Mælkeveien er en stavspiral galakse med en anslået D25 isofotal diameter på 26,8 ± 1,1 kiloparsec (87.400 ± 3.600 lysår) – og alligevel er den kun omkring 1.000 lysår tyk ved spiralarmene. Fladtrykt en så bred disk til den tykkelse, og proportionerne bliver hurtigt mærkelig: galaksen vi lever i er langt mere lig et ark end en kugle.
Den indeholder anslået 100-400 millarder stjerner og mindst lige så mange planeter, alle i kredsløb omkring et fælles center, som astronomer kun kunne fotografere direkte i 2022. Mellem den synlige disk og det usynlige materiale omkring den er Mælkeveien mere mærkelig og større end det rolige lysband, det ser ud til at være fra en mørk baggård.
Hvor Vi Faktisk Sidder
Solsystemet er placeret i en radius på omkring 27.000 lysår (8,3 kpc) fra det galaktiske centrum, på den indre kant af Orion-armen, en af de spiralformede koncentrationer af gas og støv, der sno sig gennem disken. Dette placerer os langt væk fra det travle center og før den rigtige kant – en temmelig almindelig adresse i en galakse med hundreder millarder stjerner.
Væk fra den centrale udbuling eller yderkant er den typiske stjernebane-hastighed mellem 200 og 220 km/s. Hver stjerne i denne midterzone, inklusiv Solen, kredser omkring det galaktiske center med cirka dette tempo, alle låst i samme lange, stille bane.
Et Sort Hul Vi Endelig Fotograferede
Stjernerne i Mælkevejens inderste 10.000 lysår danner en udbuling og en eller flere stænger, der stråler fra udbulingen, og helt i midten af denne udbuling sidder noget mere mærkeligt end stjerner. Massekoncentrationen der forklares bedst som et supermassivt sort hul (SMBH) med en anslået masse på 4,1 til 4,5 millioner gange Solens masse – et objekt, som astronomer havde udledt fra bevægelsen af nærliggende stjerner årtier før de så det direkte.
Det ændrede sig den 12. maj 2022, da det første billede af Sagittarius A* blev udgivet af Event Horizon Telescope Collaboration. Det er det andet bekræftede billede af et sort hul, der nogensinde er produceret, efter Messier 87's supermassive sorte hul i 2019 – hvilket betyder, at menneskheden nu direkte har afbildet præcis to sorte huller, og et af dem er det i midten af vores egen galakse.
Stjerner passerer bemærkelsesværdigt tæt på det. Fra 2020 og fremefter er stjernen S4714 rekordholder for nærmeste tilnærmelse til Sagittarius A*, på omkring 12,6 AU (1,88 milliarder km) – næsten så tæt som Saturn nærmer sig Solen – mens den rejser på omkring 8% af lysets hastighed. En stjerne, der svinger så tæt på et supermassivt sort hul, med en betydelig brøkdel af lysets hastighed, er den form for ekstrem fysik, der kun forekommer i en galakses kerne.
To Arme, Ikke Fire
I årtier viste illustrationer af Mælkeveien fire store spiralarme. Infrarøde undersøgelser har kompliceret dette billede: dette bevis tyder på, at Mælkeveien kun besidder to store stjernearme, Perseus-armen og Scutum-Centaurus-armen, hvor de andre reduceres til mindre strukturer. Scutum-Centaurus-armen skiller sig stadig klart ud i dataene – den indeholder cirka 30% flere røde kæmper end som ville forventes i fraværet af en spiralarm, en tæthedsunderskrift, som synligt lys alene ikke afslører så rent.
Stangen i galaxens midte fulgte sin egen vej til anerkendelse. Astronomer antog først i 1960'erne, at Mælkeveien er en stavspiral galakse snarere end en almindelig spiral galakse, men det tog årtier at bekræfte. Disse antagelser blev bekræftet af Spitzer Space Telescope observationer i 2005, som viste Mælkevejens centrale stang til at være større end tidligere antaget – en karakteristik gemt for øje, skyggeliggjort af samme støv, der skjuler så meget af galaxens midte fra teleskoper med synligt lys.
