Astronomi nenehno poskušajo izmeriti maso Mlečne poti in nenehno prihajajo do različnih številk. Ampak to ni, da jim ni dobro pri matematiki. Merjenje mase nekaj ogromnega, kot je Mlečna pot, je zmedeno. Poleg tega smo vanj vgrajeni; Potrebno je nekaj zelo spretnega manevriranja, da omeji svojo maso.
Masa Mlečne poti je temeljno znanstveno vprašanje, na katero astronomi poskušajo odgovoriti že desetletja. Težava je tudi v tem, da tudi najboljše ocene astronomov močno odstopajo. Težava ne izhaja iz merjenja mase samih zvezd. Izhaja iz izziva merjenja temne snovi.
Ne veste, kaj je temna snov? Ok, Space Magazine je tu, da vam pomaga. (Če veste, kaj je, potem lahko naslednji preskok preskočite.)
Obvezno "Kaj je temna zadeva?" Del
Najprej je temna snov hipotetična. V resnici ne vemo, kaj je. Vemo pa, da je tam, ali bolje da vemo, da je nekaj tam.
Stvari, s katerimi lahko vidimo in z njimi komuniciramo, so narejene iz "barionske materije". Narejena je iz atomov in vse, kar smo seznanjeni: naša telesa, planeti, zvezde, očala Kim Jong-un itd. barionska snov predstavlja le približno 10-15% materije v vesolju.
Mislimo, da temna snov predstavlja približno 85-90% snovi v vesolju. Loči se od običajne materije, ker ne vpliva na svetlobo in je ne moremo videti. Zato se imenuje temna snov.
Vemo pa, da je tam, ker se galaksije obnašajo, kot da imajo veliko večjo maso, kot jo lahko vidimo. Namig, da je tam v gravitaciji. Galaksije morajo imeti večjo maso in s tem večjo težo, kot jih lahko vidimo v njihovi običajni zadevi, ali bi le razletele. Njihova masa in gravitacija ju držita skupaj.
Kratka različica je, da stvari preprosto ne bi mogle biti takšne, kot so, če ne bi bilo veliko več mase, kot jo lahko merimo.
Težko je izmeriti
“Preprosto ne moremo zaznati temne snovi.”
Laura Watkins, Evropska južna opazovalnica
“Preprosto ne moremo zaznati temne snovi,«Razlaga Laura Watkins (Evropski južni observatorij v Nemčiji), ki je vodila skupino, ki je opravila analizo. "To je tisto, kar vodi v sedanjo negotovost v masi Mlečne poti - ne morete natančno izmeriti, česa ne vidite!“
Kako torej izmerimo nekaj, česar ne vidimo? Astronomi se ukvarjajo z merjenjem učinka temne snovi in nato delajo nazaj. Toda tudi ob vsem trudu, ki je vložen v to, se ocene divje razlikujejo, od kar 500 milijard krat večje od mase našega Sonca, pa vse do 3 bilijone večkratne mase našega Sonca. To je ogromno neskladje in resnično težaven problem v astronomiji. In to zaradi težav z merjenjem vse temne snovi.
Zdaj nova študija, ki jo je vodila Laura Watkins iz Evropskega južnega observatorija, meni, da so še najbližje merjenju temne snovi in s tem celotne mase Mlečne poti. Njihovo število?
Pravijo, da Mlečna pot vsebuje 1,5 bilijona krat večjo maso kot naše Sonce oziroma 1,5 trilijona sončnih mas v polmeru 125 000 svetlobnih let od centra galaktike.
Študija temelji na drugem objavljanju podatkov misije Gaia Evropske vesoljske agencije. Avtorja sta ga kombinirala z opazovanji iz vesoljskega teleskopa Hubble.
Dajmo si v drobovje, kako astronomi merijo maso Mlečne poti.
Astronomi ne morejo zgolj vzorčiti meritev zvezd in nato ekstrapolirati. To ne deluje, ker ne vidijo vse temne snovi. Tako merijo druge stvari. In zahvaljujoč misiji Gaia je bilo zanje že opravljenih kup meritev.
Vnesite gia in globularne grozde
Gaia je poslanstvo ESO, da ustvari 3D zemljevid Mlečne poti. To je ambiciozna misija, vendar je dala odlične rezultate. Gaia je v Mlečni poti in v lokalni skupini izmerila pozicijsko in radialno hitrost približno milijarde zvezd. To je približno en odstotek zvezd v naši galaksiji. To se morda ne sliši veliko, vendar je natančnost meritev prav tako zelo pomembna, zlasti ko gre za merjenje temne snovi.
Nekaj od približno milijarde zvezd, ki jih je Gaia izmerila, je v krogelnih grozdih, ki so blizu Mlečne poti. Kroglasti grozdi so kroglaste zbirke zvezd, okoli 150 pa jih kroži po Mlečni poti. Najpomembneje je, da bolj ko je galaksija bolj masivna, hitrejša je krogla krogle v orbito. In Gaia nam je dala natančnejše meritve njihove hitrosti kot kdajkoli prej.
“Čim bolj je galaksija bolj masivna, tem hitreje se njeni grozdi gibljejo pod potegom njene gravitacije.“
N. Wyn Evans, Univerza v Cambridgeu, Velika Britanija.
“Čim bolj je galaksija bolj masivna, tem hitreje se njeni grozdi gibljejo pod potegom njene gravitacije«Razlaga N. Wyn Evans (University of Cambridge, Velika Britanija). "Večina prejšnjih meritev je pokazala hitrost, s katero se gruča približuje Zemlji ali se ji umika, to je hitrost vzdolž naše vidne črte. Vendar smo lahko izmerili tudi bočno gibanje grozdov, iz katerega je mogoče izračunati celotno hitrost in posledično galaktično maso.“
Hubble pomaga
Čim dlje je kroglična kopica, tem več nam govorijo o masi Mlečne poti. Čeprav je Gaia zagotavljala izredno natančne meritve hitrosti grozdov, je ves čas vesoljski teleskop Hubble meril grozde v oddaljenosti 130.000 svetlobnih let od Zemlje, kar je novemu merjenju mase za Mlečno pot dodalo veliko natančnost.
“Globalni grozdi se raztezajo na veliko razdaljo, zato veljajo za najboljše sledilce, ki jih astronomi uporabljajo za merjenje mase naše galaksije«Je dejal Tony Sohn (Space Telescope Science Institute, ZDA), ki je vodil meritve Hubbleja.
“Imeli smo srečo, da imamo tako odlično kombinacijo podatkov,«Je pojasnil Roeland P. van der Marel (Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop, ZDA). "Z združitvijo Gaijevih meritev 34 krogličnih grozdov z meritvami 12 oddaljenejših grozdov od Hubbleja bi lahko priklenili maso Mlečne poti na način, ki bi bil nemogoč brez teh dveh vesoljskih teleskopov.“
Zakaj je pomembno
Torej kaj zdaj?
Masa Mlečne poti je več kot le radovednost, je bistven in pomemben del veliko večjih vprašanj. Vsebina temne snovi galaksije je povezana s tvorbo in rastjo struktur v vesolju.
Točnejše merjenje mase Mlečne poti nam pomaga razumeti našo domačo galaksijo in njeno mesto v kozmosu.
Ni slabo.
Viri:
- Raziskovalni članek: Dokazi za srednje močno mlečno pot iz Haia DR2 Halo Globular Gluster Cluster
- Sporočilo za javnost: Hubble in Gaia natančno tehtata mlečno pot
