Vår rörelse genom rymden är inte en virvel, men något mycket mer intressant

de rör sig genom rymden är korrekta, men de spårar inte bakom som vissa icke-vetenskapliga videor visar. DJ Sadhu / YouTube

det finns många rörliga delar till universum, eftersom ingenting existerar isolerat. Det finns bokstavligen biljoner stora massor i vårt solsystem, alla kretsar runt det galaktiska centrumet på tidsskalor på hundratals miljoner år. Men det finns en viral video, del 1 och 2, som hävdar att när solsystemet rör sig genom galaxen, gör det en virvelform och drar planeterna bakom det som det gör.men vår sanna kosmiska adress, och vår verkliga kosmiska rörelse, är mycket mer komplex och intressant än bara en modell som denna. Vilket är fascinerande, för allt styrs av en enkel lag: allmän relativitet. På de största skalorna är det bara tyngdkraften som bestämmer rörelsen för allt, inklusive oss, när vi rör oss genom universum.

kvalitativt har ”vortex video” några saker rätt. Det visar följande sanna fakta:

• planeterna kretsar runt solen, ungefär i samma plan.
• solsystemet rör sig genom galaxen med en vinkel på cirka 60 kg mellan det galaktiska planet och planetplanet.
• solen verkar röra sig upp och ner och in och ut med avseende på resten av galaxen när den kretsar kring Vintergatan.

och dessa saker är sanna. Men ingen av dem är sanna som de visas i videon. Och det är den viktiga skillnaden mellan kvalitativ och kvantitativ.

solen som rör sig, men hela galaxen och den lokala gruppen, som de osynliga krafterna från gravitationen i intergalaktiskt utrymme måste alla läggas ihop. NASA, ESA; Bekräftelser: Ming Sun (UAH) och Serge Meunier

och kvantitativt förutspår vi inte bara, men kan mäta, exakt hur vår rörelse fungerar. Det är inte en virvel, men vad det är exakt är fascinerande.

Här är vi på planeten jorden, som snurrar på sin axel och kretsar kring solen, som kretsar i en ellips runt mitten av Vintergatan, som dras mot Andromeda inom vår lokala grupp, som skjuts runt inuti vår kosmiska superkluster, Laniakea, av galaktiska grupper, kluster och kosmiska tomrum, som själv ligger i KBC-tomrummet mitt i universums storskaliga struktur. Efter årtionden av forskning har vetenskapen äntligen sammanställt den fullständiga bilden och kan kvantifiera exakt hur snabbt vi rör oss genom rymden, på varje skala.

viktig roll för att få ekvatorn att bula, skapa natt och dag och hjälpa till att driva vårt magnetfält som skyddar oss från kosmiska strålar och solvinden. Steele Hill / NASA

planeterna roterar båda på sin axel och roterar runt solen. Även om du uppfattar dig själv som stillastående, vet vi — på kosmisk nivå — att det helt enkelt inte är sant. När jorden roterar på sin axel skadar den oss genom rymden på nästan 1700 km/h för någon på ekvatorn. Det kan låta som ett stort antal, men i förhållande till de andra Bidragen till vår rörelse genom universum är det knappt en blip på den kosmiska radaren.

det är inte riktigt så snabbt, om vi byter till att tänka på det i termer av kilometer per sekund istället. Jorden som snurrar på sin axel ger oss en hastighet på bara 0,5 km/s, eller mindre än 0,001% ljusets hastighet. Men det finns andra rörelser som betyder mer.

överstiger rotationshastigheterna för någon av dem, även för de snabbaste som Jupiter och Saturnus. NASA /JPL

precis som alla planeter i vårt solsystem kretsar jorden runt solen med ett mycket snabbare klipp än dess rotationshastighet. För att hålla oss i vår stabila bana där vi är, måste vi flytta till höger runt 30 km/s. De inre planeterna-Merkurius och Venus — rör sig snabbare, medan de yttre världarna som Mars (och bortom) rör sig långsammare än detta. Skillnaden är allvarlig: kvicksilver gör cirka 4 banor för varje 1 av jordens, och det tar Neptun över 160 jordbanor innan den är färdig med en revolution.

dessutom, när planeterna kretsar i solsystemets plan, ändrar de sin rörelseriktning kontinuerligt, med jorden som återgår till sin utgångspunkt efter 365 dagar. Tja, nästan till samma exakta utgångspunkt.

Sun, som sedan rör sig genom galaxen i en annan rörelseriktning. Observera att planeterna är alla i samma plan och inte drar bakom solen eller bildar ett kölvatten av någon typ. Rhys Taylor

eftersom även solen själv inte är stillastående. Vår Vintergatan galaxen är enorm, massiv, och viktigast av allt, är i rörelse. Alla stjärnor, planeter, gasmoln, dammkorn, svarta hål, mörk materia och mer rör sig inuti den och bidrar till och påverkas av dess nettovikt. Från vår utsiktspunkt, cirka 25 000 ljusår från det galaktiska centrumet, går solen runt i en ellips och gör en fullständig revolution en gång var 220-250 miljoner år eller så.

det uppskattas att vår sols hastighet är cirka 200-220 km/s längs denna resa, vilket är ett ganska stort antal jämfört både jordens rotationshastighet och dess varvtal runt solen, som båda är lutande i en vinkel mot solens rörelseplan runt galaxen. Under hela det förblir planeterna i samma plan, utan att ”dra” eller virvelmönster dyker upp.

