Por que as cunhas em branco neste mapa de 21 cm da Via Láctea? (Oort et al. 1958)

Jan Oort foi pioneiro em radioastronomia. A Wikipedia diz:

Foi escrito que "Oort foi provavelmente o primeiro astrônomo a perceber a importância" da radioastronomia. “Nos dias que antecederam os radiotelescópios”, observa uma fonte, “Oort foi um dos poucos cientistas a perceber o significado potencial do uso de ondas de rádio para procurar nos céus. Sua pesquisa teórica sugeriu que vastas nuvens de hidrogênio permaneciam nos braços espirais da galáxia. Essas nuvens moleculares, ele previu, eram o berço das estrelas. ”

O artigo inclui a imagem mostrada abaixo, que é um mapa de rádio de 21 cm da Via Láctea. (para mais informações sobre a transparência do pó a 21 cm, veja esta excelente resposta para Como foi estabelecido o plano galáctico?

Você também pode ler mais sobre o trabalho de Oort durante esse período nesta entrevista de 1976 da AIP Oral History Interview .

Suponho que o centro da trama é o centro galáctico e o ponto a 8 kpc acima é a Terra. Qual é o motivo das duas cunhas vazias, projetando-se para baixo e para cima a partir da Terra? São pontos geométricos e cegos dos poucos radiotelescópios dos anos 50, talvez, ou refletem um fenômeno real na galáxia?

A fonte original é O sistema galáctico como uma nebulosa em espiral Oort, JH; Kerr, FJ; Westerhout, G. MNRAS 118, (1958) p. 379

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— uhoh
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TLDR: essas cunhas são bits em que as coisas estão se movendo ao redor do centro da galáxia na mesma velocidade que nós, então não conseguimos entender o que está lá.

Como indicado na página 4 do artigo que você vinculou,

a grande distância entre 315 e 340, onde, exceto em R pequeno, a rotação diferencial é muito pequena para separar os vários braços

O método usado para deduzir essa estrutura está descrito na página 2:

Observações no decimetre contínuo só podem fornecer radiação integrada sobre a linha de visão. A linha de 21 cm indica discriminação à distância. Mas, embora as observações de 21 cm dêem discriminação à distância, elas não podem, por si só, fornecer distâncias reais. A distribuição da distância em uma determinada direção só pode ser inferida a partir de velocidades radiais. Para isso, devemos supor que em cada parte do sistema galáctico o movimento médio do gás coincida com a velocidade circular na distância correspondente do centro.

O mapa é dado combinando várias observações em diferentes comprimentos de onda - o 'decimetro' fornece a quantidade total de material ao longo da linha de visão (porque não é absorvido muito ao longo do caminho), a linha de 21 cm fornece uma medida de distância (porque é absorvido de maneira tão previsível despertada pela quantidade de material pelo qual passou), e então temos que assumir um modelo de rotação kepleriana como um palpite de como as coisas estão se movendo ao redor do centro da galáxia. A combinação dessas três coisas permite mapear o material, mesmo que você esteja vendo diferentes bits empilhados ao longo de sua linha de visão.

Isso não funciona nas cunhas em branco porque a velocidade de rotação é muito semelhante à nossa, portanto, não podemos usar a velocidade de rotação para separar distâncias.

— FJC
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Boa resposta, mas a "rotação kepleriana" está certa? órbitas dentro da galáxia são geralmente não "elipses varrem áreas iguais em tempos iguais", já que o campo gravitacional dentro da galáxia não é 1 / r ^ 2

— James K

Entendo, ainda assim receberíamos energia nessas direções se tivessem medido lá, mas a incerteza na distância diverge porque não há como atribuir uma distância a uma determinada frequência.

— Uhh #:

@ James K, você está certo de que as órbitas dos objetos provavelmente não são Keplerian, mas acho que é a suposição básica que as pessoas fazem se não tiverem uma resposta melhor, e já que você não consegue descobrir a rotação real sem conhecendo a distribuição da massa, mas você precisa da rotação para inferir a distribuição da massa (como neste método), então é um problema circular e você deve começar com algum tipo de "palpite". Para qualificar isso: eu não verifiquei no jornal se eles assumem o Keplerian, estou apenas adivinhando o que eles podem usar, como parece sensato.

— FJC

Melhoria. As medições foram da velocidade em direção ou / longe da Terra usando o deslocamento Doppler. Olhando diretamente para longe / em direção ao centro galáctico (no centro), as nuvens de gás (emitindo 21 cm) estão se movendo quase através da linha do local, de modo que o componente da velocidade em nossa direção é quase zero. Isso é verdade para todas as nuvens. Isso significa que Oort e co não poderiam separar cada emissão de nuvens no espectro. Cada nuvem emite ondas de rádio em um pequeno intervalo de comprimentos de onda, centralizado em 21 cm. Mas todos eles estão se movendo em velocidades diferentes que significa que, assim que o espectro total de tem um

— TazAstroSpacial