Щоб було зрозуміло, визначити масу Галактики Чумацького Шляху - непросте завдання. З одного боку, спостереження важкі, оскільки Сонячна система лежить глибоко всередині диска самої галактики. Але в той же час є також маса ореолу темної речовини нашої галактики, яку важко виміряти, оскільки вона не є "світною", а тому невидима для звичайних методів виявлення.
Поточні оцінки загальної маси галактики базуються на рухах припливних струменів газу та кульових скупчень, на які впливає гравітаційна маса галактики. Але до цих пір ці вимірювання давали масові оцінки, що становлять від одного до декількох трильйонів сонячних мас. Як пояснив професор Льоб для Space Magazine електронною поштою, точне вимірювання маси Чумацького Шляху має велике значення для астрономів:
«Чумацький Шлях забезпечує лабораторію для тестування стандартної космологічної моделі. Ця модель передбачає, що кількість супутникових галактик Чумацького Шляху чутливо залежить від його маси. Порівнюючи прогнози з переписом відомих супутникових галактик, важливо знати масу Чумацького Шляху. Більше того, загальна маса калібрує кількість невидимої (темної) речовини і добре встановлює глибину гравітаційного потенціалу і передбачає, наскільки швидко повинні рухатися зірки, щоб вони втекли до міжгалактичного простору. "
Заради свого дослідження професори Лоб та д-р Фреґонія вирішили скористатися новим підходом, який передбачав моделювання рухів HVS для визначення маси нашої галактики. На сьогодні в нашій галактиці виявлено понад 20 HVS, які рухаються зі швидкістю до 700 км / с (435 миль / с) і розташовані на відстані приблизно від 100 до 50 000 світлових років від центру галактики.
Вважається, що ці зірки були викинуті з центру нашої галактики завдяки взаємодії бінарних зірок із надмасивною чорною дірою (SMBH) у центрі нашої галактики - ака. Стрілець А *. Хоча їх точна причина все ще є предметом дискусій, орбіти HVS можна обчислити, оскільки вони повністю визначаються гравітаційним полем галактики.
Як вони пояснюють у своєму дослідженні, дослідники використовували асиметрію в розподілі радіальної швидкості зірок у галактичному ореолі для визначення гравітаційного потенціалу галактики. Швидкість цих гало-зірок залежить від потенційної швидкості втечі HVS за умови, що час, необхідний для виконання HVS для виконання однієї орбіти, коротший, ніж час життя зірок ореолу.
Звідси вони змогли розрізнити різні моделі Чумацького Шляху та гравітаційну силу, яку він чинить. Взявши номінальний час подорожі цих спостережуваних HVS - який вони обчислили приблизно 330 мільйонів років, приблизно такий самий, як і середній час життя зірок ореолу - вони змогли отримати гравітаційні оцінки для Чумацького Шляху, що дозволило оцінити його загальну масу .
"Калібруючи мінімальну швидкість незв’язаних зірок, ми виявляємо, що маса Чумацького Шляху знаходиться в межах 1,2-1,9 трильйонів сонячних мас", - сказав Лоб. Незважаючи на те, що все ще підлягає діапазону, ця остання оцінка є значним покращенням порівняно з попередніми оцінками. Більше того, ці оцінки відповідають нашим сучасним космологічним моделям, які намагаються врахувати всю видиму речовину у Всесвіті, а також темну матерію та темну енергію - модель Ламбда-CDM.
"Виведена маса Чумацького Шляху знаходиться в діапазоні, який очікується в рамках стандартної космологічної моделі", - сказав Леоб, - де кількість темної речовини приблизно в п'ять разів більша, ніж у звичайної (світної) речовини "
Виходячи з цього розбиття, можна сказати, що нормальна матерія в нашій галактиці - тобто зірки, планети, пил і газ - складає від 240 до 380 мільярдів сонячних мас. Отже, не тільки це останнє дослідження забезпечує більш точні обмеження маси для нашої галактики, воно також може допомогти нам визначити, скільки саме зіркових систем там - поточні оцінки говорять про те, що Чумацький Шлях має від 200 до 400 мільярдів зірок і 100 мільярдів планет .
Крім того, це дослідження є також значущим для вивчення космічної формації та еволюції. Розмістивши більш точні оцінки маси нашої галактики, ті, які відповідають поточному розбиттю нормальної матерії та темної матерії, космологи зможуть побудувати більш точні дані про те, яким був наш Всесвіт. Один крок на шляху до розуміння Всесвіту на найвеличніших терезах!
