Piimamaad on tangspiraalne galaktika hinnangulise D25 isofotaalse läbimõõduga 26,8 ± 1,1 kiloparsec (87 400 ± 3600 valgusaasta) – ja ometi on see ainult umbes 1000 valgusaasta paksune spiraalkätel. Lamestage nii lai ketas selle paksusega ja proportsioonid muutuvad kiiresti kummaliseks: galaktika, milles me elame, on palju rohkem sarnane leht kui sfäär.
See sisaldab hinnanguliselt 100–400 miljardit tähte ja vähemalt sama palju planete, kõik keerleb ümber ühise keskuse, mida astronoomid said otse fotografeerida alles 2022. aastal. Nähtava ketta ja seda ümbritseva nähtamatu materjali vahel on Piimamaad kummalisem ja suurem kui vaietus valguseriba, mida see tundub olevat pime tagaõue seisukohast.
Kus Me Tegelikult Istume
Päikesesüsteem asub umbes 27000 valgusaasta raadiuses (8,3 kpc) Galaktika keskusest, Orioni käe siseküljes, mis on üks spiraalvormist gaasi ja tolmu kontsentratsiooni, mis keerlevad läbi ketta. See paigutab meid kaugele kiiretest keskusest ja enne tõelist serva – üsna ordinaarne aadress galaktikas, millel on sadade miljardite tähed.
Keskse väljapaistmise või välis serva eemale jäävad tipikus tähe orbitaalse kiirus on 200 ja 220 km/s vahel. Iga täht selles keskmises tsoonis, sealhulgas Päike, tiirleb Galaktika keskuse ümber ligikaudu selle tempoga, kõik lukustatud samasse pikka, vaikset orbiiti.
Must Auk, Mida Me Lõpuks Fotografeeriti
Tähed Piimamaate sisemises 10000 valgusaastas moodustavad väljapaistmise ja ühe või mitu riba, mis kiirgavad väljapaistmisest, ja täpselt selle väljapaistmise keskel istub midagi kummalisem kui tähed. Massi kontsentratsioon seal on kõige paremini seletatav supermassiivsena mustana auguks (SMBH) hinnangulise massiga 4,1 kuni 4,5 miljonit korda Päikese mass – objekt, millest astronoomid olid välja arvutanud lähedases tähtedes liikumisest kümneid aastaeid enne, kui nad seda otse nägid.
See muutus 12. mail 2022, kui Event Horizon Teleskoop Collaboration avaldas Sgr A* esimese pildi. See on teine kinnitatud must augu pilt, mis kunagi on toodetud, pärast Messier 87 supermassiivsust mustast august 2019. aastal – mis tähendab, et inimkond on nüüd otse kujutanud täpselt kahte mustast august, ja üks neist on see meie enda galaktika keskmes.
Tähed läbivad sellest märkimisväärselt lähedalt. Alates 2020. aastast on täht S4714 rekordiomanik lähimale lähenemisele Sgr A*le, ligikaudu 12,6 AU juures (1,88 miljardit km) – peaaegu sama lähedal kui Saturnuse lähenemisele Päikesele – reiside ajal ligikaudu 8% valguse kiirusest. Täht, mis kõigub nii lähedal supermassiivsele mustale augule, valguse kiiruse olulisel osal, on selline äärmise füüsika tüüp, mis juhtub ainult galaktika tuumas.
Kaks Kätt, Mitte Neli
Kümneid aastaid näitasid Piimamaade illustratsioonid neli suuret spiraalkätt. Infrapunase uuringu on seda pilti keerulisemaks teinud: see tõend viitab sellele, et Piimamaal on ainult kaks suuret tähtede kätt, Perseuse käsi ja Scutum-Centaurus käsi, kusjuures teised vähendatakse väiksemateks struktuurideks. Scutum-Centaurus käsi eristub andmetest ikkagi selgelt – see sisaldab ligikaudu 30% rohkem punaseid jätikuid kui oodataks spiraalse käe puudumisel, tiheduse signatuur, mida nähtav valgus üksi nii puhtalt ei avalda.
Riba galaktika keskel järgis oma teed tunnustamisele. Astronoomid esmakordselt 1960. aastatel arvasid, et Piimamaad on tangriba spiralgalaktika pigem kui tavaline spiralgalaktika, kuid kinnitamine võttis aastakümneid. Neid oletusi kinnitas Spitzer Kosmoseteleskoopi vaatlus 2005. aastal, mis näitas Piimamaate keskmist riba suuremaks kui varem arvati – funktsioon, mis on peidus silme all, varjutatud samast tolmust, mis peitab galaktika keskust nähtava valguse teleskoopide eest nii palju.
