Att vara tydlig är att bestämma massan på Vintergalaxen ingen enkel uppgift. Å ena sidan är observationer svåra eftersom solsystemet ligger djupt inom själva galaxens skiva. Men samtidigt finns också massan i vår galaxs mörka materiehalo, som är svår att mäta eftersom den inte är "lysande", och därför osynlig för konventionella detekteringsmetoder.
Nuvarande uppskattningar av galaxens totala massa baseras på rörelserna från tidvattenströmmar av gas och kulakluster, som båda påverkas av galaxens gravitationsmassa. Men hittills har dessa mätningar producerat massuppskattningar som sträcker sig från en till flera biljoner solmassor. Som professor Loeb förklarade till Space Magazine via e-post, är det viktigt för astronomer att mäta massan på Vintergatan precis:
”Vintergatan tillhandahåller ett laboratorium för att testa den kosmologiska standardmodellen. Denna modell förutspår att antalet satellitgalaxer i Vintergatan beror känsligt på dess massa. När man jämför prognoserna med folkräkningen för kända satellitgalaxer är det viktigt att veta Vintergatan. Dessutom kalibrerar den totala massan mängden osynlig (mörk) substans och sätter djupet på gravitationspotentialen och antyder hur snabbt stjärnor bör flytta för dem att fly till intergalaktiskt rymd.
För studiens skull valde därför prof. Loeb och Dr. Fragione att ta en ny metod, som involverade modellering av rörelserna från HVS för att bestämma massan i vår galax. Mer än 20 HVS har hittills upptäckts i vår galax, som går med hastigheter upp till 700 km / s (435 mi / s) och ligger på avstånd från 100 till 50 000 ljusår från det galaktiska centrumet.
Dessa stjärnor tros ha utkastats från mitten av vår galax tack vare interaktion mellan binära stjärnor med det supermassiva svarta hålet (SMBH) i mitten av vår galax - aka. Skytten A *. Även om deras exakta orsak fortfarande är föremål för debatt, kan HVS: s banor beräknas, eftersom de är helt bestämda av galaxens gravitationsfält.
Som de förklarar i sin studie, använde forskarna asymmetri i stjärnornas radiella hastighetsfördelning i den galaktiska gloria för att bestämma galaxens gravitationspotential. Hastigheten hos dessa halo-stjärnor är beroende av den potentiella utrymningshastigheten för HVS: er, förutsatt att tiden det tar för HVS: erna att fullborda en enda bana är kortare än halo stjärnornas livstid.
Från detta kunde de skilja mellan olika modeller för Vintergatan och den gravitationskraft som den utövar. Genom att anta den nominella restiden för dessa observerade HVS: er - som de beräknade till ungefär 330 miljoner år, ungefär samma som den genomsnittliga livslängden för halo stjärnor - kunde de härleda gravitationsuppskattningar för Vintergatan som möjliggjorde uppskattningar av dess totala massa .
"Genom att kalibrera minsta hastighet för obundna stjärnor finner vi att mjölkvägsmassan ligger i intervallet 1,2-1,9 biljoner solmassor," sade Loeb. Även om det fortfarande omfattas av ett intervall, är denna senaste uppskattning en betydande förbättring jämfört med tidigare uppskattningar. Dessutom är dessa uppskattningar konsekventa våra nuvarande kosmologiska modeller som försöker redogöra för all synlig materia i universum såväl som mörk materia och mörk energi - Lambda-CDM-modellen.
"Den beräknade mjölkvägsmassan ligger inom det förväntade området inom den vanliga kosmologiska modellen," sade Leob, "där mängden mörk substans är ungefär fem gånger större än för vanlig (ljus) materie."
Baserat på denna uppdelning kan man säga att normal materia i vår galax - dvs stjärnor, planeter, damm och gas - står för mellan 240 och 380 miljarder solmassor. Så inte bara ger den senaste studien mer exakta massbegränsningar för vår galax, den kan också hjälpa oss att avgöra exakt hur många stjärnsystem som finns där ute - nuvarande uppskattningar säger att Vintergatan har mellan 200 till 400 miljarder stjärnor och 100 miljarder planeter .
Utöver detta är denna studie också signifikant för studien av kosmisk bildning och evolution. Genom att placera mer exakta uppskattningar på vår galaxmassa, de som överensstämmer med den nuvarande uppdelningen av normal materia och mörk materia, kommer kosmologer att kunna konstruera mer exakta redogörelser för hur vårt universum blev. Ett steg är mer att förstå universum på den största vågen!
