. Det tyder på att tillkomsten av bulber och supermassiva svarta hål inuti galaxer hänger samman. Vår galax stämmer inte Grovt sett talar vi om två olika typer av bulber - de klassiska bulberna och de så kallade pseudobulberna. Uppdelningen grundar sig på olika idéer om hur bulberna har uppkommit. Ett problem är dock att Vintergatans bulb inte passar in i någon av modellerna.

     

  • Klassiska bulber uppstår när lika stora galaxer kolliderar med varandra. Det bildas då en ny galax med en stor klotformad central ansamling av stjärnor, en bulb. Stjärnorna där är i allmänhet gamla och har bildats tidigt, under en period med kraftig stjärnbildning. Efteråt bildas det nästan inga nya stjärnor alls. Vidare har stjärnorna relativt hög metallhalt. Typiska klassiska bulber hittar vi i exempelvis Sombrerogalaxen och vår granngalax Andromeda.

     

  • En galaxkrock som ger upphov till en klassisk bulb sker relativt hastigt. Till skillnad från de klassiska bulberna har pseudobulber bildats under lång tid och under lugnare förhållanden. De har inte varit med om någon galaxkollision på mycket länge. Stjärnorna i en pseudobulb är mer lika stjärnorna i sin galaxskiva, eftersom de har skapats av material från denna. Ett av de viktigaste kännetecknen för en pseudobulb är att stjärnorna fortfarande håller på att bildas där och att vi därmed ser många unga stjärnor. Till en typisk pseudobulb hör också att stjärnornas banor ligger mer i galaxplanet. Vidare är dessa bulber inte så klotrunda, utan uppvisar flera olika former som stavar och ringar. En typisk galax med en pseudobulb i centrum är NGC 1365.

    20130926-ASTB-Nils-Ryde-Anders-Nyholm

  • Vintergatan stämmer som sagt inte riktigt med de utstakade galaxtyperna. Den har visserligen en synlig bulb med en liten stav, vilket är typiskt för en pseudobulb. Men stjärnorna i bulben, deras ålder och metallhalter, liknar dem i klassiska bulber. Detta utgör ett problem som vi måste reda ut.

     

  • Vad var då först - bulben eller dess värdgalax? Svaret varierar med modellerna för hur vi tror att Vintergatsbulben har uppkommit. I en modell tillkom galaxskivan först och bulben växte till senare när stjärnorna bildades i skivans mitt. I en annan modell formades bulben först och skivan växte till efteråt.

     

  • Hittills har vi främst använt oss av ett visst område på himlen - det så kallade Baades fönster, 4 grader nedanför galaxcentrum, där bulbstjärnornas strålar obehindrat kan ta sig ända fram till oss. Men eftersom det är viktigt att få fatt i stjärnor på olika ställen i bulben, måste vi använda även andra titthål med förhållandevis lite skymmande stoft i vägen. Sådana fönster finns, och dem tänker vi kika igenom för att så långt möjligt klarlägga vår Vintergatas kosmiska sammanhang och historia. Med andra ord:

 

Intensiv forskning pågår!

URJ

 

Broschyr

TEST

Gatuastronomi