Vintergatan cirka 25 000-27 000 ljusår från centrum, Planets omloppsriktningar i vårt solsystem stämmer inte alls med galaxen. Science Minus Details / http://www.scienceminusdetails.com/

men galaxen i sig är inte stationär, utan rör sig snarare på grund av gravitationsattraktionen hos alla överspänningsmaterialklumpar och på samma sätt på grund av bristen på gravitationsattraktion från alla underdensregioner. Inom vår lokala grupp kan vi mäta vår hastighet mot den största, massiva galaxen i vår kosmiska bakgård: Andromeda. Det verkar röra sig mot vår sol med en hastighet av 301 km/s, vilket betyder —när vi faktor i solens rörelse genom Vintergatan — att den lokala gruppens två mest massiva galaxer, Andromeda och Vintergatan, är på väg mot varandra med en hastighet av cirka 109 km/s.

verkar liten och obetydlig bredvid Vintergatan, men det beror på dess avstånd: cirka 2, 5 miljoner ljusår bort. Det rör sig mot vår sol, för närvarande, på cirka 300 km/s. ScienceTV på YouTube / skärmdump

den lokala gruppen, så massiv som den är, är inte helt isolerad. De andra galaxerna och kluster av galaxer i vår närhet drar alla på oss, och även de mer avlägsna klumparna av materia utövar en gravitationskraft. Baserat på vad vi kan se, mäta och beräkna verkar dessa strukturer orsaka en ytterligare rörelse på cirka 300 km/s, men i en något annan riktning än alla andra rörelser, tillsammans. Och det förklarar en del, men inte alla, av den storskaliga rörelsen genom universum. Det finns också en viktigare effekt på spel, en som kvantifierades först nyligen: gravitationsavstötningen av kosmiska tomrum.

grupperas och grupperas tillsammans. På de största skalorna är universum enhetligt, men när du ser på galax-eller klusterskalor dominerar övertäta och undertäta regioner. Andrew Z. Colvin, via Wikimedia Commons

För varje atom eller partikel av materia i universum som kluster ihop i en överdriven region, finns det en region med en gång genomsnittlig densitet som har förlorat motsvarande mängd massa. Precis som en region som är tätare än genomsnittet kommer att företrädesvis locka dig, en region som är mindre tät än genomsnittet kommer att locka dig med en under genomsnittet mängd kraft. Om du får en stor region i rymden med mindre materia än genomsnittet i den, uppträder den bristen på attraktion effektivt som en repellent kraft, precis som extra attraktion beter sig som en attraktiv. I vårt universum, mittemot platsen för våra största närliggande överdrifter, är en stor underdense tomrum. Eftersom vi befinner oss mellan dessa två regioner lägger de attraktiva och repulsiva krafterna upp, var och en bidrar med cirka 300 km/s och den totala närmar sig 600 km/s.

regioner och den relativa repulsionen (Röd) av underdensregionerna, eftersom de verkar på Vintergatan. Yehuda Hoffman, Daniel Pomar Portugale, R. Brent Tully, och h Exceptionl Exceptione Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017)

När du lägger till alla dessa rörelser tillsammans: jorden snurrar, jorden roterar runt solen, solen rör sig runt galaxen, Vintergatan på väg mot Andromeda, och den lokala gruppen lockas till överspänningsregionerna och avvisas av de undertäta, kan vi få ett nummer för hur snabbt vi faktiskt rör oss genom universum vid varje givet ögonblick. Vi finner att den totala rörelsen kommer ut till 368 km/s i en viss riktning, plus eller minus cirka 30 km / S, beroende på vilken tid på året det är och vilken riktning jorden rör sig. Detta bekräftas av mätningar av den kosmiska mikrovågsbakgrunden, som verkar företrädesvis varmare i den riktning vi rör oss och företrädesvis kallare i motsatt riktning mot vår rörelse.

millikelvin varmare i en (den röda) riktningen än genomsnittet och 3,36 millikelvin svalare i (den blå) den andra än genomsnittet. Detta beror på den totala rörelsen av allt genom rymden. Delabrouille, J. et al.Astron.Astrophys. 553 (2013) A96

om vi ignorerar jordens rotation och revolution runt solen, finner vi att vårt solsystem rör sig i förhållande till CMB vid 368 2 km/s. När du kastar in den lokala gruppens rörelse får du att allt — Vintergatan, Andromeda, Triangulumgalaxen och alla andra — rör sig vid 627 22 km/s i förhållande till CMB. Den större osäkerheten beror förresten mest på osäkerhet i solens rörelse runt det galaktiska centrumet, vilket är den svåraste komponenten att mäta.

overdense och underdense regioner på Vintergatan. Den kombinerade effekten är känd som Dipolrepeller. Yehuda Hoffman, Daniel Pomar Tuboride, R. Brent Tully, och h Exceptionl Tuborine Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017)

vi vet exakt hur jorden rör sig genom universum, och det är både vackert och enkelt. Vår planet och alla planeter kretsar runt solen i ett plan, och hela planet rör sig i en elliptisk bana genom galaxen. Eftersom varje stjärna i galaxen också rör sig i en ellips ser vi oss själva passera in och ut ur det galaktiska planet med jämna mellanrum, på tidsskalor på tiotals miljoner år, medan det tar cirka 200-250 miljoner år att slutföra en bana runt Vintergatan. De andra kosmiska rörelserna bidrar också: Vintergatan inom den lokala gruppen, den lokala gruppen i vår superkluster och allt med avseende på resten av universum.solsystemet är inte en virvel, utan snarare summan av alla våra stora kosmiska rörelser. Tack vare den otroliga vetenskapen om astronomi och astrofysik förstår vi äntligen, till enorm precision, exakt vad det är.

Följ mig på Twitter. Kolla in min hemsida eller något av mitt andra arbete här.