En Gammel, Langsomt Roterende Halo
Ud over disken bærer Mælkeveien en halo af meget ældre stjerner bag sig. I stjernehalo'en plejer stjerner at være gamle, hvor de fleste er ældre end 12 millarder år, og de bevæger sig meget anderledes end diskstjerner: halostjerner har en observeret radial hastighedsspredning på omkring 200 kilometer per sekund, men en lav gennemsnitlig rotationshastighed på omkring 50 km/s. Diskstjerner kredser sammen i en hurtig, ordnet strøm; halostjerner driver i en langsom, spredt sværm, der næppe har organiseret sig selv på over 12 millarder år.
Nylige simuleringer tyder på, at et mørkt stof område omkring Mælkeveien, også indeholdende nogle synlige stjerner, kan strække sig til en diameter på næsten 2 millioner lysår (613 kpc). Kun tæller det, der stråler, Mælkeveien er omkring 87.400 lysår på tværs; tæller det, som dens tyngdekraft faktisk kontrollerer, kan det strække sig næsten 2 millioner lysår. Ved hjælp af denne bredere 200 kpc cutoff til at definere galaksen er Mælkeveien cirka 0,88 billioner gange Solens masse i alt (8,8×10^11 solmasser) – det overvejende flertal usynligt.
En Satellit, Som Rimplede Galaksen
Mælkeveien er ikke alene selv inden for dens eget gravitationsfelt. Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy, en satellit af Mælkeveien, er omkring 10.000 lysår i diameter og er i øjeblikket omkring 80.380 lysår fra Jorden, rejsende i en polar bane i en afstand på omkring 50.000 lysår fra kernen af Mælkeveien. Det er en lille ledsager, der bevæger sig over galaxens poler snarere end gennem dens disk.
Lille som den er, har denne satellit sat sit præg på hele galaksen. I 2018 viste Den Europæiske Rumorganisations Gaia-projekt, at Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy havde forårsaget forstyrrelser i et sæt stjerner i nærheden af Mælkevejens kerne, hvilket forårsagede uventede bølgende bevægelser af stjerner, udløst, da den bevægede sig gennem Mælkeveien for 300 til 900 millioner år siden. En dværggalakse, som en brøkdel af Mælkevejens størrelse, kom tæt nok for hundredvis af millioner år siden til at rimple stjerner i nærheden af vores egen galaxkerne – og rimplen var stadig påviselig, når Gaia søgte efter den.
Hver Stjerne, Kortlagt To Gange
Omfanget af det, astronomer nu ved om Mælkeveien, skyldes meget et enkelt rumfartøj. Gaia-missionen har udvidet antallet af observerede stjerner i Mælkeveien fra omkring 2 millioner i 1990'erne til 2 millarder – et tusindfoldt spring i en generation af astronomi, og stadig kun en lille brøkdel af de 100-400 millarder stjerner, som galaksen menes at indeholde.
En Langsom Kollision Allerede i Gang
Mælkevejens langsigtede fremtid er allerede skrevet ned i naboernes bevægelse. Andromeda-Mælkevej-kollisionen er en galaktisk kollision, der kan forekomme omkring 4,5 millarder år mellem de to største galakser i Lokalgruppen, og Andromeda Galaxy nærmer sig Mælkeveien med omkring 110 kilometer per sekund, som angivet ved blueshift.
Når det sker, vil de to galakser passere gennem hinanden med overraskende lidt direkte kontakt. Andromeda Galaxy indeholder omkring 1 billion (10^12) stjerner og Mælkeveien omkring 300 millarder (3×10^11), og alligevel er chancen for, at to stjerner kolliderer, ubetydelig på grund af de enorme afstande mellem stjerner. To galakser af denne størrelse vil passere gennem hinanden, og fusionens egentlige drama vil udspille sig næsten helt i det tomme rum.