Відійдіть від вогнів міста, подивіться вгору, і ви побачите одне з чудес нічного неба - яскраві похмурі смуги зірок, що складають галактику Чумацький Шлях. Наш галактичний дім величезний і прекрасний, але багато таємниць про нього залишається.
Наприклад, незважаючи на десятиліття спроб, астрономи ще не повинні точно визначити, скільки важить наша галактика, за оцінками, коли вони варіюються в будь-якому місці від 700 мільярдів до 2 трильйонів разів більше маси нашого сонця.
Зважування галактики, особливо тоді, коли ви живете в ній, не є легким завданням. "Це як би намагатися провести перепис населення США, але ви не можете користуватися Інтернетом і не можете виїхати з міста, в якому ви проживаєте", - сказав астроном Екта Патель з університету Арізони в Таксоні Live Science. Ніхто не може приклеїти Чумацький Шлях у космічному масштабі та просто зачитати результат.
Частина проблеми полягає в тому, що більша частина галактики невидима. Темна речовина, загадкова речовина, яка не виділяє ніякого світла, становить близько 85 відсотків нашого Чумацького Шляху, сказав Патель. Тож просто підрахунок зірок у нашій галактиці не дасть вам дуже далеко.
Тому дослідники зазвичай дивляться на орбіту якогось небесного об'єкта, сказав Патель. Метод заснований на рівняннях сили тяжіння, отриманих Ісааком Ньютоном понад 300 років тому, які говорять вам про те, що швидкість і відстань, на яких менше тіло обертається навколо більшого, пов'язані з масою більшого предмета.
Один із методів, застосований у дослідженні 2017 року, опублікованому в The Astrophysical Journal, - це дивитись на маленькі супутникові галактики, розташовані сотні тисяч світлових років, які проходять навколо Чумацького Шляху так само, як планети обходять зірку. Але з цими супутниковими галактиками є проблема. "Їх орбіти довгі мільярди років", - сказав Пател, маючи на увазі, що через кілька коротких років вони ледве зруйнують з місця і дослідники не зможуть легко визначити їх орбітальну швидкість.
У дослідженні, опублікованому в червні 2018 року в The Astrophysical Journal, Патель та її колеги спробували новий метод зважування галактики. Вони переглянули суперкомп'ютерне моделювання віртуальних всесвітів, які можуть відтворити багато аспектів нашого космосу, і спробували знайти приклади маленьких галактик, які обертаються навколо великих.
Приблизно 90 000 цих модельованих супутникових галактик було порівняно з даними про дев'ять реальних галактик, що обертаються навколо Чумацького Шляху. Команда вибрала тих, чиї орбітальні властивості найбільше відповідали справжнім супутниковим галактикам, і переглянули масу імітованої галактики, якою вони обійшли.
Це дало їм досить хорошу оцінку справжньої маси нашої галактики, яка збільшилася в 960 мільярдів разів більше маси сонця. Патель сказала, що її результат добре знаходиться в середині більшості попередніх, хоча ще є можливість для більшої точності. Це, ймовірно, походить від супутника Gaia Європейського космічного агентства, який нещодавно забезпечив надзвичайно хороші вимірювання орбітальних властивостей 30 слабких карликових галактик, що обходять навколо Чумацького Шляху. Використання цих даних разом з космологічними моделюваннями для точного налаштування вимірювання ваги є "в моєму списку справ", - сказав Патель.
Нещодавно космічний телескоп Хаббла та супутник Гаї Європейського космічного агентства поєднали свої спостереження за кульовими зоряними скупченнями або островами зірок, які обертаються навколо серця галактики, і виявили, що Чумацький Шлях важить приблизно 1,5 трильйона сонячних мас. Цей номер, який, можливо, є одним з найбільш точних, незабаром буде опублікований у майбутньому номері журналу «Астрофізичний журнал».
Знаючи масу галактики, допоможе астрономам у багатьох речах, сказав Патель. Для одного, астрономи могли б краще обчислити орбіти супутникових галактик, оскільки вони залежать від маси Чумацького Шляху. Важкі галактики також мають більше орбіт супутників, і поки що телескопи помітили близько 50 галактик, що проходять навколо Чумацького Шляху. Оскільки ми точно не знаємо, скільки важить галактика, вчені не знають, скільки саме супутникових галактик вони повинні очікувати. Нарешті, справжня вага Чумацького Шляху допоможе дослідникам дізнатись, яка частка її маси становить темну речовину порівняно з звичайною речовиною.
Патель сподівається, що майбутні дослідження та кращі дані згодом усунуть цю невловиму невідомість.
"Я думаю, що в найближчі 10 чи 20 років ми матимемо кращу відповідь", - сказала вона.
Примітка редактора: Ця історія спочатку була опублікована 4 вересня 2018 року. Оновлена 7 березня 2019 року о 13:30. E.T. для включення додаткової оцінки маси Чумацького Шляху, взятих на основі спостережень, зібраних космічним телескопом Хаббл НАСА та супутником Gaia Європейського космічного агентства.
