A csillagászok folyamatosan próbálják megmérni a Tejút tömegét, és különböző számokkal állnak elő. De nem az, hogy rosszul érzik magukat. Valami olyan hatalmas tömeg mérése, mint a Tejút, zavaró. Ráadásul beágyazva vagyunk ebbe; nagyon okos manőverezés szükséges a tömeg korlátozásához.
A Tejút tömege alapvető tudományos kérdés, amelyet a csillagászok évtizedek óta próbálnak megválaszolni. A probléma az, hogy még a csillagászok legjobb becslései is vadul különböznek. A nehézséget nem a csillagok tömegének mérése okozza. A sötét anyag mérésének kihívásából származik.
Nem tudom, mi a sötét anyag? Oké, a Space Magazine itt van, hogy segítsen. (Ha tudja, mi ez, akkor kihagyhatja a következő részt.)
Kötelező „Mi a sötét anyag?” Rész
Először is, a sötét anyag hipotetikus. Nem igazán tudjuk, mi az. De tudjuk, hogy ott van, vagy inkább tudjuk, hogy van valami ott.
A dolgok, amelyekkel láthatjuk és amelyekkel kölcsönhatásba léphetnek, az úgynevezett „baryonic anyag” -ból készülnek. Atomokból készültek, és mindezek a dolgok, amelyekkel ismerünk: testünk, bolygók, csillagok, Kim Jong-un szemüvegai stb. a baryon anyag az univerzum anyagának csak körülbelül 10-15% -át teszi ki.
Úgy gondoljuk, hogy a sötét anyag az univerzum anyagának kb. 85-90% -át teszi ki. Ez különbözik a rendes anyagtól, mivel nem kölcsönhatásba lép a fénygel, és mi nem látjuk. Ezért nevezik sötét anyagnak.
De tudjuk, hogy ott van, mert a galaxisok úgy viselkednek, mintha tömegük nagyobb, mint láthatjuk. A tipp, hogy ott van, a gravitációban van. A galaxisoknak nagyobb tömegűnek és ennélfogva nagyobb gravitációnak kell lennie, mint amit láthatunk szokásos anyagukban, vagy csak szétszórnának. Tömegük és gravitációjuk együtt tartja őket.
A rövid változat az, hogy a dolgok egyszerűen nem lehetnek olyanok, amilyenek, kivéve, ha sokkal nagyobb tömeg lenne, mint amennyit meg tudunk mérni.
Nagyon nehéz mérni
“Csak nem tudjuk közvetlenül észlelni a sötét anyagot.”
Laura Watkins, az Európai Déli Obszervatórium
“Csak nem tudjuk közvetlenül észlelni a sötét anyagot,”Magyarázza Laura Watkins (Európai Déli Megfigyelő Intézet, Németország), aki az elemzést végző csoportot vezette. „Ez vezet a jelenlegi bizonytalansághoz a Tejút tömegében - nem tudja pontosan mérni, amit nem lát!“
Tehát hogyan lehet megmérni valamit, amit nem látunk? A csillagászok elfoglalják magukat a sötét anyag hatásának mérésével, majd hátrafelé. De még a rá tett erőfeszítések ellenére is a becslések vadul változnak, a Napunk tömegének 500 milliárdszorosától a Napunk trilliószorosaig. Ez egy hatalmas eltérés és egy valódi háborgó probléma a csillagászatban. És az a sötét anyag mérésének nehézsége miatt.
Most egy új tanulmány, amelyet Laura Watkins vezet az Európai Déli Megfigyelő Intézetből, úgy gondolja, hogy még közelebb álltak a Tejút sötét anyagának, és így a teljes tömegének méréséhez. A számuk?
Azt mondják, hogy a Tejút 1,5 trilliószor annyi tömeget tartalmaz, mint a Nap, vagy 1,5 trillió napenergiát tartalmaz, a galaktikus központjától számított 125 000 fényév sugarú körzetében.
