Astronomii încearcă să măsoare masa Calea Lactee și continuă să vină cu numere diferite. Dar nu este că sunt rău la matematică. Măsurarea masei de ceva la fel de enorm ca Calea Lactee este confuză. În plus, suntem încorporați în ea; este nevoie de unele manevre foarte inteligente pentru a-i constrânge masa.
Masa Calea Lactee este o întrebare științifică fundamentală la care astronomii încearcă să răspundă de zeci de ani. Problema este că, chiar și cele mai bune estimări ale astronomilor diferă. Dificultatea apare nu din măsurarea în sine a stelelor. Provine din provocarea de a măsura materia întunecată.
Nu știți care este materia întunecată? Bine, Space Magazine este aici pentru a vă ajuta. (Dacă știți despre ce este vorba, atunci puteți sări peste secțiunea următoare.)
Obligatoriu „Ce este materia întunecată?” Parte
În primul rând, materia întunecată este ipotetică. Nu știm cu adevărat despre ce este vorba. Dar știm că este acolo sau, mai degrabă, știm ceva acolo.
Lucrurile cu care putem vedea și interacționa sunt făcute din ceea ce se numește „materie baryonică.” Este format din atomi și sunt toate lucrurile cu care suntem familiarizați: corpurile noastre, planetele, stelele, ochelarii lui Kim Jong-un etc. materia barionică constituie doar aproximativ 10-15% din materia din univers.
Credem că materia întunecată constituie aproximativ 85-90% din materia din univers. Este diferit de materia obișnuită, deoarece nu interacționează cu lumina și nu o putem vedea. Acesta este motivul pentru care se numește materie întunecată.
Dar știm că este acolo, deoarece galaxiile se comportă ca și cum ar avea mult mai multă masă decât putem vedea. Sugestia că este acolo este în gravitate. Galaxiile trebuie să aibă mai multă masă și, prin urmare, mai multă gravitate, decât putem vedea în materia lor obișnuită, sau ar zbura pur și simplu. Masa și gravitația lor le țin împreună.
Versiunea scurtă este că lucrurile pur și simplu nu ar putea fi așa cum sunt, decât dacă ar exista mult mai multă masă decât putem măsura.
Este foarte greu de măsurat
“Nu putem detecta direct materia întunecată.”
Laura Watkins, Observatorul European din Sud
“Doar că nu putem detecta direct materia întunecată,”Explică Laura Watkins (European Southern Observatory, Germania), care a condus echipa care efectuează analiza. „Asta duce la incertitudinea actuală în masa Calea Lactee - nu puteți măsura exact ceea ce nu puteți vedea!“
Deci, cum putem măsura ceva ce nu putem vedea? Astronomii s-au ocupat să măsoare efectul materiei întunecate și apoi un fel de muncă înapoi. Dar chiar și cu tot efortul depus, estimările variază sălbatic, de la 500 de miliarde de ori mai mult decât masa Soarelui nostru, până la 3 trilioane de ori mai mare decât Soarele nostru. Aceasta este o discrepanță uriașă și o problemă reală în astronomie. Și se datorează dificultății de a măsura toată materia întunecată.
Acum, un nou studiu condus de Laura Watkins de la Observatorul European Sud consideră că au ajuns încă cel mai aproape de măsurarea materiei întunecate și, prin urmare, a întregii mase a Căii Lactee. Numărul lor?
Ei spun că Calea Lactee conține 1,5 trilioane de ori mai multă masă decât Soarele nostru, sau 1,5 trilioane de mase solare, pe o rază de 125.000 de ani lumină din centrul galactic.
Studiul se bazează pe a doua comunicare de date din misiunea Gaia a Agenției Spațiale Europene. Autorii au combinat-o cu observații ale telescopului spațial Hubble.
Haideți să ne gândim la modul în care astronomii măsoară masa Calea Lactee.
Astronomii nu pot lua doar măsurători de stele și apoi să extrapoleze. Aceasta nu funcționează, deoarece nu pot vedea toată materia întunecată. Deci, măsoară alte lucruri. Și datorită misiunii Gaia, o serie de măsurători au fost deja făcute pentru ei.
Intrați în Gaia și în grupurile globulare
Gaia este misiunea ESO de a crea o hartă 3D a Calea Lactee. Este o misiune ambițioasă, dar a dat rezultate grozave. Gaia a măsurat viteza pozițională și radială de aproximativ un miliard de stele în Calea Lactee și în Grupul Local. Aceasta este aproximativ un procent din stelele din galaxia noastră. S-ar putea să nu pară foarte mult, dar precizia măsurătorilor este de asemenea importantă, mai ales când vine vorba de măsurarea materiei întunecate.
Unele dintre cele aproximativ un miliard de stele pe care le-a măsurat Gaia se află în grupurile globulare care se află în apropierea Căii Lactee. Grupurile globulare sunt colecții sferice de stele, iar aproximativ 150 dintre acestea orbitează Calea Lactee. Cel mai important, cu cât galaxia este mai masivă, cu atât este mai rapidă orbita grupurilor globulare. Iar Gaia ne-a oferit măsurători mai exacte ale vitezei lor ca niciodată.
“Cu cât este mai masivă o galaxie, cu atât mai repede clusterele sale se deplasează sub atracția gravitației sale.“
N. Wyn Evans, Universitatea din Cambridge, Marea Britanie.
“Cu cât este mai masivă o galaxie, cu atât mai repede clusterele sale se deplasează sub atracția gravitației sale”Explică N. Wyn Evans (Universitatea din Cambridge, Marea Britanie). „Majoritatea măsurătorilor anterioare au găsit viteza cu care un grup se apropie sau se retrage de pe Pământ, aceasta este viteza de-a lungul liniei noastre de vedere. Cu toate acestea, am putut măsura și mișcarea laterală a ciorchinilor, din care se poate calcula viteza totală și, prin urmare, masa galactică.“
Hubble vă ajută
Cu cât este mai departe grupul globular, cu atât ne vorbește mai mult despre masa Calea Lactee. Deși Gaia a furnizat măsurători de viteză extrem de exacte ale clusterelor, a fost venerabilul Telescop spațial Hubble care a măsurat clustere cât mai departe de 130.000 de ani lumină de Pământ, adăugând o mare precizie la noua măsurare a masei pentru Calea Lactee.
“Grupurile globale se extind la o distanță mare, de aceea sunt considerați cei mai buni urmăritori pe care astronomii îi folosesc pentru a măsura masa galaxiei noastre”, A declarat Tony Sohn (Space Telescope Science Institute, SUA), care a condus măsurătorile Hubble.
“Am avut norocul să avem o combinație atât de mare de date,”A explicat Roeland P. van der Marel (Space Telescope Science Institute, SUA). „Combinând măsurătorile Gaia de 34 de grupuri globulare cu măsurători cu 12 clustere mai îndepărtate de Hubble, am putea să depășim masa Calea Lactee într-un mod care ar fi imposibil fără aceste două telescoape spațiale.“
De ce contează
Si acum ce?
Masa Calea Lactee este mai mult decât o curiozitate, este o parte intrinsecă și importantă a întrebărilor mult mai mari. Conținutul de materie întunecată al unei galaxii este legat de formarea și creșterea structurilor din Univers.
Această măsurare mai precisă a masei Calea Lactee ne ajută să înțelegem galaxia noastră de origine și locul ei în cosmos.
Nu-i rău.
Surse:
- Lucrare de cercetare: dovezi pentru o cale lactuoasă cu masă intermediară din mișcările Halo Globular Gaia DR2
- Comunicat de presă: Hubble și Gaia Greutăți cu precizie calea Lactee
