ทางช้างเผือกจะสิ้นสุดที่ไหน?

ฉันกำลังอ่านบทความนี้ และมันบอกว่าต่อไปนี้:

นักวิจัยวัดมวลของทางช้างเผือกและพบว่ากาแลคซีของเรานั้นมีน้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่งของกาแลคซีใกล้เคียงที่รู้จักกันในชื่อแอนโดรเมดาซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับของเราเอง

ดังนั้นฉันจึงคิดว่าถ้าเราพิจารณาเพื่อนบ้านกาแลคซีกับเรากาแลคซีของเราควรมีจุดสิ้นสุดและกาแลคซีใกล้เคียงควรมีจุดเริ่มต้น แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าจุดไหนเป็นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของกาแลคซีและเราจะคำนวณได้อย่างไร

นี่คือภาพร่างหยาบของทางช้างเผือกและกาแลคซี Andromeda , ^*แสดงขนาดโดยประมาณและระยะทางจากแต่ละอื่น ๆ เพื่อปรับขนาด:

สิ่งที่ภาพ (หวังว่า) แสดงให้เห็นว่ามีช่องว่างขนาดใหญ่ที่ว่างเปล่าอย่างไม่น่าเชื่อประมาณ 2.5 ล้านปีแสงระหว่างกาแลคซีแต่ละแห่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง (!) ประมาณ 100,000 ปีแสงหรือมากกว่านั้น

ในขณะที่กาแลคซีทั้งสองมีรูปร่างคล้ายกับ "วังวนเลือน" ของฝุ่นและก๊าซ (และเห็นได้ชัดว่าสสารมืด) โดยไม่มีขอบด้านนอกที่คมชัดอย่างแม่นยำ แต่พวกมันก็แยกจากกันอย่างชัดเจน ในขณะที่เราอาจจะไม่สามารถที่จะชี้ไปที่บรรทัดที่เฉพาะเจาะจงในพื้นที่และบอกว่า "ทางช้างเผือกสิ้นสุดลงที่นี่" ก็ยังคงเป็นที่ชัดเจนว่าทางช้างเผือกมีมากกว่าที่นี่ในขณะที่กาแล็คซี่แอนโดรเมมากกว่ามีและมีช่องว่างขนาดใหญ่ ไม่มีอะไรมากเลยในระหว่างนี้

(แน่นอนว่ามีบางสิ่งที่แม้จะอยู่ในห้วงอวกาศรวมทั้งบางมากก๊าซกระจายนิด ๆ หน่อย ๆ ของฝุ่นละอองและแม้กระทั่งบางครั้งดาวจรจัดยังคงเทียบกับกาแล็กซี่ของตัวเอง -. ซึ่งจากมุมมองของมนุษย์มีอยู่แล้วสวยเต็ม ของพื้นที่ว่าง - สื่ออวกาศสามารถอธิบายได้ดีว่าว่างเปล่า)

_{*) ด้วยจุดเล็ก ๆ น้อย ๆ ในภาพแต่ละรอบกาแลคซีที่สำคัญจะหมายถึงการเป็นตัวแทนของกาแลคซีดาวเทียมขนาดเล็กของพวกเขาเช่นน้อยและมากขึ้นเมฆแมกเจลแลน อนิจจาตำแหน่งและระยะทางญาติของพวกเขาอาจไม่แม่นยำมาก}

อัพเดทเพื่อความชัดเจน:

สำหรับส่วนที่มองเห็นได้ของกาแลคซีแบบสแตนด์อโลนดาวทุกดวงสามารถวัดได้เพื่อโคจรรอบแกนกลางกาแลคซีนั้น ดังนั้นหากคุณต้องการวัดขอบเขตที่ไกลที่สุดในระดับที่เรียบง่ายนี้มันจะง่ายมาก ปัญหาคือมีมวลจำนวนมากซึ่งไม่ใช่ดาวและสสารมืด บางอันไกลออกไปมันอาจเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณว่ามันโคจรอยู่

หากคุณอ่านกระดาษคุณจะเห็นว่าพวกเขาเลือกขีด จำกัด ที่ผลกระทบของมวลที่มีอยู่เล็กน้อยต่อไปนั้นไม่เกี่ยวข้องกับการคำนวณนี้

กาแลคซีสามารถคิดได้ว่าเป็นทรงกลมแบนตามมวล ดาวอย่างน้อยสำหรับกาแลคซีกังหันมีแนวโน้มที่จะนอนอยู่ในระนาบ แต่มีมวลมากที่โคจรรอบจุดศูนย์กลางทั่วไปในระนาบทั้งหมด ดังนั้นจึงไม่มีจุดเริ่มต้นมีเพียงความต้องการที่จะตัดสินใจว่าเราต้องการที่จะบอกว่ากาแล็กซี่ขยายออกไปไกลแค่ไหน

สำหรับทางช้างเผือกและแอนโดรเมดามีการตัดสินใจเช่นเดียวกันสำหรับทั้งคู่ (การตัดสินใจที่แน่นอนไม่ได้เผยแพร่ในบทความนี้ แต่ตราบใดที่มันสอดคล้องกันแล้วมวลสัมพัทธ์จะถูกต้อง)

สำหรับกาแลคซีที่ปะทะกันหรือใกล้กันมันยากกว่ากันมาก - คุณคำนวณว่ากาแลคซีดวงดาวใดที่เป็นของทิศทางการเคลื่อนที่ของมัน? ดาวอาจสลับจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง จากหน้าทางช้างเผือกของ Wikipedia:

รอบดิสก์กาแลกติกเป็นรัศมีกาแลคซีทรงกลมของดาวและกระจุกดาวทรงกลมที่ยื่นออกไปด้านนอก แต่มีขนาดที่ จำกัด โดยวงโคจรของดาวเทียมทางช้างเผือกสองแห่งคือเมฆแมกเจลแลนขนาดใหญ่และเล็กซึ่งอยู่ใกล้กับใจกลางกาแลกติกมากที่สุด 180,000 ly (55 kpc) [51] ในระยะนี้หรือไกลออกไปวงโคจรของวัตถุฮาโลส่วนใหญ่จะถูกรบกวนโดยเมฆแมเจลแลน ดังนั้นวัตถุดังกล่าวอาจถูกขับออกจากบริเวณใกล้เคียงของทางช้างเผือก

tl; dr - เป็นการตัดสินใจตามอำเภอใจ :-)

ดังที่ได้ตอบไปแล้วนิยามของขนาดของกาแลคซีต้องขยายออกไปโดยพลการเสมอ ในทางดาราศาสตร์มีการใช้คำจำกัดความหลายประการตามบริบทที่ใช้เช่น:

• $R_{\mathrm{vir}}$$GM_{\mathrm{vir}}/R_{\mathrm{vir}} \sim V^2$$G$$M_{\mathrm{vir}}$$V$$V$
• $R_{1/2}$
• $R_{200}$$R_{500}$$R_{1000}$

แม้ว่าคำจำกัดความเหล่านี้จะให้ขนาดที่แตกต่างกัน แต่ทั้งหมดนี้มีขนาดเท่ากัน