Vana, Aeglaselt Pöörlevat Halo
Kettast kaugemale kannab Piimamaad halo palju vanematest tähtedest taakse. Tähehaalos kipuvad tähed olema vanad, enamus vanemates kui 12 miljardit aastat, ja need liiguvad väga erinevalt ketastähtedest: halotähtedel on vaadeldavad radiaalse kiiruse dispersioon ligikaudu 200 kilomeetrit sekundes, kuid madal keskmine pöörlemiskiirus ligikaudu 50 km/s. Ketastähed tiirlevad koos kiires, järjestikuses voolu; halotähed triivuvad aeglases, hajutatud parves, mis on paigal rohkem kui 12 miljardi aasta jooksul peaaegu ennast ise organiseerinud.
Hiljutised simulatsioonid viitavad sellele, et Piimamaa ümbritsev tumeda aine ala, mis sisaldab ka mõningaid nähtavaid tähti, võib ulatuda peaaegu 2 miljoni valgusaasta läbimõõduni (613 kpc). Lugedes ainult seda, mis särab, Piimamaad on ligikaudu 87 400 valgusaasta laiuses; lugedes, mida selle gravitatsioon tegelikult kontrollib, võib see ulatuda peaaegu 2 miljoni valgusaasta kaugusel. Kasutades seda laiemat 200 kpc piirangut galaktika määratlemiseks, on Piimamaad ligikaudu 0,88 triljonit korda Päikese massi kokku (8,8×10^11 päikesamassi) – valdav osa nähtamatu.
Satelliit, mis piimasas galaktikat laineid
Piimamaad pole üksi isegi enda gravitatsiooniväljas. Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy, Piimamaate satelliit, on ligikaudu 10 000 valgusaasta läbimõõduga ja on praegu ligikaudu 80 380 valgusaasta kaugusel Maast, reisides polaarses orbiidis ligikaudu 50 000 valgusaasta kaugusel Piimamaate tuumast. See on väike kaaslane, kes liigub galaktika pooluste kohal pigem kui läbi selle ketta.
Nii väike kui see on, on see satelliit jätnud jälje kogu galaktikale. 2018. aastal näitas Euroopa kosmoseasutuse Gaia projekt, et Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy oli põhjustanud häireid tähtede komplekstis Piimamaate tuuma lähedal, mille tulemuseks olid tähtede ootamatud lainelised liigutused, mille käivitas see Piimamaast 300–900 miljonit aastat tagasi liikudes. Kääbusgalaktika, mis on Piimamaate suuruse murdosa, tuli piisavalt lähedale sajad miljonid aastad tagasi, et lainetada tähte meie enda galaktika tuuma lähedal – ja laine oli endiselt tuvastatav, kui Gaia otsing.
Iga Täht, Kaardistatud Kaks Korda
Ulatuse, mida astronoomid nüüd Piimamaast teevad, on suur võlg ühe kosmoselaev. Gaia missioon on laiendanud Piimamaate tähe täheldatud tähtede arvu ligikaudu 2 miljonist 1990ndate aastatest 2 miljardile – tuhande korra hüpe ühe põlvkonna astronoomias, ja siiski vaid väike osa 100–400 miljardist tähest, millel arvatakse galaktika sisaldama.
Aeglane Kokkupõrge Juba Käimas
Piimamaate pikaajaline tulevik on juba kirjutatud tema naabrite liikumisele. Andromeda-Piimamaate kokkupõrge on galaktika kokkupõrge, mis võib juhtuda ligikaudu 4,5 miljardi aasta pärast Kohaliku Grupi kahe suurima galaktika vahel, ja Andromeda Galaxy läheneb Piimamaaele ligikaudu 110 kilomeetri sekundis, nagu sinise nihke näitab.
Kui see juhtub, kulgevad kaks galaktikat üksteise kaudu üllatavalt vähe otsese kontaktiga. Andromeda Galaxy sisaldab ligikaudu 1 triljonit (10^12) tähte ja Piimamaad ligikaudu 300 miljardit (3×10^11), ja siiski on kahe tähe kokkupõrke tõenäosus tähtede vahel olevate tohutute vahemaade tõttu tühine. Kaks suuruse galaktikat liiguvad üksteise kaudu, ja liitumise tegelik dramaatika mängitakse välja peaaegu täielikult tühjas ruumis.