Linnunrata on palkkispiraalimuotoinen galaksi, jonka D25 isofotaalidiameter on arvioitu 26,8 ± 1,1 kiloparsekiksi (87.400 ± 3.600 valovuotta) – ja silti se on vain noin 1.000 valovuoden paksu spiraalikylkien kohdalla. Jos litistäisit näin leveän kiekon tuohon paksuuteen, mittasuhteet muuttuvat nopeasti oudoiksi: galaksi, jonka sisällä asumme, muistuttaa enemmän levyä kuin palloa.
Se sisältää arviolta 100–400 miljardia tähteä ja ainakin yhtä monta planeettaa, jotka kaikki kiertävät yhteistä keskipistettä, jonka astronomit onnistuivat kuvaamaan suoraan vasta vuonna 2022. Näkyvän kiekon ja sen ympärillä olevan näkymättömän aineen välillä Linnunrata on outompi ja suurempi kuin hiljainen valonsäde, joka se näyttää pimeältä pihalta.
Missä Todella Istumme
Aurinkokunta sijaitsee noin 27.000 valovuoden säteellä (8,3 kpc) Galaksian keskuksesta, Orionin kylven sisäreunalla, joka on yksi galaksin väljillä käpistyvistä kaasu- ja pölykonsentraatioista. Tämä sijoittaa meidät kauas ruuhkaisesta keskuksesta ja ennen todellista reunaa – melko tavallinen osoite galaksissa, jossa on satoja miljardeja tähtiä.
Keskuskoholla ja ulkoreunasta poispäin tyypillinen tähtien kiertorata on 200–220 km/s välillä. Jokainen tähti tässä keskialueessa, mukaan lukien Aurinko, kiertää Galaksian keskusta noin tällä nopeudella, kaikki samaan pitkään, hiljaiseen kiertoradalle lukitut.
Musta Aukko, Jonka Lopulta Kuvasimme
Tähdet Linnunradan sisäisimmissä 10.000 valovuodessa muodostavat pallolaakon ja yhden tai useamman palkin, jotka säteenvät pallolaakon ulkopuolelle, ja tämän pallolaakon absoluuttisessa keskiosassa istuu jotain tähtia oudompaa. Massan konsentraatio siellä selittyy parhaiten supermassiivisena mustana aukona (SMBH), jonka massa on arvioitu 4,1–4,5 miljoonaksi aurinkoksi – objekti, jonka astronomit päättelivät läheisten tähtien liikkeestä vuosikymmeniä ennen kuin he näkivät sen suoraan.
Se muuttui 12. toukokuuta 2022, kun Event Horizon Telescope -yhteistyö julkaisi ensimmäisen kuvan Sagittarius A*:stä. Se on toinen vahvistettu kuva mustasta aukosta, joka koskaan tuotettiin, Messier 87:n supermassiivisen mustan aukon jälkeen vuonna 2019 – mikä tarkoittaa, että ihmiskunta on nyt suoraan kuvaa täsmälleen kahta mustaa aukkoa, ja yksi niistä on se, joka on meidän oman galaksimme keskellä.
Tähdet kulkevat sen lähellä merkittävästi. Vuodesta 2020 lähtien tähti S4714 on ennätyksenomistaja lähimmäksi lähestymiseksi Sagittarius A*:iin, noin 12,6 AU:ssa (1,88 miljardia km) – melkein yhtä lähellä kuin Saturnus lähestyy Aurinkoa – matkalla noin 8%:lla valon nopeudesta. Tähti, joka heilahtelee niin lähellä supermassiivista mustaa aukkoa merkittävällä valon nopeuden murto-osalla, on sellaista äärimmäisen fysiikan tyyppiä, joka tapahtuu vain galaksian ytimessä.
Kaksi Kyljea, Ei Neljä
Vuosikymmeniksi Linnunradan kuvitukset osoittivat neljää suurta spiraalikylkeä. Infrapunatutkimukset ovat monimutkaistaneet tätä kuvaa: tämä todistus viittaa siihen, että Linnunradalla on vain kaksi suurta tähtikyljea, Perseuksen kylki ja Scutum-Centaurus-kylki, muut pienennetään pieniksi rakenteiksi. Scutum-Centaurus-kylki erottuu edelleen selvästi tiedoista – se sisältää noin 30% enemmän punaisia jättiläisiä kuin mitä spiraalikylvettömyydessä odotettaisiin, tiheysmerkkejä, joita näkyvä valo yksinään ei paljasta niin puhtaasti.
Palkki galaksian keskellä seurasi omaa polkuaan tunnustukseen. Astronomit arvelivat ensimmäisen kerran 1960-luvulla, että Linnunrata on palkkispiraalimuotoinen galaksi tavallisen spiraaligalaksian sijaan, mutta sen vahvistaminen kesti vuosikymmeniksi. Nämä arviot vahvistettiin Spitzer Space Telescope -havainnoilla vuonna 2005, jotka osoittivat Linnunradan keskellä olevan palkin olevan suurempi kuin aiemmin ajateltiin – ominaisuus, joka piiloutuu näkyviin, peiteltynä samalla pölyllä, joka peittää niin paljon galaksimme keskustaa näkyvän valon teleskoopeilta.
