Warum die leeren Keile in dieser sehr frühen 21-cm-Karte der Milchstraße? (Oort et al. 1958)

Jan Oort war ein Pionier der Radioastronomie. Wikipedia sagt:

Es wurde geschrieben, dass „Oort wahrscheinlich der erste Astronom war, der die Bedeutung“ der Radioastronomie erkannte. „In den Tagen vor Radioteleskopen“, bemerkt eine Quelle, „war Oort einer der wenigen Wissenschaftler, der die potenzielle Bedeutung der Verwendung von Radiowellen zur Suche des Himmels erkannte. Seine theoretische Forschung legte nahe, dass riesige Wasserstoffwolken in den Spiralarmen der Galaxie verweilten. Diese Molekülwolken, sagte er voraus, seien die Geburtsstätten der Sterne.“

Der Artikel enthält das unten gezeigte Bild, das eine 21-cm-Radiokarte der Milchstraße ist. (Weitere Informationen zur Transparenz von Staub bei 21 cm finden Sie in dieser hervorragenden Antwort auf Wie wurde die galaktische Ebene eingerichtet?

Sie können auch mehr über Oorts Arbeit während dieser Zeit in diesem Interview mit dem AIP Oral History Interview von 1976 lesen .

Ich vermute, dass das Zentrum der Darstellung das galaktische Zentrum ist und der Punkt bei 8 kpc darüber die Erde ist. Was ist der Grund für die beiden leeren Keile, die von der Erde nach unten und oben ragen? Sind sie vielleicht geometrische, blinde Flecken von den wenigen frühen Radioteleskopen in den 1950er Jahren, oder spiegeln sie reale Phänomene in der Galaxie wider?

Oortet al.  1958 21 cm Karte der Milchstraße

Die ursprüngliche Quelle ist das galaktische System als Spiralnebel Oort, JH; Kerr, FJ; Westerhout, G. MNRAS 118, (1958) p. 379

Oortet al.  1958 21 cm Karte der Milchstraße

Antworten (1)

TLDR: Diese Keile sind Bits, bei denen sich Dinge mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit wie wir um das Zentrum der Galaxie bewegen, sodass wir nicht verstehen können, was dort ist.

Wie es auf Seite 4 des von Ihnen verlinkten Papiers heißt,

die große Lücke zwischen 315 und 340, wo, außer bei kleinem R, die unterschiedliche Drehung zu klein ist, um die verschiedenen Arme zu trennen

Die Methode zur Ableitung dieser Struktur ist auf Seite 2 beschrieben:

Beobachtungen im Dezimeterkontinuum können nur die integrierte Strahlung über der Sichtlinie angeben. Die 21-cm-Linie bietet Entfernungsunterscheidung. Aber obwohl die 21-cm-Beobachtungen Entfernungsunterschiede liefern, können sie allein keine tatsächlichen Entfernungen liefern. Auf die Abstandsverteilung in einer bestimmten Richtung kann nur aus Radialgeschwindigkeiten geschlossen werden. Dazu müssen wir annehmen, dass in jedem Teil des galaktischen Systems die mittlere Bewegung des Gases mit der Kreisgeschwindigkeit im entsprechenden Abstand vom Zentrum zusammenfällt.

Die Karte ergibt sich aus der Kombination mehrerer Beobachtungen bei unterschiedlichen Wellenlängen – das „Dezimeter“ gibt die Gesamtmenge an Material entlang der Sichtlinie an (weil es auf dem Weg nicht viel absorbiert wird), die 21-cm-Linie gibt ein Maß für die Entfernung an (weil es so vorhersehbar absorbiert wird, dass es durch die Menge an Material aufgeweckt wird, durch das es gegangen ist), und dann müssen wir ein Modell der Kepler-Rotation annehmen, um abzuschätzen, wie sich die Dinge um das Zentrum der Galaxie bewegen. Durch die Kombination dieser drei Dinge können Sie das Material abbilden, obwohl Sie verschiedene Bits sehen, die entlang Ihrer Sichtlinie gestapelt sind.

Dies funktioniert bei den leeren Keilen nicht, da die Rotationsgeschwindigkeit unserer zu ähnlich ist, sodass wir die Rotationsgeschwindigkeit nicht verwenden können, um Entfernungen zu entwirren.

Gute Antwort, aber ist "Keplersche Rotation" richtig? Umlaufbahnen innerhalb der Galaxie sind im Allgemeinen keine "Ellipsen, die in gleicher Zeit gleiche Flächen überstreichen", da das Gravitationsfeld innerhalb der Galaxie nicht 1 / r ^ 2 ist
Ich verstehe, also würde in diesen Richtungen immer noch Leistung empfangen, wenn sie dort gemessen hätten, aber die Unsicherheit in Bezug auf die Entfernung divergiert, weil es keine Möglichkeit gibt, einer bestimmten Frequenz eine Entfernung zuzuordnen.
@James K, Sie haben Recht, dass die Umlaufbahnen von Objekten wahrscheinlich nicht keplerisch sind, aber ich denke, es ist die Grundannahme, die Menschen treffen, wenn sie keine bessere Antwort haben, und da Sie die tatsächliche Rotation nicht ohne herausfinden können Wenn Sie die Massenverteilung kennen, aber Sie die Rotation benötigen, um auf die Massenverteilung zu schließen (wie bei dieser Methode), ist dies eher ein kreisförmiges Problem, und Sie müssen mit einer Art "ersten Vermutung" beginnen. Um dies zu qualifizieren: Ich habe die Zeitung nicht überprüft, ob sie Kepler annehmen, ich vermute nur, was sie verwenden könnten, da es vernünftig erscheint.
Verbesserung. Die Messungen betrafen die Geschwindigkeit auf die Erde zu oder von ihr weg unter Verwendung der Doppler-Verschiebung. Blickt man direkt vom galaktischen Zentrum weg/in Richtung (in der Mitte), bewegen sich die Gaswolken (die bei 21 cm emittieren) fast quer zur Standortlinie, sodass die Komponente der Geschwindigkeit auf uns zu/von uns weg nahezu null ist. Dies gilt für alle Wolken. Das bedeutet, dass Oort und Co nicht jede Wolkenemission im Spektrum trennen konnten. Jede Wolke sendet Radiowellen über einen kleinen Wellenlängenbereich aus, der bei 21 cm zentriert ist. Aber sie bewegen sich alle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, was bedeutet, dass das Gesamtspektrum a hat