¿Por qué las cuñas en blanco en este temprano mapa de 21 cm de la Vía Láctea? (Oort y cols. 1958)

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Jan Oort fue pionero en radioastronomía. Wikipedia dice:

Se ha escrito que "Oort fue probablemente el primer astrónomo en darse cuenta de la importancia" de la radioastronomía. “En los días previos a los radiotelescopios”, señala una fuente, “Oort fue uno de los pocos científicos que se dio cuenta de la importancia potencial del uso de ondas de radio para buscar en los cielos. Su investigación teórica sugiere que vastas nubes de hidrógeno se quedaron en los brazos espirales de la galaxia. Estas nubes moleculares, predijo, eran los lugares de nacimiento de las estrellas ".

El artículo incluye la imagen que se muestra a continuación, que es un mapa de radio de 21 cm de la galaxia Vía Láctea. (para más información sobre la transparencia del polvo a 21 cm, vea esta excelente respuesta a ¿Cómo se estableció el plano galáctico?

También puede leer más sobre el trabajo de Oort durante este tiempo en esta entrevista de AIP Oral History Interview de 1976 .

Supongo que el centro de la trama es el centro galáctico y el punto a 8 kpc por encima de él es la Tierra. ¿Cuál es la razón de las dos cuñas en blanco, que se proyectan hacia abajo y hacia arriba desde la Tierra? ¿Son geométricos, puntos ciegos de los pocos radiotelescopios tempranos en la década de 1950 tal vez, o reflejan un fenómeno real en la galaxia?

Oort y col.  1958 21 cm mapa de la Vía Láctea

La fuente original es El sistema galáctico como una nebulosa espiral Oort, JH; Kerr, FJ; Westerhout, G. MNRAS 118, (1958) p. 379

Oort y col.  1958 21 cm mapa de la Vía Láctea

UH oh
fuente

Respuestas:

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TLDR: estas cuñas son pedazos donde las cosas se mueven alrededor del centro de la galaxia a aproximadamente la misma velocidad que nosotros, por lo que no podemos entender qué hay allí.

Como se indica en la página 4 del documento que ha vinculado,

la gran brecha entre 315 y 340, donde, excepto en la pequeña R, la rotación diferencial es demasiado pequeña para separar los diversos brazos

El método utilizado para deducir esta estructura se describe en la página 2:

Las observaciones en el decímetro continuo solo pueden proporcionar la radiación integrada sobre la línea de visión. La línea de 21 cm da discriminación en la distancia. Pero aunque las observaciones de 21 cm dan discriminación en la distancia, no pueden por sí mismas proporcionar distancias reales. La distribución de la distancia en una dirección dada solo se puede inferir de las velocidades radiales. Para esto tenemos que suponer que en cada parte del Sistema Galáctico el movimiento promedio del gas coincide con la velocidad circular a la distancia correspondiente del centro.

El mapa se proporciona combinando varias observaciones a diferentes longitudes de onda: el 'decímetro' da la cantidad total de cosas a lo largo de la línea de visión (porque no se absorbe mucho en el camino), la línea de 21 cm da una medida de la distancia (porque se absorbe tan previsiblemente despertado por la cantidad de cosas por las que ha pasado), y luego tenemos que asumir un modelo de rotación kepleriana como una conjetura de cómo se mueven las cosas alrededor del centro de la galaxia. La combinación de estas tres cosas le permite mapear el material a pesar de que está viendo diferentes pedazos apilados a lo largo de su línea de visión.

Esto no funciona en las cuñas en blanco porque la velocidad de rotación es demasiado similar a la nuestra, por lo que no podemos usar la velocidad de rotación para desenredar distancias.

FJC
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Buena respuesta, pero ¿es correcta la "rotación kepleriana"? las órbitas dentro de la galaxia generalmente no son "elipses barriendo áreas iguales en igual tiempo" ya que el campo gravitacional dentro de la galaxia no es 1 / r ^ 2
James K
Ya veo, por lo que aún se recibiría energía en estas direcciones si hubieran medido allí, pero la incertidumbre en la distancia diverge porque no hay forma de asignar una distancia a una frecuencia dada.
uhoh
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@ James K, tienes razón en que las órbitas de los objetos probablemente no sean Keplerianas, pero creo que es la suposición básica que las personas hacen si no tienen una mejor respuesta, y dado que no puedes descubrir la rotación real sin conociendo la distribución de la masa, pero necesita la rotación para inferir la distribución de la masa (como en este método), entonces es más bien un problema circular y debe comenzar con algún tipo de "primera suposición". Para calificar esto: no he verificado en el documento si asumen Keplerian, solo estoy adivinando esto lo que podrían usar, ya que parece razonable.
FJC
Mejora. Las mediciones fueron de la velocidad hacia o / lejos de la tierra usando el desplazamiento Doppler. Mirando directamente hacia afuera / hacia el centro galáctico (en el centro), las nubes de gas (que emiten a 21 cm) se mueven casi a través de la línea del sitio, por lo que el componente de la velocidad hacia / lejos de nosotros es casi cero. Esto es cierto para todas las nubes. Eso significa que Oort an co no pudo separar cada emisión de nubes en el espectro. Cada nube emite ondas de radio en un pequeño rango de longitudes de onda centradas en 21 cm. Pero todos se mueven a diferentes velocidades, lo que significa que el espectro total tiene un
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