Чтобы было ясно, определение массы Галактики Млечный Путь не простая задача. С одной стороны, наблюдения затруднены, потому что Солнечная система лежит глубоко внутри диска самой галактики. Но в то же время существует масса ореола темной материи нашей галактики, которую трудно измерить, поскольку она не является «светящейся» и поэтому невидимой для обычных методов обнаружения.
Текущие оценки общей массы галактики основаны на движениях приливных потоков газа и шаровых скоплений, на которые влияет гравитационная масса галактики. Но пока эти измерения дали оценки массы, которые колеблются от одного до нескольких триллионов солнечных масс. Как объяснил профессор Loeb в журнале Space Magazine по электронной почте, точное измерение массы Млечного пути имеет огромное значение для астрономов:
«Млечный Путь предоставляет лабораторию для тестирования стандартной космологической модели. Эта модель предсказывает, что число спутниковых галактик Млечного Пути чувствительно зависит от его массы. Сравнивая прогнозы с переписью известных спутниковых галактик, важно знать массу Млечного Пути. Более того, общая масса калибрует количество невидимой (темной) материи и определяет глубину гравитационного потенциала, а также указывает, как быстро должны двигаться звезды, чтобы они могли уйти в межгалактическое пространство ».
Поэтому ради своего исследования проф. Лоэб и доктор Фрагионе решили использовать новый подход, который включал моделирование движений HVS для определения массы нашей галактики. На сегодняшний день в нашей галактике обнаружено более 20 HVS, которые движутся со скоростью до 700 км / с (435 миль / с) и расположены на расстоянии примерно от 100 до 50 000 световых лет от центра галактики.
Считается, что эти звезды были выброшены из центра нашей галактики благодаря взаимодействию двойных звезд со сверхмассивной черной дырой (SMBH) в центре нашей галактики - он же. Стрелец А *. Хотя их точная причина все еще является предметом обсуждения, орбиты HVS могут быть вычислены, так как они полностью определяются гравитационным полем галактики.
Как они объясняют в своем исследовании, исследователи использовали асимметрию в распределении лучевых скоростей звезд в галактическом гало для определения гравитационного потенциала галактики. Скорость этих звезд гало зависит от потенциальной скорости выхода HVS, при условии, что время, необходимое HVS для прохождения одной орбиты, короче, чем время жизни звезд гало.
Исходя из этого, они смогли различить различные модели Млечного Пути и силу гравитации, которую он оказывает. Приняв номинальное время прохождения этих наблюдаемых HVS - которое они рассчитали примерно до 330 миллионов лет, примерно столько же, сколько и среднее время жизни звезд гало - они смогли получить гравитационные оценки для Млечного Пути, что позволило оценить его общую массу. ,
«Откалибровав минимальную скорость несвязанных звезд, мы находим, что масса Млечного Пути находится в диапазоне 1,2–1,9 триллионов солнечных масс», - сказал Леб. Несмотря на то, что эта последняя оценка все еще находится в диапазоне, она является значительным улучшением по сравнению с предыдущими оценками. Более того, эти оценки соответствуют нашим нынешним космологическим моделям, которые пытаются учесть всю видимую материю во Вселенной, а также темную материю и темную энергию - модель Lambda-CDM.
«Предполагаемая масса Млечного пути находится в диапазоне, ожидаемом в рамках стандартной космологической модели, - сказал Леб, - где количество темной материи примерно в пять раз больше, чем у обычной (светящейся) материи».
Основываясь на этом распаде, можно сказать, что нормальное вещество в нашей галактике - то есть звезды, планеты, пыль и газ - насчитывает от 240 до 380 миллиардов солнечных масс. Таким образом, это последнее исследование не только обеспечивает более точные ограничения массы для нашей галактики, но также может помочь нам точно определить, сколько звездных систем существует - текущие оценки говорят, что Млечный путь имеет от 200 до 400 миллиардов звезд и 100 миллиардов планет. ,
Помимо этого, это исследование также имеет важное значение для изучения космического образования и эволюции. Размещая более точные оценки массы нашей галактики, которые соответствуют текущему распаду нормальной материи и темной материи, космологи смогут составить более точные отчеты о том, как возникла наша Вселенная. Один шаг ближе к пониманию Вселенной на величайших масштабах!
