Vypadněte z městských světel, podívejte se a uvidíte jeden z divů noční oblohy - jasné oblačno pruhy hvězd, které tvoří galaxii Mléčná dráha. Náš galaktický domov je obrovský a krásný, ale mnoho záhad o něm zůstává.
Například, navzdory desetiletím pokusů, astronomové ještě musí přesně určit, jak velká naše váha váží galaxie, přičemž odhady se pohybují od 700 miliard do 2 bilionů krát větší než naše slunce.
Vážení galaxie, zejména když v ní žijete, není snadný úkol. "Je to jako snažit se sčítání lidu v USA, ale nemůžete používat internet a nemůžete opustit město, ve kterém žijete," řekl agentuře Live Science astronom Ekta Patel z Arizonské univerzity v Tucsonu. Nikdo nemůže držet Mléčnou dráhu v kosmickém měřítku a pouze přečíst výsledek.
Součástí problému je to, že většina hmoty galaxie je neviditelná. Temná hmota, záhadná látka, která nevydává žádné světlo, tvoří kolem 85 procent naší Mléčné dráhy, řekl Patel. Takže pouhým počítáním hvězd v naší galaxii se nedostanete příliš daleko.
Proto vědci obvykle sledují orbitu nějakého nebeského objektu, řekl Patel. Metoda je založena na gravitačních rovnicích odvozených od Isaaca Newtona před více než 300 lety, které vám říkají, že rychlost a vzdálenost, při které se menší tělo otáčí kolem většího, souvisí s hmotností většího objektu.
Jednou z metod, která byla použita ve studii 2017 zveřejněné v The Astrophysical Journal, je podívat se na malé satelitní galaxie vzdálené stovky tisíc světelných let, které obíhají Mléčnou dráhu stejně jako planety obíhají kolem hvězdy. Ale s těmito satelitními galaxiemi je problém. "Jejich oběžné dráhy jsou dlouhé miliardy let," řekl Patel, což znamená, že po několika krátkých letech se sotva vynoří a vědci nemohou snadno určit jejich orbitální rychlost.
Ve studii zveřejněné v červnu 2018 v The Astrophysical Journal se Patel a její kolegové pokusili o novou metodu vážení galaxie. Dívali se na superpočítačové simulace virtuálních vesmírů, které dokážou reprodukovat mnoho aspektů našeho vesmíru, a pokusili se najít příklady malých galaxií, které obíhají kolem větších.
Přibližně 90 000 těchto simulovaných satelitních galaxií bylo poté porovnáno s údaji o devíti skutečných galaxiích obíhajících Mléčnou dráhu. Tým vybral ty, jejichž orbitální vlastnosti nejlépe odpovídaly skutečným satelitním galaxiím, a podíval se na množství simulované galaxie, kterou obešli.
To jim poskytlo docela dobrý odhad skutečné hmotnosti naší galaxie, která dosáhla 960 miliardkrát větší hmotnosti Slunce. Patel uvedla, že její výsledek je pěkně uprostřed těch předchozích, ačkoli stále existuje prostor pro větší přesnost. Pravděpodobně by to pocházelo ze satelitu Gaia z Evropské kosmické agentury, který nedávno poskytl velmi dobrá měření orbitálních vlastností 30 slabých trpasličích galaxií obíhajících po Mléčné dráze. Použití těchto dat spolu s kosmologickými simulacemi k doladění měření hmotnosti je „na mém seznamu úkolů,“ řekl Patel.
Hubbleův kosmický dalekohled NASA a družice Gaia Evropské kosmické agentury nedávno spojily svá pozorování kulovitých hvězdokup nebo hvězd hvězd, které obíhají kolem srdce galaxie, a zjistili, že Mléčná dráha váží zhruba 1,5 bilionu solárních hmot. Toto číslo, které může být jedním z nejpřesnějších, bude brzy zveřejněno v nadcházejícím vydání časopisu The Astrophysical Journal.
Znalost hmotnosti galaxie by pomohla astronomům v mnoha věcech, řekl Patel. Pro jednoho by astronomové dokázali lépe vypočítat oběžné dráhy satelitních galaxií, protože ty závisí na hmotnosti Mléčné dráhy. Těžší galaxie mají také více satelitů, které je obíhají, a zatím pozorovaly dalekohledy kolem 50 galaxií obíhajících Mléčnou dráhu. Protože nevíme přesně, kolik galaxie váží, vědci si nejsou jisti, kolik satelitních galaxií by měli očekávat. Konečně by skutečná váha Mléčné dráhy pomohla vědcům zjistit, jaký podíl její hmoty tvoří temná hmota versus normální hmota.
Patel doufá, že budoucí studie a lepší údaje nakonec tento nepolapitelný neznámý odhalí.
„Myslím, že v příštích 10 nebo 20 letech budeme mít lepší odpověď,“ řekla.
Poznámka editora: Tento příběh byl původně publikován 4. září 2018. Byl aktualizován 7. března 2019 v 13:30. E.T. zahrnout další odhad hmotnosti Mléčné dráhy, získaný z pozorování shromážděných Hubbleovým vesmírným dalekohledem NASA a satelitem Gaia Evropské vesmírné agentury.
