Wie viel größer ist die Sternendichte in unserer galaktischen Leiste?

Wie viel dichter ist es in der galaktischen Leiste als die "normale" Dichte bei gleichem Radius?

Ist es nur ein paar Prozent? oder ist es etwa "dreimal" so dicht?

Oder spielen andere Faktoren eine Rolle: Sternenhelligkeit, Gase?
Oder wissen wir es wirklich nicht?

galaxy galactic-center

— Fattie
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Ich denke, dass diesbezügliche beobachtungsbedingte Einschränkungen eher gering sind, aber aus numerischen Simulationen heraus halte ich eine Überdichte von 10 bis 20% für eine realistische Vermutung. Ich kann jedoch keine Referenzen finden, daher wäre es mir unangenehm, eine Antwort zu schreiben.

— Pela

Es ist definitiv ziemlich mysteriös, oder @pela? Darüber hinaus wird in einigen Referenzen angegeben, dass die einzige Überdichte eine Überdichte heller Sterne (dh junger Sterne ) ist. Es gibt eigentlich überhaupt keine Überdichte. Es scheint sehr unbekannt zu sein. Es gibt keine wirkliche Literaturübersicht zu diesem Thema.

— Fattie

Bei den Spiralarmen ist das zumindest der Fall. Hier beträgt die Überdichte ungefähr 10%, aber Sie haben eine größere Menge neu gebildeter Sterne (aufgrund von Druckwellen, die die Sternbildung auslösen), und da die hellsten Sterne schnell sterben, befinden sie sich überwiegend in den Spiralarmen, wodurch sie sichtbarer werden. Ähnliches gilt wahrscheinlich für die Fälle in der Leiste, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies aufgrund der rötlicheren Farbe der Leiste in gleichem Maße der Fall ist.

— Pela

Die Sternpopulation ist älter, daher sind die massiven blauen Sterne gestorben. Die Metallizität ist in der Mitte im Allgemeinen auch höher, was zu rötlicheren Farben führt.

— Pela

@pela - auch der Dichtekontrast für Spiralarme kann viel mehr als 10% betragen - er kann Faktor 2 oder 3 sein. ZB aus dieser klassischen Studie von Rix & Rieke (1993) von M51: "In M51 finden wir der Kontrast der Oberflächenmassendichte (Arm / Zwischenarm) liegt im Bereich von 1,8 bis 3, vergleichbar mit Ergebnissen von N-Körpersimulationen der Gezeiteneinwirkung der Galaxie auf NGC 5195. "

— Peter Erwin

Antworten:

In anderen Galaxien mit Gitter, die der Milchstraße vage ähnlich sind, beträgt der Kontrast der (projizierten) stellaren Oberflächendichte zwischen dem Balken und dem Bereich zwischen den Balken bei gleichem Radius (z. B. entlang der Nebenachse des Balkens, senkrecht zum Balken) typischerweise ein Faktor von mindestens zwei; in besonders starken Balken kann sie bis zu sechs betragen (siehe z. B. 5 in Ohta et al. 1990 ). Ähnliche Kontraste treten in N-Körpermodellen von Scheibengalaxien auf, die Balken bilden.

Es ist viel schwieriger, dies für die Milchstraße herauszufinden, weil wir nicht von oben darauf schauen. Der beste Versuch, aus den mir bekannten Sternenzahlen und Entfernungsschätzungen ein Modell der 3D-Sternendichte des Balkens abzuleiten, ist Wegg et al. (2015) . Aus der projizierten Ansicht ihres Modells (siehe Abbildung 14) würde ich den maximalen Kontrast als Faktor 4 oder so schätzen.

Abbildung 14 von Wegg et al .: Projizierte Ansicht der Sternendichte für die Milchstraße (Vollmodell in der rechten Tafel).

Die 3D-Dichte (nach der Sie vielleicht wirklich fragen) im inneren Teil der Leiste ist nicht ganz so hoch, wie dies vermuten lässt, da der innere Teil der Leiste vertikal dick ist und eine "kasten- / erdnussförmige" Form aufweist "Ausbuchtung (dies würde dem roten Bereich in der obigen Abbildung entsprechen). Der Kontrast wäre also im Vergleich zum (weniger verdickten) Bereich zwischen den Balken etwas geringer. Der äußere Teil des Balkens ist jedoch ungefähr so dünn wie der Rest der Scheibe, sodass der projizierte Kontrast der Oberflächendichte einen ähnlichen Kontrast in der 3D-Sternendichte bedeuten würde.

— Peter Erwin
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Unglaublich. Übrigens: GAIA-Daten werden die vorhandenen Daten in genau diesem Punkt umhauen, nicht wahr?

— Fattie

"... weil der innere Teil der Stange vertikal dick ist und eine" kasten- / erdnussförmige "Ausbuchtung bildet ..." AHHHHHH, das ist ein großartiger Punkt! Natürlich kann es einfach dicker sein, NICHT dichter !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Daran habe ich nicht gedacht!

— Fattie

GAIA-Daten werden zweifellos viel helfen, obwohl ein Großteil dieser Analyse auf Infrarotdaten basiert, mit denen Sterne in großen Entfernungen, einschließlich der anderen Seite des Balkens, gesehen werden können. Da GAIA optisch ist, glaube ich nicht, dass es diese Art von Daten erhalten kann.

— Peter Erwin

In der Milchstraße scheint die Dichte im Riegel ungefähr fünfmal größer zu sein als "neben dem Riegel".

Das neueste Modell der galaktischen Leiste, das ich finden konnte, ist Portail et al. (2017) , deren Modell für eine Reihe von Beobachtungserhebungen ( VVV , UKIDSS , 2MASS , BRAVA , OGLE) konstruiert wurde und ARGOS ) . Die folgende Abbildung dieses Papiers zeigt das Dichteprofil des Balkens / der Ausbuchtung (linkes Feld), der Scheibe (mittleres Feld) und der kombinierten Masse (rechtes Feld).

$10^9\,M_\odot\,\mathrm{kpc}^{-2}$ . Off-Bar zeigt jedoch die blaue Linie, dass die Dichte nur ist $2\times10^8\,M_\odot\,\mathrm{kpc}^{-2}$ , dh 5 mal niedriger .

— pela
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