Астрономи продовжують намагатися виміряти масу Чумацького Шляху, і вони постійно придумують різні цифри. Але це не те, що вони погані в математиці. Вимірювання маси чогось такого величезного, як Чумацький Шлях, викликає здивування. Крім того, ми вбудовані в нього; Для стримування його маси потрібні дуже розумні маневрування.
Маса Чумацького Шляху - це фундаментальне наукове питання, на яке астрономи намагаються відповісти десятиліттями. Проблема в тому, що навіть найкращі оцінки астрономів різко різняться. Складність виникає не з вимірювання маси самих зірок. Це випливає з проблеми вимірювання темної речовини.
Не знаєте, що таке темна матерія? Гаразд, Space Magazine тут, щоб допомогти. (Якщо ви знаєте, що це таке, тоді ви можете пропустити наступний розділ.)
Обов’язкове "Що таке темна матерія?" Частина
Перш за все, темна матерія гіпотетична. Ми не знаємо, що це таке. Але ми знаємо, що це там, а точніше, ми знаємо щось там
Те, що ми можемо бачити і взаємодіяти, складається з того, що називається "баріонова матерія". Вона складається з атомів, і це все, з чим ми знайомі: наші тіла, планети, зірки, окуляри Кім Чен Уна тощо. баріонова матерія складає лише близько 10-15% речовини у Всесвіті.
Ми вважаємо, що темна матерія складає близько 85-90% речовини у Всесвіті. Він відрізняється від звичайної матерії, оскільки він не взаємодіє зі світлом, і ми не можемо його бачити. Ось чому його називають темною речовиною.
Але ми знаємо, що це там, тому що галактики поводяться так, ніби вони мають набагато більшу масу, ніж ми можемо бачити. Натяк на те, що це там є в тяжкості. Галактики повинні мати більшу масу, а отже, і більше тяжкості, ніж ми бачимо в їх регулярній справі, інакше вони просто розлетяться. Їх маса і гравітація утримують їх разом.
Коротка версія полягає в тому, що речі просто не могли бути такими, якими вони є, якщо б не було набагато більше маси, ніж ми можемо виміряти.
Це важко виміряти
“Ми просто не можемо виявити темну речовину безпосередньо.”
Лаура Уоткінс, Європейська південна обсерваторія
“Ми просто не можемо виявити темну речовину безпосередньо,”Пояснює Лаура Уоткінс (Європейська південна обсерваторія, Німеччина), яка керувала командою, яка проводила аналіз. "Саме це призводить до теперішньої невизначеності в масі Чумацького Шляху - ви не можете точно виміряти те, чого не бачите!“
Тож як можна виміряти те, чого ми не бачимо? Астрономи займаються вимірюванням впливу темної матерії, а потім роблять роботу назад. Але навіть з урахуванням всіх зусиль, оцінки, дивовижно змінюються, приблизно від 500 мільярдів разів більше маси нашого Сонця, до 3 трлн. Разів більше маси нашого Сонця. Це величезна невідповідність і справжня нагальна проблема в астрономії. І це через складність вимірювання всієї темної речовини.
Зараз нове дослідження під керівництвом Лаури Уоткінс з Європейської південної обсерваторії вважає, що вони наблизилися ще до вимірювання темної речовини, а отже, і всієї маси Чумацького Шляху. Їх кількість?
Вони кажуть, що Чумацький Шлях містить 1,5 трильйона разів більше маси, ніж наше Сонце, або 1,5 трильйона сонячних мас, в радіусі 125 000 світлових років від центру галактики.
Дослідження спирається на друге оприлюднення даних місії Gaia Європейського космічного агентства. Автори поєднали його зі спостереженнями з робочого коня космічного телескопа Хаббла.
Давайте розберемося в нутрі того, як астрономи вимірюють масу Чумацького Шляху.
Астрономи не можуть просто взяти вибіркові вимірювання зірок, а потім екстраполювати. Це не працює, оскільки вони не бачать усієї темної матерії. Так вони вимірюють інші речі. І завдяки місії Gaia для них уже зроблено купу вимірювань.
Введіть гаї та кульові скупчення
Gaia - це місія ESO створити тривимірну карту Чумацького Шляху. Це амбітна місія, але вона дала чудові результати. Гея виміряла позиційну та радіальну швидкість близько мільярда зірок у Чумацькому Шляху та в Локальній групі. Це приблизно один відсоток зірок у нашій галактиці. Це може здатися не дуже схожим, але точність вимірювань також дуже важлива, особливо якщо мова йде про вимірювання темної речовини.
Деякі з приблизно одного мільярда зірок, які вимірювала Гая, знаходяться в кульових скупченнях, які знаходяться біля Чумацького Шляху. Кульові скупчення - це сферичні колекції зірок, і близько 150 з них обходять навколо Чумацького Шляху. Найголовніше, чим масивніша галактика, тим швидше орбіта кульових скупчень. І Гея дала нам більш точні вимірювання їх швидкості, ніж будь-коли раніше.
“Чим масивніша галактика, тим швидше її скупчення рухаються під потягом її сили тяжіння.“
Н. Вайн Еванс, Кембриджський університет, Великобританія.
“Чим масивніша галактика, тим швидше її скупчення рухаються під потягом її сили тяжіння”Пояснює Н. Вайн Еванс (Кембриджський університет, Великобританія). "Більшість попередніх вимірювань виявили швидкість, з якою кластер наближається або відходить від Землі, тобто швидкість вздовж нашої лінії зору. Однак нам вдалося також виміряти бічний рух кластерів, з якого можна обчислити загальну швидкість, а отже, і галактичну масу.“
Хаббл допомагає
Чим далі від кульового скупчення, тим більше вони розповідають нам про масу Чумацького Шляху. Хоча Гая забезпечила надзвичайно точні вимірювання швидкості кластерів, саме поважний космічний телескоп Хаббла виміряв кластери аж на відстані 130 000 світлових років від Землі, додавши велику точність новому вимірюванню маси Чумацького Шляху.
“Глобальні скупчення простягаються на велику відстань, тому вони вважаються найкращими відслідковувачами, які астрономи використовують для вимірювання маси нашої галактики- сказав Тоні Сон (Науковий інститут космічного телескопа, США), який керував вимірюваннями Хаббла.
“Нам пощастило мати таке чудове поєднання даних,»Пояснив Роланд П. ван дер Марел (Науковий інститут космічного телескопа, США). "Поєднуючи вимірювання 34 кульових скупчень Геї з вимірюваннями ще 12 віддалених кластерів від Хаббла, ми змогли би зафіксувати масу Чумацького шляху таким чином, що було б неможливо без цих двох космічних телескопів.“
Чому це має значення
Так що тепер?
Маса Чумацького Шляху - це більше, ніж просто цікавість, це невід'ємна та важлива частина набагато більших питань. Вміст темної матерії галактики пов'язаний із формуванням та ростом структур у Всесвіті.
Це більш точне вимірювання маси Чумацького Шляху допомагає нам зрозуміти нашу домашню галактику та її місце в космосі.
Непогано.
Джерела:
- Дослідницький документ: Докази для молочного шляху середньої маси від руху Halo DR2 Halo Globular Cluster
- Прес-реліз: Хаббл і Гея точно зважують Чумацький шлях
