Отойдите от городских огней, посмотрите вверх, и вы увидите одно из чудес ночного неба - яркие облачные полосы звезд, которые составляют галактику Млечный путь. Наш галактический дом огромен и красив, но о нем осталось много загадок.
Например, несмотря на десятилетия попыток, астрономам еще предстоит точно определить, сколько весит наша галактика, по оценкам, от 700 до 2 триллионов раз больше массы нашего Солнца.
Взвешивание галактики, особенно когда вы живете в ней, не легкая задача. «Это все равно, что пытаться провести перепись населения США, но вы не можете пользоваться Интернетом и не можете покинуть город, в котором живете», - сказала в прямом эфире астроном Экта Патель из Университета Аризоны в Тусоне. Никто не может придерживаться Млечного Пути в космическом масштабе и просто зачитать результат.
Часть проблемы в том, что большая часть массы галактики невидима. Темная материя, загадочное вещество, которое не испускает никакого света, составляет около 85 процентов нашего Млечного Пути, сказал Патель. Так что простой подсчет звезд в нашей галактике не унесет вас далеко.
Поэтому исследователи обычно смотрят на орбиту какого-то небесного объекта, сказал Патель. Метод основан на уравнениях гравитации, полученных Исааком Ньютоном более 300 лет назад, которые говорят вам, что скорость и расстояние, на котором меньшее тело вращается вокруг большего, связано с массой более крупного объекта.
Один из методов, использованный в исследовании 2017 года, опубликованном в «Астрофизическом журнале», заключается в том, чтобы посмотреть на небольшие спутниковые галактики на расстоянии сотен тысяч световых лет, которые проходят вокруг Млечного пути так же, как планеты вращаются вокруг звезды. Но есть проблема с этими спутниковыми галактиками. «Их орбиты имеют миллиарды лет», - сказал Патель, имея в виду, что через несколько коротких лет они едва сдвинутся с места, и исследователи не смогут легко определить их орбитальную скорость.
В исследовании, опубликованном в июне 2018 года в «Астрофизическом журнале», Патель и ее коллеги попробовали новый метод взвешивания галактики. Они рассмотрели суперкомпьютерное моделирование виртуальных вселенных, которые могут воспроизводить многие аспекты нашего космоса, и попытались найти примеры маленьких галактик, которые вращаются вокруг более крупных.
Приблизительно 90 000 из этих смоделированных спутниковых галактик были затем сравнены с данными о девяти реальных галактиках, вращающихся вокруг Млечного Пути. Команда выбрала те, чьи орбитальные свойства наиболее соответствовали реальным спутниковым галактикам, и посмотрели на массу моделируемой галактики, которую они обошли.
Это дало им довольно хорошую оценку истинной массы нашей галактики, которая в 960 миллиардов раз больше массы Солнца. Патель сказала, что ее результат в середине большинства предыдущих, хотя еще есть место для большей точности. Это, вероятно, будет получено со спутника Gaia Европейского космического агентства, который недавно предоставил чрезвычайно хорошие измерения орбитальных свойств 30 слабых карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути. Использование этих данных вместе с космологическим моделированием для точной настройки измерения веса "в моем списке дел", сказал Патель.
Недавно космический телескоп НАСА имени Хаббла и спутник Gaia Европейского космического агентства объединили свои наблюдения шаровых звездных скоплений или островков звезд, которые вращаются вокруг сердца галактики, и обнаружили, что Млечный путь весит примерно 1,5 триллиона солнечных масс. Это число, которое может быть одним из самых точных, скоро будет опубликовано в следующем номере "Астрофизического журнала".
Патель сказал, что знание массы галактики поможет астрономам во многих вещах. С одной стороны, астрономы смогут лучше рассчитать орбиты спутниковых галактик, поскольку они зависят от массы Млечного Пути. Более тяжелые галактики также имеют больше спутников, вращающихся вокруг них, и до сих пор телескопы обнаружили около 50 галактик, проходящих вокруг Млечного Пути. Поскольку мы не знаем точно, сколько весит галактика, ученые не уверены точно, сколько спутниковых галактик они должны ожидать найти. Наконец, истинный вес Млечного Пути поможет исследователям узнать, какая доля его массы составляет темная материя по сравнению с обычной материей.
Патель надеется, что будущие исследования и более точные данные в конечном итоге выявят этого неуловимого неизвестного.
«Я думаю, что в ближайшие 10 или 20 лет у нас будет лучший ответ», - сказала она.
Примечание редактора: эта история была первоначально опубликована 4 сентября 2018 года. Она была обновлена 7 марта 2019 года в 13:30. Инопланетянин включить дополнительную оценку массы Млечного пути, взятую из наблюдений, полученных космическим телескопом Хаббла НАСА и спутником Gaia Европейского космического агентства.
