Skaidri sakot, Piena ceļa galaktikas masas noteikšana nav vienkāršs uzdevums. No vienas puses, novērojumi ir grūti, jo Saules sistēma atrodas dziļi pašas galaktikas diskā. Bet tajā pašā laikā ir arī mūsu galaktikas tumšās vielas halogēna masa, kuru ir grūti izmērīt, jo tā nav “gaismas” un tāpēc nav redzama parastajām noteikšanas metodēm.
Pašreizējie galaktikas kopējās masas aprēķini balstās uz gāzes plūdmaiņu straumju kustībām un riņķveida kopām, kuras abas ietekmē galaktikas gravitācijas masa. Bet līdz šim šie mērījumi ir sagatavojuši masu aprēķinus, kas svārstās no viena līdz vairākiem triljoniem saules masu. Kā profesors Loebs pa e-pastu paskaidroja žurnālam Space Space, astronomiem ir ļoti svarīgi precīzi izmērīt Piena ceļa masu:
“Piena ceļš nodrošina laboratoriju standarta kosmoloģiskā modeļa pārbaudei. Šis modelis paredz, ka Piena ceļa satelītu galaktiku skaits ir ļoti atkarīgs no tā masas. Salīdzinot prognozes ar zināmo satelīta galaktiku skaitīšanu, ir svarīgi zināt Piena ceļa masu. Turklāt kopējā masa kalibrē neredzamās (tumšās) vielas daudzumu un labi nosaka gravitācijas potenciāla dziļumu un nozīmē, cik ātri zvaigznēm vajadzētu kustēties, lai tās aizbēgtu uz starpgalaktisko telpu. ”
Pētījuma dēļ prof. Loebs un Dr. Fragione izvēlējās jaunu pieeju, kas ietvēra HVS kustību modelēšanu, lai noteiktu mūsu galaktikas masu. Līdz šim mūsu galaktikā ir atklāti vairāk nekā 20 HVS, kas pārvietojas ar ātrumu līdz 700 km / s (435 jūdzēm / s) un atrodas aptuveni 100 līdz 50 000 gaismas gadu attālumā no galaktikas centra.
Tiek uzskatīts, ka šīs zvaigznes ir izmestas no mūsu galaktikas centra, pateicoties bināro zvaigžņu mijiedarbībai ar supermasīvo melno caurumu (SMBH) mūsu galaktikas centrā - aka. Strēlnieks A *. Lai gan par precīzu to cēloni joprojām notiek diskusijas, HVS orbītas var aprēķināt, jo tās pilnībā nosaka galaktikas gravitācijas lauks.
Kā viņi skaidro savā pētījumā, pētnieki izmantoja asimetriju zvaigžņu radiālā ātruma sadalījumā galaktiskajā halo, lai noteiktu galaktikas gravitācijas potenciālu. Šo halo zvaigznīšu ātrums ir atkarīgs no HVS iespējamā aizbēgšanas ātruma, ar nosacījumu, ka laiks, kas nepieciešams HVS, lai pabeigtu vienu orbītu, ir īsāks nekā halo zvaigznīšu kalpošanas laiks.
No tā viņi spēja atšķirt dažādus Piena ceļa modeļus un tā radīto gravitācijas spēku. Pieņemot šo novēroto HVS nominālo pārvietošanās laiku - kuru viņi aprēķināja līdz aptuveni 330 miljoniem gadu, apmēram tādu pašu kā vidējais halo halo zvaigznīšu kalpošanas laiks -, viņi varēja iegūt Piena ceļa gravitācijas aprēķinus, kas ļāva aprēķināt tā kopējo masu .
"Kalibrējot nesaistīto zvaigžņu minimālo ātrumu, mēs atklājam, ka Piena ceļa masa ir 1,2-1,9 triljonu saules masu diapazonā," sacīja Loebs. Lai arī šis jaunākais novērtējums joprojām ir pakļauts diapazonam, tas ir būtisks uzlabojums salīdzinājumā ar iepriekšējiem aprēķiniem. Turklāt šie aprēķini saskan ar mūsu pašreizējiem kosmoloģiskajiem modeļiem, kas mēģina ņemt vērā visu redzamo matēriju Visumā, kā arī tumšo matēriju un tumšo enerģiju - Lambda-CDM modeli.
"Secinātā Piena ceļa masa ir diapazonā, kas paredzēts standarta kosmoloģiskajā modelī," sacīja Leobs, "kur tumšās vielas daudzums ir apmēram piecas reizes lielāks nekā parastās (gaismas) vielas."
Balstoties uz šo sadalījumu, var teikt, ka normāla viela mūsu galaktikā - t.i., zvaigznes, planētas, putekļi un gāze - veido no 240 līdz 380 miljardiem Saules masu. Tātad šis jaunākais pētījums ne tikai sniedz precīzākus mūsu galaktikas masu ierobežojumus, bet arī varētu mums palīdzēt precīzi noteikt, cik zvaigžņu sistēmu tur ir - pašreizējie aprēķini vēsta, ka Piena ceļam ir no 200 līdz 400 miljardiem zvaigžņu un 100 miljardiem planētu. .
Turklāt šis pētījums ir nozīmīgs arī kosmiskās veidošanās un evolūcijas izpētē. Ievietojot precīzākus aprēķinus par mūsu galaktiku masu, kas atbilst pašreizējam normālas matērijas un tumšās matērijas sadalījumam, kosmologi varēs izveidot precīzākus pārskatus par to, kā izveidojās mūsu Visums. Vienu soli augstāk, lai saprastu Visumu vislielākajā mērogā!
