Pourquoi les coins vides sur cette carte très ancienne de 21 cm de la Voie lactée? (Oort et al., 1958)

8

Jan Oort a été un pionnier de la radioastronomie. Wikipédia dit:

Il a été écrit que «Oort était probablement le premier astronome à réaliser l'importance» de la radioastronomie. «Dans les jours précédant les radiotélescopes», note une source, «Oort était l'un des rares scientifiques à réaliser l'importance potentielle de l'utilisation des ondes radio pour rechercher le ciel. Ses recherches théoriques suggéraient que de vastes nuages ​​d'hydrogène s'attardaient dans les bras spiraux de la Galaxie. Ces nuages ​​moléculaires, a-t-il prédit, étaient les lieux de naissance des étoiles. »

L'article comprend l'image ci-dessous, qui est une carte radio de 21 cm de la galaxie de la Voie lactée. (pour en savoir plus sur la transparence de la poussière à 21 cm, voir cette excellente réponse à Comment le plan galactique a-t-il été établi?

Vous pouvez également en savoir plus sur le travail d'Oort pendant cette période dans cette interview de 1976 AIP Oral History Interview .

Je suppose que le centre de l'intrigue est le centre galactique et le point à 8 kpc au-dessus est la Terre. Quelle est la raison des deux coins vides, projetant vers le bas et vers le haut depuis la Terre? S'agit-il, peut-être, d'angles aveugles géométriques des quelques premiers radiotélescopes des années 1950 ou reflètent-ils un phénomène réel dans la galaxie?

Oort et al.  1958 Carte de 21 cm de la voie lactée

La source originale est Le système galactique comme une nébuleuse spirale Oort, JH; Kerr, FJ; Westerhout, G. MNRAS 118, (1958) p. 379

Oort et al.  1958 Carte de 21 cm de la voie lactée

uhoh
la source

Réponses:

10

TLDR: ces coins sont des morceaux où les choses se déplacent autour du centre de la galaxie à environ la même vitesse que nous, donc nous ne pouvons pas comprendre ce qui s'y trouve.

Comme il est indiqué à la page 4 du document que vous avez lié,

le grand écart entre 315 et 340, où, sauf à petit R, la rotation différentielle est trop petite pour séparer les différents bras

La méthode utilisée pour déduire cette structure est décrite à la page 2:

Les observations dans le continuum décimétrique ne peuvent donner que le rayonnement intégré sur la ligne de visée. La ligne de 21 cm permet de distinguer la distance. Mais bien que les observations de 21 cm donnent une discrimination de distance, elles ne peuvent pas à elles seules fournir des distances réelles. La distribution de distance dans une direction donnée ne peut être déduite que des vitesses radiales. Pour cela, nous devons supposer que dans chaque partie du système galactique, le mouvement moyen du gaz coïncide avec la vitesse circulaire à la distance correspondante du centre.

La carte est donnée en combinant plusieurs observations à différentes longueurs d'onde - le `` décimètre '' donne la quantité totale de choses le long de la ligne de visée (car il n'est pas beaucoup absorbé le long du chemin), la ligne de 21 cm donne une mesure de la distance (car il est absorbé de manière prévisible, réveillé par la quantité de choses qu'il a traversées), puis nous devons supposer un modèle de rotation Keplerian pour deviner comment les choses se déplacent autour du centre de la galaxie. La combinaison de ces trois éléments vous permet de cartographier le matériel même si vous voyez différents morceaux empilés le long de votre ligne de visée.

Cela ne fonctionne pas dans les coins vierges car la vitesse de rotation est trop similaire à la nôtre, nous ne pouvons donc pas utiliser la vitesse de rotation pour démêler les distances.

FJC
la source
1
Bonne réponse, mais la "rotation Keplerienne" est-elle correcte? les orbites à l'intérieur de la galaxie ne sont généralement pas des "ellipses balayant des zones égales en un temps égal" car le champ gravitationnel à l'intérieur de la galaxie n'est pas 1 / r ^ 2
James K
Je vois, donc il y aurait toujours de la puissance reçue dans ces directions si elles y avaient mesuré, mais l'incertitude de la distance diverge parce qu'il n'y a aucun moyen d'attribuer une distance à une fréquence donnée.
uhoh
1
@James K, vous avez raison de dire que les orbites des objets ne sont probablement pas Kepleriennes, mais je pense que c'est l'hypothèse de base que les gens font s'ils n'ont pas une meilleure réponse, et puisque vous ne pouvez pas comprendre la rotation réelle sans connaître la distribution de la masse, mais vous avez besoin de la rotation pour déduire la distribution de la masse (comme dans cette méthode), puis c'est un problème plutôt circulaire et vous devez commencer par une sorte de "première supposition". Pour qualifier cela: je n'ai pas vérifié dans le document s'ils supposent Keplerian, je devine simplement ce qu'ils pourraient utiliser, comme cela semble raisonnable.
FJC
Amélioration. Les mesures étaient de la vitesse vers ou loin de la terre en utilisant le décalage Doppler. En regardant directement loin / vers le centre galactique (au centre), les nuages ​​de gaz (émettant à 21 cm) se déplacent presque à travers la ligne de site, donc la composante de la vitesse vers / loin de nous est presque nulle. Cela est vrai pour tous les nuages. Cela signifie qu'Oort an co ne pouvait pas séparer chaque émission de nuages ​​dans le spectre. Chaque nuage émet des ondes radio sur une petite plage de longueurs d'onde centrées sur 21 cm. Mais ils se déplacent tous à des vitesses différentes, ce qui signifie que le spectre total a un
TazAstroSpacial