Pojdite stran od mestnih luči, poglejte navzgor in videli boste eno od čudes nočnega neba - svetle motne zvezde, ki sestavljajo galaksijo Mlečna pot. Naš galaktični dom je ogromen in lep, vendar ostaja veliko skrivnosti o njem.
Na primer, kljub desetletjem poskusov astronomi še niso natančno določili, koliko tehta naša galaksija, pri čemer se ocene gibljejo od kjer koli med 700 milijardami in 2 trilijonikrat večjo maso našega sonca.
Tehtanje galaksije, zlasti ko živite v njej, ni lahka naloga. "To je tako, kot da bi poskusili opraviti popis prebivalstva ZDA, vendar ne morete uporabljati interneta in ne morete zapustiti mesta, v katerem živite," je za Live Science povedal astronom Ekta Patel z univerze Arizona v Tucsonu. Nihče ne more nalepiti Mlečne poti v kozmičnem merilu in samo prebrati rezultat.
Del težave je, da je večina mase galaksije nevidna. Temna snov, enigmatična snov, ki ne oddaja nobene svetlobe, predstavlja približno 85 odstotkov naše Mlečne poti, je dejal Patel. Zato preprosto štetje zvezd v naši galaksiji ne bo prišlo zelo daleč.
Zato raziskovalci običajno gledajo v orbito kakega nebesnega predmeta, je dejal Patel. Metoda temelji na enačbah gravitacije, ki jih je Isaac Newton pridobil pred več kot 300 leti, ki povedo, da sta hitrost in razdalja, pri kateri se manjše telo vrti okoli večjega, povezana z maso večjega predmeta.
Ena izmed metod, uporabljena v raziskavi iz leta 2017, objavljeni v reviji The Astrophysical Journal, je pregled majhnih satelitskih galaksij, oddaljenih sto tisoč svetlobnih let, ki gredo okoli Mlečne poti ravno tako, kot planeti krožijo okoli zvezde. Toda s temi satelitskimi galaksijami je težava. "Njihove orbite so dolge več milijard let," je dejal Patel, kar pomeni, da se bodo po nekaj kratkih letih komajda prevrnili in raziskovalci ne morejo enostavno določiti njihove orbitalne hitrosti.
V študiji, objavljeni junija 2018 v reviji The Astrophysical Journal, sta Patel in njeni sodelavci preizkusili novo metodo za tehtanje galaksije. Ogledali so si superračunalniške simulacije virtualnih vesoljev, ki lahko reproducirajo številne vidike našega kozmosa, in poskušali najti primere majhnih galaksij, ki krožijo po večjih.
Približno 90.000 teh simuliranih satelitskih galaksij so nato primerjali s podatki o devetih pravih galaksijah, ki krožijo po Mlečni poti. Ekipa je izbrala tiste, katerih orbitalne lastnosti so se najbolj ujemale s pravimi satelitskimi galaksijami in si ogledale maso simulirane galaksije, ki so jo obiskale.
Tako so dobili precej dobro oceno resnične mase naše galaksije, ki je dosegla 960 milijard krat večjo maso sonca. Patel je dejala, da je njen rezultat lepo sredi večine prejšnjih, čeprav še vedno obstaja prostor za večjo natančnost. To bi verjetno prišlo iz satelita Gaia Evropske vesoljske agencije, ki je pred kratkim opravil izredno dobre meritve orbitalnih lastnosti 30 šibkih pritlikavih galaksij, ki krožijo po Mlečni poti. Uporaba teh podatkov, skupaj s kozmološkimi simulacijami za natančno nastavitev merjenja teže, je "na mojem opravilu", je dejal Patel.
Pred kratkim sta NASA-jev vesoljski teleskop Hubble in satelit Gaia Evropske vesoljske agencije združila svoja opažanja kroglastih zvezdnih grozdov ali otokov zvezd, ki krožijo po srcu galaksije, in ugotovila, da Mlečna pot tehta približno 1,5 trilijona sončnih mas. Ta številka, ki je morda ena najbolj natančnih, bo kmalu objavljena v prihodnji številki revije The Astrophysical Journal.
Patel je dejal, da bo poznavanje mase galaksije pomagalo astronomom pri mnogih stvareh. Prvič, astronomi bi lahko bolje izračunali orbite satelitskih galaksij, saj so te odvisne od mase Mlečne poti. Težje galaksije imajo tudi več satelitov, ki krožijo okoli njih, in doslej so teleskopi opazili približno 50 galaksij, ki se gibljejo okoli Mlečne poti. Ker ne vemo natančno, koliko tehta galaksija, znanstveniki ne vedo natančno, koliko satelitskih galaksij naj bi pričakali. Končno bi resnična teža Mlečne poti pomagala raziskovalcem vedeti, kakšen delež njene mase je temna snov v primerjavi z navadno snovjo.
Patel upa, da bodo prihodnje študije in boljši podatki sčasoma zajezili to nedostopno neznanko.
"Mislim, da bomo v naslednjih 10 ali 20 letih imeli boljši odgovor," je dejala.
Opomba urednika: Ta zgodba je bila prvotno objavljena 4. septembra 2018. Posodobljena je bila 7. marca 2019 ob 13:30. E.T. da vključimo dodatno oceno mase Mlečne poti, dobljeno iz opazovanj, ki so jih zbrali NASA-in vesoljski teleskop Hubble in satelit Gaia Evropske vesoljske agencije.
