Pentru a fi clar, a determina masa galaxiei Calea Lactee nu este o sarcină simplă. Pe de o parte, observațiile sunt dificile, deoarece sistemul solar se află adânc în discul galaxiei în sine. Dar, în același timp, există și masa de halo a materiei întunecate a galaxiei noastre, care este greu de măsurat, deoarece nu este „luminoasă” și, prin urmare, invizibilă pentru metodele convenționale de detectare.
Estimările actuale ale masei totale a galaxiei se bazează pe mișcările fluxurilor de gaze ale mareei și a grupurilor globulare, care sunt ambele influențate de masa gravitațională a galaxiei. Însă până acum, aceste măsurători au produs estimări de masă care variază de la unul la câteva trilioane de mase solare. După cum a explicat profesorul Loeb pentru Space Magazine prin e-mail, măsurarea precisă a masei Căii Lactee are o importanță deosebită pentru astronomi:
„Calea Lactee oferă un laborator pentru testarea modelului cosmologic standard. Acest model prezice că numărul de galaxii satelite ale Căii Lactee depinde în mod sensibil de masa sa. Atunci când compari predicțiile cu recensământul galaxiilor satelite cunoscute, este esențial să cunoaștem masa Calea Lactee. Mai mult, masa totală calibrează cantitatea de materie invizibilă (întunecată) și stabilește profunzimea potențialului gravitațional și implică cât de repede ar trebui să se miște stelele pentru ca acestea să scape în spațiul intergalactic. "
De dragul studiului lor, prof. Loeb și dr. Fragione au ales deci să adopte o abordare inedită, care a implicat modelarea mișcărilor de HVS-uri pentru a determina masa galaxiei noastre. Peste 20 HVS au fost descoperite în galaxia noastră până acum, care se deplasează cu viteze de până la 700 km / s (435 mi / s) și sunt situate la distanțe de aproximativ 100 până la 50.000 de ani-lumină de centrul galactic.
Se crede că aceste stele au fost exprimate din centrul galaxiei noastre datorită interacțiunilor stelelor binare cu gaura neagră supermasivă (SMBH) din centrul galaxiei noastre - aka. Săgetător A *. Deși cauza lor exactă este încă subiectul dezbaterii, orbitele HVS-urilor pot fi calculate deoarece acestea sunt complet determinate de câmpul gravitațional al galaxiei.
După cum explică în studiul lor, cercetătorii au folosit asimetria în distribuția vitezei radiale a stelelor în haloul galactic pentru a determina potențialul gravitațional al galaxiei. Viteza acestor stele halo depinde de viteza de evadare potențială a HVS-urilor, cu condiția ca timpul necesar ca HVS-urile să completeze o singură orbită să fie mai scurt decât durata de viață a stelelor halo.
Din aceasta, au putut discrimina între diferite modele pentru Calea Lactee și forța gravitațională pe care o exercită. Adoptând timpul nominal de călătorie al acestor HVS-uri observate - pe care le-au calculat la aproximativ 330 de milioane de ani, cam la fel cu durata de viață medie a stelelor halo - au putut să obțină estimări gravitaționale pentru Calea Lactee, ceea ce a permis estimări asupra masei sale generale .
„Prin calibrarea vitezei minime a stelelor nelimitate, descoperim că masa Calea Lactee se situează în intervalul de 1,2-1,9 miliarde de mase solare”, a declarat Loeb. Deși este totuși supus unui interval, această ultimă estimare reprezintă o îmbunătățire semnificativă față de estimările anterioare. Ba mai mult, aceste estimări sunt consecvente modelele noastre cosmologice actuale care încearcă să dea seama de toate materiile vizibile din Univers, precum și materia întunecată și energia întunecată - modelul Lambda-CDM.
„Masa inferioară a Căii Lactee se situează în intervalul preconizat în modelul cosmologic standard”, a spus Leob, „unde cantitatea de materie întunecată este de aproximativ cinci ori mai mare decât cea a materiei obișnuite (luminoase).”
Pe baza acestei defalcări, se poate spune că materia normală din galaxia noastră - adică stele, planetele, praful și gazele - reprezintă între 240 și 380 de miliarde de mase solare. Așadar, nu numai că acest ultim studiu oferă constrângeri de masă mai precise pentru galaxia noastră, ci ne-ar putea ajuta, de asemenea, să determinăm exact câte sisteme stelare există - estimările actuale spun că Calea Lactee are între 200 până la 400 de miliarde de stele și 100 de miliarde de planete. .
Dincolo de asta, acest studiu este semnificativ și pentru studiul formării și evoluției cosmice. Plasând estimări mai precise asupra masei galaxiei noastre, care sunt în concordanță cu defalcarea actuală a materiei normale și a materiei întunecate, cosmologii vor putea construi relatări mai exacte despre cum a ajuns Universul nostru. Un pas mai mare pentru a înțelege Universul pe cea mai mare scară!
