Spitzer
Melkeveien

Om galakser og Melkeveien

2005-08-18
Oppdagelsen av at universet er fylt av galakser skjedde for mindre enn 100 år siden. Nå vet vi at vår egen "stjerneøy", Melkeveien, bare er en av utallige milliarder av galakser fyller ut universet (dvs. 4% av universet!). I dag har vi oppdaget sider ved universet som ville blitt oppfattet som den villeste fantasi på tidlig 1900-tall, men det er fortsatt mange gåter ved galakser vi ikke har løst enda.
Når vi tenker på galakser ser vi gjerne for oss en spiralgalakse ala Andromedagalaksen. Dette er derimot bare en av tre typer. Av de to andre hovedtypene, Irregulære- og Elliptiske galakser er det sistnevnte som det finnes desidert mest av.

Ingen er helt sikker på hvorfor det finnes tre typer. Er de koblet sammen på noen måte? Vi har observert Elliptiske galakser i ferd med å sluke en mindre spiralgalakse, men hva med Irregulære galakser?
NGC 300
NGC 300 og de nyoppdagede stjerneområdene (AAO-David Malin/Gemini Observatory.)
For å finne svaret på slike mysterier trenger vi inngående kjennskap til hva og hvordan en galakse er. Nye observasjoner har vist at galakser kan være nesten dobbelt så stor som vi tidligere har trodd. Astronomer ved Gemini Observatoriet på Hawaii har funnet stjerner i spiralgalaksen NGC 300 som er dobbelt så langt ute som armene. Forskergruppen brukte Geminis multiobjektspektrograf til å gå mer enn 10 ganger "dypere" enn noen andre observasjoner av NGC 300.

"For noen få milliarder år siden var utkanten av NGC 300 en kraftig opplyst forstad som ville ha vært like synlig som metropolisen i sentrum," sier sjefsforsker Professor Joss Bland-Hawthorn ved det Anglo-Australske Observatoriet i Sydney, Australia. "Men forstedene har blitt svakere med tiden og består nå bare av gamle og svake stjerner, stjerner som trenger et stort teleskop som Gemini for å bli sett."

Dette er en "stor" oppdagelse. Er alle galakser større enn vi har trodd? Melkeveiens "offisielle" størrelse er 100.000 lysår i diameter. Størrelsen og rotasjonshastigheten til galakser ble brukt til å påvise eksistensen av mørk materie - spiralgalakser roterer raskere enn de burde. Den høye rotasjonshastigheten burde føre til at stjernene forsvinner utover som i en tørketrommel, men det skjer ikke. Løsningen ble derfor en halo av mystisk mørk materie som ligger som en kappe rundt hele galaksen. Hvis den mørke massen er rundt 10 ganger større enn den synlige massen blir gravitasjonskraften totalt sett stor nok til å holde galaksen sammen.

Så hva skjer hvis Melkeveien "plutselig" er dobbelt så stor? Det kan være nærliggende å tro at disse utkantstjernene faktisk er stjerner som har falt av karusellen, at det ikke finnes noe mørk materie, men slik er det nok ikke. Astronomer har kartlagt retningen på bevegelsen til både Sola og andre stjerner med ganske stor nøyaktighet og det er ingenting som tilsier at vi er i ferd med å forsvinne utover. Det oppdagelsen kanskje kan si noe om, er hvordan den mørke materien er fordelt over galaksen. Hvis de nyoppdagede stjernene rundt NGC 300 faktisk er rester fra et kjempestort belte av stjerner som strekker seg dobbelt så langt ute som galaksen ser ut til å gjøre i dag, og ikke stjerner som har falt av karusellen og raser utover i rommet på egen hånd, da må det også finnes mer mørk materie for å holde den sammen. Et grovt overslag av mengden mørke materie i en galakse, er estimert til å være rundt 10 ganger den synlige materien. Det er derimot mest masse i kjernen og "behovet" for ekstra gravitasjonskrefter øker jo lengre ut du er. Hvis galakser er dobbelt så store som tidligere antatt, kan det bety at det er mer enn 10 ganger så mye mørk materie som holder oss på plass.
Ikke nok med at Melkeveien kan være dobbelt så stor, den har også mest sannsynlig en "bjelke" i sentrum. Det har lenge vært spekulert i om en Melkeveien er en såkallt Bjelkespiral, en spiralgalakse der kjernen er som en avlang sylinder og ikke rund som vanlige spiralgalakser.
Melkeveien med sentral bjelke
Bjelken i Melkeveien (NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech))
"Dette er det beste beviset hittil for en bjelkegalaksen vår," forteller Ed Churwell, professor i astronomi ved UW-Madison. Churwell og andre forskere ved NASA har brukt romteleskopet Spitzer til å gjøre strukturelle observasjoner av Melkeveien. Tilsammen undersøkte de rundt 30 millioner stjerner i galakseplanet for å danne seg et bilde av de innerste regionene. Jobben har blitt beskrevet som å "bestemme størrelsen på en skog når du selv er dypt inne i skogen."

Bjelken består av relativt gamle og røde stjerner og er omtrent 27.000 lysår lang, 7.000 lysår enn tidligere antatt (sammenlign bildet av Melkeveien VitNytt lagde for et år siden med det nye bildet fra JPL/NASA. I det nye bildet er bjelken mer dominerende). Den har en vinkel som gjør at vi ser den 45 grader fra siden. Det er dessverre umulig å se de sentrale områdene uten spesialteleskop. Kjernen av melkeveien er ikke bare full av stjerner, men også støv og gass som blokkerer lyset. Romteleskopet Spitzer kan "se" i infrarødt, det vil si at den kan se "gjennom" støvet som ligger i veien og på stjernene bak.
Armene til Melkeveien
Armene til Melkeveien og med en mindre dominerende bjelke (VitNytt)
NGC 300 har også vært i fokus på andre måter den siste tiden. En internasjonal gruppe av astronomer i Araucaria prosjektet fra Chile, Europa og Nordamerika har klart å måle avstanden til galaksen med bare tre prosent målefeil. Gruppen brukte et ISAAC nær-infrarødt kamera og spektrometer på ESOs 8.2 meter store VLT Antu teleskop til å ta en serie med bilder av galaksen. Tilsammen inneholdt bildene 16 Cepheider disse stjernene gjør det mulig å beregne avstanden direkte! Se et nærbilde av NGC 300 "Dagens Astronomibilde" 20 august, 2005.

Araucaria Prosjektet har som mål å måle avstanden til nærliggende galakser med en nøyaktighet bedre enn 95%. NGC 300 ble målt til å være 6,13 millioner lysår unna med en nøyaktighet på 97%.