Wo endet die Milchstraße?

Ich habe diesen Artikel gelesen und darin steht:

Die Forscher maßen die Masse der Milchstraße und stellten fest, dass unsere Galaxie ungefähr halb so schwer ist wie eine benachbarte Galaxie namens Andromeda, die eine ähnliche Struktur wie unsere eigene hat.

Also dachte ich, wenn wir einen Nachbarn einer Galaxie in Betracht ziehen, dann sollte unsere Galaxie einen Endpunkt haben und die benachbarte Galaxie sollte einen Startpunkt haben. Woher wissen wir also, wo eine Galaxie beginnt und wo endet und wie berechnen wir sie?

Hier ist eine grobe Skizze der Milchstraße und die Andromeda - Galaxie , ^* zeigen ihre ungefähre Größe und Abstand voneinander zu skalieren:

Was das Bild (hoffentlich) zeigt, ist die unglaublich große Lücke im leeren Raum - um genau zu sein rund 2,5 Millionen Lichtjahre - zwischen den Galaxien, von denen jede einen Durchmesser von nur (!) Etwa 100.000 Lichtjahren hat.

Während beide Galaxien so ziemlich wie "Fuzzy-Strudel" aus Staub und Gas (und anscheinend dunkler Materie) geformt sind und keine genau definierte scharfe Außenkante aufweisen, sind sie immer noch ziemlich eindeutig voneinander getrennt. Während wir möglicherweise nicht in der Lage sind, auf eine bestimmte Linie im Raum zu zeigen und zu sagen, dass "die Milchstraße genau hier endet", ist immer noch klar, dass die Milchstraße hier ist , während die Andromeda-Galaxie dort ist und es eine riesige Lücke gibt von so ziemlich absolut gar nichts dazwischen.

(Natürlich gibt es einige Sachen auch in den intergalaktischen Raum , darunter auch einige sehr diffuse Gas, ein wenig Staub und sogar die gelegentliche Streu Sterne noch im Vergleich zu den Galaxien selbst -., Die aus menschlicher Sicht, sind schon ziemlich voll des leeren Raums - das intergalaktische Medium kann ziemlich gut als leer beschrieben werden.)

_{*) Die kleinen Punkte im Bild um jede Hauptgalaxie sollen ihre kleineren Satellitengalaxien darstellen, wie die kleineren und größeren Magellanschen Wolken . Leider sind ihre relativen Positionen und Abstände nicht sehr genau.}

Update zur Verdeutlichung:

Für den sichtbaren Teil einer eigenständigen Galaxie können alle Sterne gemessen werden, um den Kern dieser Galaxie zu umkreisen. Wenn Sie also das weiteste Ausmaß auf dieser vereinfachten Ebene messen möchten, ist dies sehr einfach. Das Problem ist, dass es eine Menge Masse gibt, die keine Sterne und dunkle Materie ist. Einige davon sind so weit entfernt, dass es unmöglich sein kann, ihre Umlaufbahn zu berechnen.

Wenn Sie die Arbeit lesen, werden Sie feststellen, dass sie einen Grenzwert gewählt haben, ab dem der Effekt der vernachlässigbaren Masse für diese Berechnung nicht relevant war.

Eine Galaxie kann in Bezug auf die Masse als abgeflachte Kugel betrachtet werden. Zumindest bei Spiralgalaxien liegen Sterne in der Regel in einer Ebene, aber in allen Ebenen umkreist eine Masse das gemeinsame Zentrum. Es gibt also keinen Startpunkt, es muss nur entschieden werden, wie weit sich die Galaxie ausdehnt.

Für die Milchstraße und Andromeda wurde eine Entscheidung getroffen, die für beide gleich ist (die genaue Entscheidung scheint für dieses Papier nicht veröffentlicht worden zu sein, aber solange sie übereinstimmt, sind die relativen Massen korrekt).

Für Galaxien, die kollidieren oder nahe beieinander liegen, ist es viel schwieriger - berechnen Sie, zu welcher Galaxie ein Stern durch die Richtung seiner Bewegung gehört? Sterne können von einem zum anderen wechseln. Auf der Wikipedia-Seite "Milchstraße":

Die galaktische Scheibe ist von einem kugelförmigen galaktischen Halo aus Sternen und Kugelsternhaufen umgeben, der sich weiter nach außen erstreckt, jedoch durch die Umlaufbahnen von zwei Milchstraßensatelliten, der Großen und der Kleinen Magellanschen Wolke, deren nähere Annäherung an das galaktische Zentrum ungefähr gleich ist, in der Größe begrenzt ist 180.000 ly (55 kpc). [51] In dieser Entfernung oder darüber hinaus würden die Umlaufbahnen der meisten Halo-Objekte durch die Magellanschen Wolken unterbrochen. Daher würden solche Objekte wahrscheinlich aus der Umgebung der Milchstraße ausgeworfen.

tl; dr - das ist eine ziemlich willkürliche entscheidung :-)

Wie bereits beantwortet, muss die Definition der Größe einer Galaxie immer bis zu einem gewissen Grad willkürlich sein. In der Astronomie werden je nach Kontext verschiedene Definitionen verwendet, z.

• $R_{\mathrm{vir}}$$GM_{\mathrm{vir}}/R_{\mathrm{vir}} \sim V^2$$G$$M_{\mathrm{vir}}$ ist die Masse innerhalb des virialen Radius und $V$ist die Kreisgeschwindigkeit (für Scheibengalaxien) oder die Geschwindigkeitsdispersion (für elliptische oder unregelmäßige Galaxien). Wenn beispielsweise eine anfängliche Dichtestörung kleiner als ihr Virialradius ist, wird sie kollabieren und eine Galaxie bilden. Dieser Radius ist auch der Radius innerhalb der Partikel, der gravitativ gebunden wird, wenn ihre Geschwindigkeit nicht überschritten wird$V$.
• $R_{1/2}$(der Halblichtradius): Der Radius, innerhalb dessen die Hälfte des gesamten beobachteten Lichts ausgesendet wird. Diese Definition ist nützlich, wenn Sie die Leuchtkraft von Galaxien vergleichen.
• $R_{200}$: Der Radius, in dem die durchschnittliche Dichte dem 200-fachen der durchschnittlichen Dichte des Universums entspricht. Ähnlich manchmal$R_{500}$ oder $R_{1000}$werden verwendet. Diese Definitionen sind sinnvoll, wenn es um die Masse einer Galaxie geht, da sie sich darüber hinaus gewissermaßen in das intergalaktische Medium einfügen.

Obwohl diese Definition unterschiedliche Größen ergibt, haben sie alle die gleiche Größenordnung.