Vanha, Hitaasti Pyörivä Halo
Kiekon ulkopuolella Linnunrata kantaa paljon vanhempien tähtien haloa taakseen. Tähtihalossa tähdet ovat yleensä vanhoja, joista useimmat ovat yli 12 miljardia vuotta vanhoja, ja ne liikkuvat hyvin eri tavalla kuin kiekon tähdet: halo-tähtillä on havaittu radiaalinen nopeuden dispersio noin 200 kilometriä sekunnissa, mutta alhainen keskimääräinen pyörimisnopeus noin 50 km/s. Kiekon tähdet kiertävät yhdessä nopeassa, järjestetyssä virtassa; halo-tähdet ajautuvat hitaassa, hajautetussa parviossa, joka on tuskin järjestäytynyt yli 12 miljardissa vuodessa.
Viimeaikaiset simulaatiot viittaavat siihen, että pimean aineen alue Linnunradan ympärillä, joka sisältää myös joitain näkyviä tähtiä, saattaa ulottua lähes 2 miljoonan valovuoden halkaisijalle (613 kpc). Laskettaessa vain mitä loistaa, Linnunrata on noin 87.400 valovuotta poikki; laskettaessa mitä sen painovoima todella hallitsee, se voi ulottua lähes 2 miljoonaa valovuotta. Käyttämällä tätä laajempaa 200 kpc:n leikkausarvoa galaksimme määrittelyyn, Linnunrata on noin 0,88 biljoonaa kertaa Auringon massa yhteensä (8,8×10^11 aurinkomassaa) – valtava enemmistö näkymätön.
Satelliitti, Joka Aaltoili Galaksissa
Linnunrata ei ole yksin edes omalla painovoimakentällään. Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy, Linnunradan satelliitti, on noin 10.000 valovuoden halkaisijaltaan ja on parhaillaan noin 80.380 valovuotta Maasta, matkalla polaarisella kiertoradalla noin 50.000 valovuoden etäisyydellä Linnunradan ytimestä. Se on pieni satelliitti, liikkuu galaksimme napojen yli sen sijaan että kulkisi sen kiekon läpi.
Niin pieni kuin se onkaan, tämä satelliitti on jättänyt jäljen koko galaksiin. Vuonna 2018 Euroopan avaruusjärjestön Gaia-projekti osoitti, että Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy oli aiheuttanut häiriöitä tähtien joukkoon Linnunradan ytimen lähellä, aiheuttaen odottamattomia tähtien aaltomaisia liikkeitä, joita laukaisi sen liikkuminen Linnunradan läpi 300 ja 900 miljoonan vuotta sitten. Pikkugalaksi, joka on murto-osa Linnunradan koosta, tuli tarpeeksi lähelle satoja miljardeja vuotta sitten, jotta tähtien väärittyisivät omamme galaksimme ytimen lähellä – ja aalto oli silti havaittavissa, kun Gaia etsi sitä.
Jokainen Tähti, Kartoitettu Kahdesti
Se, mitä astronomit nyt tietävät Linnunradasta, on paljon velkaa yhdelle avaruusalukselle. Gaia-missio on laajentanut havaittujen tähtien määrää Linnunradassa noin 2 miljoonasta 1990-luvulla 2 miljardiin – tuhannenkerroin hyppy yhdessä astronomian sukupolvessa, ja silti vain pieni osa 100–400 miljardista tähteä, jotka galaksimme uskotaan sisältävän.
Hidas Törmäys Jo Käynnissä
Linnunradan pitkän aikavälin tulevaisuus on jo kirjoitettu sen naapureiden liikkeeseen. Andromeda-Linnunrata-törmäys on galaksitörmäys, joka voi tapahtua noin 4,5 miljardissa vuodessa paikallisen ryhmän kahden suurimman galaksien välillä, ja Andromeda Galaxy lähestyy Linnunrataa noin 110 kilometrillä sekunnissa, kuten sinisiirti osoittaa.
Kun se tapahtuu, kaksi galaksista kulkee toistensa läpi yllättävän vähäisen suoran kontaktin kanssa. Andromeda Galaxy sisältää noin 1 biljoonan (10^12) tähteä ja Linnunrata noin 300 miljardia (3×10^11), ja silti kahden tähden törmäämisen todennäköisyys on merkityksetön tähtien välisten valtavien etäisyyksien vuoksi. Kaksi galaksista tältä asteikolla kulkee toistensa läpi, ja sulautumisen todellinen draama purkautuu lähes kokonaan tyhjään tilaan.