Disco della Via Lattea

Per coloro che non hanno visto questo link - dai un'occhiata perché è un'immagine a 360 gradi interattiva e terrificante della Via Lattea (potrebbe essere necessario un po 'di tempo per caricare!). Mi sono ritrovato pigramente a sfogliarlo diverse volte e come laico di astronomia mi chiedevo se qualcuno potesse aiutarmi a navigare ciò che sto guardando.

Mentre posso orientarmi e visualizzare dove siamo nella via lattea, qual è la caratteristica banda nera? Suppongo che sia causato dall'assenza di stelle in queste aree. Tuttavia, come ho capito, il disco (così come il centro) sono le aree con la più alta concentrazione di stelle. Questi "vuoti" sono causati dalla materia oscura?

È polvere!

La banda nera non è assenza di stelle, ma piuttosto nuvole di gas e polvere - una componente significativa di quasi tutte le galassie a spirale - che bloccano la luce delle stelle di fondo e del gas luminoso.$^\dagger$

Nell'immagine, vedi entrambe le singole stelle, sparse dappertutto, e la banda luminosa distintiva della Via Lattea, la maggior parte delle quali sono così lontane da fondersi insieme. Gran parte della polvere si trova sul piano della Via Lattea. Le singole stelle sono più vicine a noi della banda luminosa e delle nuvole di polvere, quindi ciò che vedi sono i miliardi di stelle nella banda della Via Lattea, parte della cui luce è bloccata dalla polvere, e poi sopra di essa vedi alcune singole stelle del 1000 che sono più vicine.

I componenti delle galassie

Le galassie sono composte per circa l'85% da materia oscura e per il 15% da materia normale ("barionica"). Di gran lunga, la maggior parte della materia normale è idrogeno ed elio, alcuni dei quali sono chiusi nelle stelle e alcuni in enormi nuvole di gas, a volte luminosi (le nuvole rosa che vedi nell'immagine della Via Lattea sono probabilmente nuvole di idrogeno che vengono eccitate dalla radiazione UV difficile da stelle calde e massicce, successivamente emettono H luce$\alpha$ ). Una piccola frazione (1-2%) della materia normale è costituita da elementi più pesanti, che gli astronomi chiamano pigramente "metalli". Circa i 2/3 dei metalli sono in fase gassosa, ma il restante 1/3 si è esaurito in granelli di polvere, ad esempio silicati e fuliggine. Questa polvere si mescola alle nuvole di gas e spesso diventa abbastanza densa da bloccare la luce delle stelle.

Una forte dipendenza dalla lunghezza d'onda delle proprietà di estinzione della polvere

Tuttavia, la polvere si disperde e assorbe la luce con lunghezze d'onda corte (come blu e UV) in modo molto più efficiente rispetto alle lunghezze d'onda lunghe (come rosso e infrarosso). Pertanto, sebbene possa bloccare efficacemente la luce visiva e UV, la luce infrarossa passa più o meno senza ostacoli. Ad esempio, se guardi la nuvola molecolare Barnard 68 in rosso e nel vicino infrarosso, appare nera (a sinistra nell'immagine sotto), ma se guardi più lontano nell'infrarosso, puoi effettivamente vedere le stelle di sfondo (proprio sotto ):

^{Immagine tratta dall'ESO .}

Materia oscura

La materia oscura non può essere vista. È ... beh, buio. Interagisce con la materia normale e la luce solo attraverso la gravità. Ciò significa che se potessi posizionare un grumo di materia oscura di fronte a una stella (non puoi, davvero), non ne bloccherei la luce. Passerebbe attraverso. Se il grumo fosse abbastanza grande, potrebbe deviare gravitazionalmente la luce, quindi la stella di sfondo ti apparirebbe distorta, così come un grumo di materia normale (ad esempio un buco nero).

$^\dagger$ _{Al contrario, il mezzo interstellare delle galassie ellittiche tende ad essere molto più impoverito di gas e polvere.}

Pela ha una bella risposta, aggiungerò solo i miei 2 centesimi.

Mentre posso orientarmi e visualizzare dove siamo nella via lattea, qual è la caratteristica banda nera? Suppongo che sia causato dall'assenza di stelle in queste aree.

La banda nera probabilmente blocca alcune delle aree più dense di stelle, non una mancanza di stelle, con l'eccezione, credo, per la più grande area scura all'estrema sinistra, che potrebbe essere una mancanza di stelle della Via Lattea. Credo che la finestra a bassa densità stellare sia il luogo in cui Hubble trascorre gran parte del tempo guardando nello spazio profondo.

Inoltre, considera quale è più luminosa una torcia a 6 pollici dall'occhio o una lampada frontale per auto a 60 piedi di distanza. Il centro della nostra galassia potrebbe essere molto più luminoso, ma siamo abbastanza lontani da esso, quindi la luminosità relativa che vediamo della Via Lattea è più uniforme. Molta luce in quella striscia bianca che vediamo proviene da stelle relativamente vicine. È una prospettiva molto diversa dalla nostra visione di Andromeda in cui il centro è molto più luminoso.

Tuttavia, come ho capito, il disco (così come il centro) sono le aree con la più alta concentrazione di stelle.

Puoi vedere che diventa un po 'più spesso al centro e la parte più luminosa è il centro inferiore. Il centro luminoso è lì nella foto, è solo in gran parte bloccato da gas e polvere.

Questi "vuoti" sono causati dalla materia oscura?

La materia oscura è essenzialmente invisibile a tutta la luce, a meno che non ce ne sia abbastanza per piegare la luce, quindi può essere osservata indirettamente.

Il motivo più fondamentale è che l'occhio nudo umano non può vedere tutte le parti dello spettro elettromagnetico. Ci sono molte più stelle di quelle che vediamo regolarmente, probabilmente nella regione degli infrarossi.