Dodano: 08 marzec 2019r.

Ile waży Droga Mleczna? Naukowcy dokonali precyzyjnych pomiarów naszej galaktyki

Astronomowie poinformowali o wykonaniu najdokładniejszych do tej pory pomiarów masy Drogi Mlecznej. Obliczenia te uwzględniają gwiazdy i planety, pył i gaz oraz supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki. Według wyliczeń naukowców, Droga Mleczna ma około 1,5 biliona mas Słońca.

 

Najdokładniejsze pomiary masy Drogi Mlecznej zostały oparte o dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz misji Gaia. Wcześniejsze badania wykonywane na przestrzeni kilku dekad wykorzystywały różnorodne techniki obserwacyjne, które pozwoliły oszacować masę naszej galaktyki w zakresie od 500 miliardów do 3 bilionów mas Słońca.

- Chcieliśmy dokładniej poznać masę Drogi Mlecznej, aby umieścić ją w kosmologicznym kontekście i porównać ją do symulacji galaktyk w ewoluującym Wszechświecie - powiedział Roeland van der Marel z Space Telescope Science Institute. - Brak dokładnej znajomości masy Drogi Mlecznej stanowi problem i nie pozwala znaleźć odpowiedzi dla wielu pytań w kosmologii – dodał.

 

Wyniki badań zostały zaakceptowane do publikacji na łamach „The Astrophysical Journal”, a obecnie można się z nimi zapoznać w archiwum preprintów arXiv.

Najnowsze wyliczenia pokazują, że masa Drogi Mlecznej wynosi 1,5 biliona mas naszego Słońca. Z tej masy zaledwie kilka procent to masa około 200 miliardów gwiazd w naszej galaktyce. Kolejne kilka procent to masa pyłów i gazów oraz supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki, która sama ma masę około 4 milionów mas Słońca. Reszta masy to tzw. ciemna materia - niewidoczna i tajemnicza substancja, która spełnia rolę rusztowania w całym Wszechświecie i utrzymuje gwiazdy w ich galaktykach.

Chociaż nie możemy jej zobaczyć, ciemna materia jest dominującą formą materii we Wszechświecie. Jeśli nie możemy jej bezpośrednio zaobserwować, to jak ocenić jej masę? Naukowcy wykorzystali do tego prędkość gromad kulistych – zgrupowań gwiazd powiązanych ze sobą grawitacją i krążących wokół dysku galaktyki.

Im bardziej masywna jest galaktyka, tym szybciej gromady kuliste poruszają się pod wpływem jej grawitacji. Większość poprzednich pomiarów uwzględniała prędkość, z jaką gromady kuliste zbliżały się lub oddalały od Ziemi. Jednak dzięki teleskopowi Hubble’a i misji Gaia uczeni są w stanie zarejestrować boczny ruch gromad kulistych, z których można obliczyć całkowitą prędkość, a zatem masę galaktyki.

Nowe oszacowanie masy Drogi Mlecznej pozwalają porównać ją z innymi galaktykami. Najlżejsze galaktyki mają około miliarda mas Słońca. Najcięższe 30 bilionów mas Słońca.  

Obserwacje Hubble'a i Gai są komplementarne. Gaia została zaprojektowana wyłącznie w celu stworzenia dokładnej, trójwymiarowej mapy obiektów astronomicznych w całej Drodze Mlecznej i śledzenia ich ruchów. Wykonano dokładne pomiary obiektów, w tym także gromad kulistych. Hubble ma mniejsze pole widzenia, ale może mierzyć słabsze gwiazdy, a tym samym dotrzeć do dalszych skupisk.

Drugi opublikowany zestaw danych z sondy Gaia zawiera pomiary 34 gromad kulistych oddalonych od Ziemi o 65 000 lat świetlnych. Do tego doszły dane z dziesięcioletniego okresu obserwacji teleskopu Hubble'a, które zawierają pomiaru 12 gromad kulistych oddalonych od Ziemi o 130 000 lat świetlnych. Kiedy pomiary z misji Gaia i teleskopu Hubble’a zostały połączone jako punkty kontrolne, podobnie jak szpilki na mapie, astronomowie mogli dokładniej niż kiedykolwiek oszacować masę Drogi Mlecznej.

 

Źródło: NASA/Goddard Space Flight Center