Jak masywna jest Droga Mleczna? Niestety, nie tak łatwo to ustalić. To tak, jakby pojedyncza komórka w Twoim ciele próbowała określić Twoją całkowitą masę. Ziemia jest bowiem małym punkcikiem na ogromnym dysku naszej galaktyki. Pomimo licznych wyzwań w ramach nowych badań obliczono jednak dokładną masę Drogi Mlecznej. Okazało się, że jest ona mniejsza, niż dotychczas sądzono.
Problem obserwacji Drogi Mlecznej
Istnieje kilka sposobów na obliczanie mas galaktyk. Jeden z nich wykorzystuje tak zwaną krzywą rotacji. Trzeba zmierzyć prędkość gwiazd w galaktyce oraz ich odległości do centrum galaktyki. Prędkość, z jaką gwiazda krąży wokół centrum galaktyki, jest wprost proporcjonalna do ilości jej masy na orbicie. Zatem na podstawie krzywej rotacji galaktyki, czyli prędkości przemieszczania się wszystkich jej gwiazd można, można obliczyć jej całkowitą masę.
Jak dotychczas zmierzono już krzywe rotacji kilku pobliskich galaktyk, takich jak galaktyka Andromedy. Znamy zatem dokładne masy wielu z nich. Jeśli zaś chodzi o samą Drogę Mleczną, to jako że znajdujemy się w jej środku, nie widzimy wszystkich jej gwiazd. W centrum galaktyki znajduje się tyle gazu i pyłu, że zasłania on gwiazdy znajdujące się po drugiej stronie dysku.
W związku z powyższym krzywą rotacji Drogi Mlecznej mierzy się za pomocą neutralnego wodoru, który emituje słabe światło o długości fali wynoszącej około 21 centymetrów. Nie pozwala on uzyskać wyników tak dokładnych jak obserwacje gwiazd, ale daje nam przybliżone wyobrażenie o masie naszej galaktyki. Pomiary dokonane na podstawie neutralnego wodoru oraz ruchów gromad kulistych krążących w halo Drogi Mlecznej sugerują, że całkowita masa Drogi Mlecznej wynosi około miliard mas Słońca.
Nowe zaskakujące pomiary – Droga Mleczna jednak znacznie lżejsza?
W ramach najnowszych badań naukowcy przeanalizowali trzeci i najnowszy zestaw danych pochodzących z sondy Gaia. Zestaw ten zawiera informacje na temat pozycji 1,8 miliarda gwiazd i ruchów 1,5 miliarda gwiazd. Dla przypomnienia, wystrzelona w 2013 roku przez ESA sonda Gaia zajmuje się wykonywaniem precyzyjnych pomiarów astrometrycznych i powstała w celu stworzenia najdokładniejszej trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej.
Chociaż gwiazdy, dane na temat których przeanalizowano w ramach badań, to zaledwie ułamek 100 do 400 miliardów gwiazd zlokalizowanych w Drodze Mlecznej, to jednocześnie wystarczająca liczba, by obliczyć dokładną krzywą rotacji. Dlatego właśnie ją obliczyli badacze.
Ba, uzyskana przez uczonych krzywa rotacji jest na tyle precyzyjna, że naukowcy zdołali określić keplerowska krzywą rotacji i zidentyfikować granicę, za którą prędkości przemieszczania się gwiazd zaczynają spadać mniej więcej zgodnie z prawami Keplera. Do takiego spadku prędkości dochodzi, ponieważ prawie cała masa galaktyki jest skoncentrowana jest w okolicach jej centrum.
Co najlepsze, wspomniana granica pozwoliła zespołowi wyznaczyć wyraźną górną granicę Masy Drogi Mlecznej. Uzyskana przez nich liczba mocno zaskakuje. Dane sugerują bowiem, że masa Drogi Mlecznej wynosi prawdopodobnie około 200 miliardów mas Słońca. To stanowi zaledwie jedną piątą poprzednich szacunków. Bezwzględna górna granica masy Drogi Mlecznej wynosi około 540 miliardów mas Słońca. Zatem Droga Mleczna jest co najmniej o połowę tak masywna, jak sądzono.
Powyższe wyniki oznaczają, że Droga Mleczna może zawierać znacznie mniej ciemnej materii, niż uważano. Niemniej, wyniki te z pewnością trzeba będzie zweryfikować, zanim ktokolwiek uzna je za pewnik.
Źródło: arXiv.com, fot. tyt. NASA