Jasně řečeno, určení hmotnosti Galaxie Mléčná dráha není jednoduchým úkolem. Na jedné straně jsou pozorování obtížná, protože sluneční soustava leží hluboko v disku samotné galaxie. Současně je však také přítomna hmota temné hmoty naší galaxie halo, což je obtížné měřit, protože není „světelná“, a proto neviditelná pro běžné metody detekce.
Aktuální odhady celkové hmotnosti galaxie jsou založeny na pohybech přílivových proudů plynu a kulovitých shluků, které jsou ovlivněny gravitační hmotou galaxie. Dosud však tato měření vedla k odhadům hmotnosti, které sahají od jednoho do několika bilionů slunečních hmot. Jak profesor Loeb vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem, pro astronomy má přesné měření hmotnosti Mléčné dráhy velký význam:
„Mléčná dráha poskytuje laboratoř pro testování standardního kosmologického modelu. Tento model předpovídá, že počet satelitních galaxií Mléčné dráhy citlivě závisí na její hmotnosti. Při porovnání předpovědí sčítání známých satelitních galaxií je nezbytné znát hmotnost Mléčné dráhy. Navíc celková hmota kalibruje množství neviditelné (temné) hmoty a dobře nastavuje hloubku gravitačního potenciálu a naznačuje, jak rychle by se hvězdy měly pohybovat, aby unikly do mezigalaktického prostoru. “
Loeb a Dr. Fragione se proto pro studium rozhodli zvolit nový přístup, který zahrnoval modelování pohybů HVS k určení hmotnosti naší galaxie. Dosud bylo v naší galaxii objeveno více než 20 HVS, které se pohybují rychlostí až 700 km / s (435 mi / s) a nacházejí se ve vzdálenosti asi 100 až 50 000 světelných let od galaktického centra.
Předpokládá se, že tyto hvězdy byly vypuštěny ze středu naší galaxie díky interakcím binárních hvězd se supermasivní černou dírou (SMBH) ve středu naší galaxie - aka. Střelec A *. Zatímco jejich přesná příčina je stále předmětem debaty, oběžné dráhy HVS lze vypočítat, protože jsou zcela určeny gravitačním polem galaxie.
Jak vysvětlují ve své studii, vědci použili asymetrii v rozdělení radiální rychlosti hvězd v galaktickém halou k určení gravitačního potenciálu galaxie. Rychlost těchto halo hvězd je závislá na potenciální únikové rychlosti HVS za předpokladu, že doba, kterou HVS potřebuje k dokončení jedné oběžné dráhy, je kratší než životnost halo hvězd.
Z toho dokázali rozlišovat mezi různými modely Mléčné dráhy a gravitační silou, kterou vyvíjí. Přijetím jmenovité doby cestování těchto pozorovaných HVS - které byly vypočteny na asi 330 milionů let, přibližně stejně jako průměrná životnost halo hvězd - - byly schopny odvodit gravitační odhady pro Mléčnou dráhu, které umožnily odhady její celkové hmotnosti .
"Kalibrací minimální rychlosti nenavázaných hvězd zjistíme, že hmotnost Mléčné dráhy je v rozsahu 1,2 - 1,9 bilionů solárních hmot," řekl Loeb. Tento nejnovější odhad, i když stále podléhá určitému rozpětí, představuje oproti předchozím odhadům významné zlepšení. A co víc, tyto odhady jsou v souladu s našimi současnými kosmologickými modely, které se snaží vysvětlit veškerou viditelnou hmotu ve vesmíru, stejně jako temnou hmotu a temnou energii - model Lambda-CDM.
"Odvozená hmotnost Mléčné dráhy je v rozsahu očekávaném ve standardním kosmologickém modelu," řekl Leob, "kde je množství tmavé hmoty asi pětkrát větší než u obyčejné (světelné) hmoty."
Na základě tohoto členění lze říci, že normální hmota v naší galaxii - tj. Hvězdy, planety, prach a plyn - představuje 240 až 380 miliard solárních hmot. Takže tato nejnovější studie nejenže poskytuje přesnější hmotnostní omezení pro naši galaxii, ale také nám může pomoci přesně určit, kolik hvězdných systémů je venku - současné odhady říkají, že Mléčná dráha má mezi 200 až 400 miliardami hvězd a 100 miliardami planet .
Kromě toho je tato studie také důležitá pro studium kosmické formace a evoluce. Díky přesnějším odhadům hmotnosti naší galaxie, které jsou v souladu se současným rozpadem normální hmoty a temné hmoty, budou kosmologové schopni sestavit přesnější zprávy o tom, jak vznikl náš vesmír. Jeden krok clsoer k pochopení vesmíru na největších stupnic!
