Odsuń się od świateł miasta, patrz w górę, a zobaczysz jeden z cudów nocnego nieba - jasne, pochmurne pasma gwiazd, które tworzą galaktykę Drogi Mlecznej. Nasz galaktyczny dom jest ogromny i piękny, ale pozostaje wiele tajemnic.
Na przykład, pomimo dziesięcioleci prób, astronomowie muszą jeszcze dokładnie ustalić, ile waży nasza galaktyka, a szacunki mieszczą się w przedziale od 700 miliardów do 2 bilionów razy masy Słońca.
Ważenie galaktyki, zwłaszcza gdy w niej żyjesz, nie jest łatwym zadaniem. „To jak próba spisu ludności USA, ale nie możesz korzystać z Internetu i nie możesz opuścić miasta, w którym mieszkasz” - powiedziała Live Science astronomowi Ekta Patel z University of Arizona w Tucson. Nikt nie może nakleić Drogi Mlecznej w kosmicznej skali i po prostu odczytać wynik.
Częściowym problemem jest to, że większość masy galaktyki jest niewidoczna. Patel powiedział, że ciemna materia, zagadkowa substancja, która nie emituje żadnego światła, stanowi około 85 procent naszej Drogi Mlecznej. Po prostu zliczanie gwiazd w naszej galaktyce nie zaprowadzi cię daleko.
Dlatego badacze zwykle patrzą na orbitę jakiegoś obiektu niebieskiego, powiedział Patel. Metoda oparta jest na równaniach grawitacyjnych wyprowadzonych przez Izaaka Newtona ponad 300 lat temu, które mówią, że prędkość i odległość, z jaką mniejsze ciało obraca się wokół większego, jest związane z masą większego obiektu.
Jedną z metod, zastosowaną w badaniu z 2017 r. Opublikowanym w The Astrophysical Journal, jest przyjrzenie się małym galaktykom satelitarnym oddalonym o setki tysięcy lat świetlnych, które krążą wokół Drogi Mlecznej, tak jak planety krążą wokół gwiazdy. Ale jest problem z tymi galaktykami satelitarnymi. „Ich orbity mają miliardy lat” - powiedział Patel, co oznacza, że po kilku krótkich latach ledwo się ruszą, a badacze nie będą w stanie łatwo określić ich prędkości.
W badaniu opublikowanym w czerwcu 2018 r. W The Astrophysical Journal, Patel i jej koledzy wypróbowali nową metodę ważenia galaktyki. Przyjrzeli się symulacjom superkomputerów wirtualnych wszechświatów, które mogą odtwarzać wiele aspektów naszego kosmosu, i próbowali znaleźć przykłady małych galaktyk krążących wokół większych.
Około 90 000 z tych symulowanych galaktyk satelitarnych zostało następnie porównanych z danymi o dziewięciu prawdziwych galaktykach krążących wokół Drogi Mlecznej. Zespół wybrał te, których właściwości orbitalne najbardziej pasowały do prawdziwych galaktyk satelitarnych, i przyjrzał się masie symulowanej galaktyki, którą okrążyli.
To dało im całkiem niezłe oszacowanie prawdziwej masy naszej galaktyki, która osiągnęła 960 miliardów razy masę Słońca. Patel powiedziała, że jej wynik jest ładnie pośrodku większości poprzednich, choć wciąż jest miejsce na większą precyzję. Prawdopodobnie pochodzi to od satelity Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, który niedawno zapewnił niezwykle dobre pomiary właściwości orbitalnych 30 słabych galaktyk karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. Wykorzystanie tych danych wraz z symulacjami kosmologicznymi do dokładnego dostrojenia pomiaru masy jest „na mojej liście rzeczy do zrobienia” - powiedział Patel.
Ostatnio teleskop kosmiczny Hubble'a NASA i satelita Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej połączyli swoje obserwacje gromad kulistych lub wysp gwiazd krążących wokół serca galaktyki i odkryli, że Droga Mleczna waży około 1,5 biliona mas Słońca. Ta liczba, która może być jedną z najdokładniejszych, zostanie wkrótce opublikowana w nadchodzącym numerze The Astrophysical Journal.
Patel powiedział, że znajomość masy galaktyki pomogłaby astronomom w wielu sprawach. Po pierwsze, astronomowie byliby w stanie lepiej obliczyć orbity galaktyk satelitarnych, ponieważ zależą one od masy Drogi Mlecznej. Cięższe galaktyki mają także więcej satelitów krążących wokół nich, a do tej pory teleskopy zauważyły około 50 galaktyk krążących wokół Drogi Mlecznej. Ponieważ nie wiemy dokładnie, ile waży galaktyka, naukowcy nie są pewni, ilu galaktyk satelitarnych powinni się spodziewać. Wreszcie, prawdziwy ciężar Drogi Mlecznej pomógłby badaczom dowiedzieć się, jaka część jej masy to ciemna materia w porównaniu do zwykłej materii.
Patel ma nadzieję, że przyszłe badania i lepsze dane ostatecznie określą tę nieuchwytną nieznaną.
„Myślę, że w ciągu najbliższych 10 lub 20 lat będziemy mieć lepszą odpowiedź” - powiedziała.
Nota redaktora: Ta historia została pierwotnie opublikowana 4 września 2018 r. Została zaktualizowana 7 marca 2019 r. O 13:30. E.T. zawierać dodatkowe oszacowanie masy Drogi Mlecznej, zaczerpnięte z obserwacji zebranych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a NASA i satelitę Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej.
