Kom bort från stadsljus, titta upp, så ser du ett av natthimlen underverk - de ljusa molniga stjärnorna som utgör Vintergalaxen. Vårt galaktiska hem är stort och vackert, men många mysterier om det kvarstår.
Till exempel, trots decennier av försök, har astronomer ännu inte fastställt exakt hur mycket vår galax väger, med uppskattningar som sträcker sig från någonstans mellan 700 miljarder och 2 biljoner gånger vår solmassa.
Att väga en galax, särskilt när du bor i den, är ingen enkel uppgift. "Det är som att försöka ta en folkräkning av den amerikanska befolkningen, men du kan inte använda internet och du kan inte lämna staden du bor i," sa astronomen Ekta Patel vid University of Arizona i Tucson till Live Science. Ingen kan hålla mjölkvägen på kosmisk skala och bara läsa resultatet.
En del av problemet är att större delen av en galaxmassa är osynlig. Mörk materia, ett gåtfullt ämne som inte ger något ljus av något slag, utgör cirka 85 procent av vårt Vintergatan, sade Patel. Så helt enkelt att räkna stjärnorna i vår galax kommer inte att få dig så långt.
Därför ser forskare vanligtvis på ett himmelsobjekts bana, sade Patel. Metoden är baserad på tyngdekvationerna som härleddes av Isaac Newton för mer än 300 år sedan, som säger att hastigheten och avståndet vid vilket en mindre kropp roterar runt en större är relaterad till massan hos det större objektet.
En metod, som användes i en studie 2017 publicerad i The Astrophysical Journal, är att titta på små satellitgalaxier hundratusentals ljusår bort som går runt Vintergatan precis som planeter kretsar runt en stjärna. Men det finns ett problem med dessa satellitgalaxier. "Deras banor är miljarder år långa," sade Patel, vilket innebär att de efter några korta år knappt har tagit sig och forskare inte lätt kan bestämma sin omloppshastighet.
I en studie som publicerades i juni 2018 i The Astrophysical Journal, försökte Patel och hennes kollegor en ny metod för att väga galaxen. De tittade på superdatorsimuleringar av virtuella universum, som kan reproducera många aspekter av vårt kosmos, och försökte hitta exempel på små galaxer som kretsar kring större.
Cirka 90 000 av dessa simulerade satellitgalaxer jämfördes sedan med data om nio verkliga galaxer som kretsade om Vintergatan. Teamet valde de vars orbitalegenskaper bäst matchade de verkliga satellitgalaxerna och tittade på massan på den simulerade galaxen de gick runt.
Detta gav dem en ganska bra uppskattning av vår galax sanna massa, som klockade in 960 miljarder gånger solens massa. Patel sa att hennes resultat är fint i mitten av de flesta tidigare, även om det fortfarande finns utrymme för större precision. Detta skulle troligtvis komma från Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit, som nyligen tillhandahöll extremt goda mätningar av orbitalegenskaperna hos 30 svaga dvärggalaxier som kretsar om Vintergatan. Att använda dessa data tillsammans med de kosmologiska simuleringarna för att finjustera viktmätningen är "på min to-do-lista", sa Patel.
Nyligen kombinerade NASA: s Hubble-rymdteleskop och Europeiska rymdbyråns Gaia-satellit sina observationer av kulaformade stjärnkluster, eller öar av stjärnor som kretsar kring galaxens hjärta och fann att Vintergatan väger ungefär 1,5 biljoner solmassor. Det numret, som kan vara ett av de mest exakta, kommer snart att publiceras i ett kommande nummer av The Astrophysical Journal.
Att känna till galaxens massa skulle hjälpa astronomer med många saker, sa Patel. För det första skulle astronomer kunna beräkna banor av satellitgalaxier eftersom dessa beror på Vintergatan. Tyngre galaxer har också fler satelliter som kretsar kring dem, och hittills har teleskop upptäckt cirka 50 galaxer som går runt Vintergatan. Eftersom vi inte vet exakt hur mycket galaxen väger är forskarna osäkra på exakt hur många satellitgalaxier de borde förvänta sig att hitta. Slutligen skulle mjölkvägens verkliga vikt hjälpa forskare att veta vilken andel av dess massa som är mörk materia kontra vanlig materia.
Patel hoppas att framtida studier och bättre data så småningom kommer att fastställa denna svårfångade okända.
"Jag tror att vi kommer att få ett bättre svar under de kommande 10 eller 20 åren," sa hon.
Redaktörens anmärkning: Denna berättelse publicerades ursprungligen 4 september 2018. Den uppdaterades den 7 mars 2019 klockan 13:30. E.T. att inkludera en ytterligare uppskattning av mjölkvägens massa, tagna från observationer samlade av NASA: s Hubble rymdteleskop och Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit.