A tanulmány az Európai Űrügynökség Gaia missziójának második adataira támaszkodik. A szerzők ezt a Hhoble Horse-űrtávcső megfigyeléseivel kombinálták.
Nézzük bele, hogy a csillagászok miként mérik a Tejút tömegét.
A csillagászok nemcsak a csillagokból mérhetnek, majd extrapolálhatnak. Ez nem működik, mert nem látják az összes sötét anyagot. Tehát más dolgokat mérnek. És a Gaia missziónak köszönhetően egy csomó mérést elvégeztek számukra.
Lépjen be a Gaia és a Globular Clusterekbe
A Gaia az ESO küldetése, hogy elkészítse a Tejút 3D-s térképét. Ambiciózus küldetés, de kiváló eredményeket hozott. Gaia körülbelül egy milliárd csillag helyzet- és sugársebességét mérte a Tejútban és a Helyi Csoportban. Ez a csillagok körülbelül egy százaléka a galaxisunkban. Lehet, hogy nem tűnik túl soknak, de a mérések pontossága is nagyon fontos, különösen, ha a sötét anyagot mérjük.
A Gaia által mért körülbelül egy milliárd csillag közül néhány a Tejút közelében elhelyezkedő gömbös csoportokban található. A földgömb klaszterek gömb alakú csillaggyűjtemények, amelyek közül körülbelül 150 a Tejút körül kering. A legfontosabb, hogy minél tömegebb a galaxis, annál gyorsabb a gömbös klaszterek pályája. És Gaia minden eddiginél pontosabb méréseket adott nekünk a sebességükről.
“Minél tömegebb egy galaxis, annál gyorsabban mozog klaszterei gravitációs képessége alatt.“
N. Wyn Evans, a Cambridge-i Egyetem, Egyesült Királyság.
“Minél tömegebb egy galaxis, annál gyorsabban mozog klaszterei gravitációs képessége alatt”Magyarázza N. Wyn Evans (Cambridge-i Egyetem, Egyesült Királyság). „A legtöbb korábbi mérés során felfedezték azt a sebességet, amellyel egy klaszter közeledik vagy távozik a Földtől, azaz a látóvonal mentén levő sebesség. Ugyanakkor meg tudtuk mérni a klaszterek oldalirányú mozgását is, amelyből a teljes sebesség és ennek következtében a galaktikus tömeg kiszámítható.“
A Hubble segít
Minél távolabb vannak a gömbös klaszter, annál többet mondnak nekünk a Tejút tömegéről. Noha a Gaia biztosította a klaszterek rendkívül pontos sebességmérését, a tiszteletreméltó Hubble Űrtávcső mérte a klasztereket a Földtől 130 000 fényév távolságra, nagy pontosságot adva a Tejút új tömegmérésének.
“A globális klaszterek nagy távolságra terjednek ki, ezért úgy tekintik őket, hogy a csillagászok a legjobb nyomkövetőket használják galaxisunk tömegének mérésére”- mondta Tony Sohn (Űrtávcső Tudományos Intézet, USA), aki a Hubble-méréseket vezette.
“Szerencséseknek voltunk, hogy ilyen nagyszerű adatkombinációt kaptunk,”Magyarázta Roeland P. van der Marel (Űrtávcső tudományos intézet, USA). „Ha Gaia 34 gömbös klaszterének méréseit a Hubbletól 12 távolabbi klaszter mérésével kombináljuk, úgy meghatározhatjuk a Tejút tömegét, amely lehetetlen lenne e két űrteleszkóp nélkül.“
Miért számít?
Akkor most mi legyen?
A Tejút tömege nem csupán kíváncsiság, hanem egy lényeges és fontos része a sokkal nagyobb kérdéseknek. A galaxis sötét anyagtartalma kapcsolódik az univerzumban levő struktúrák kialakulásához és növekedéséhez.
A Tejút tömegének pontosabb mérése segít megérteni otthoni galaxisunkat és helyét a kozmoszban.
Nem rossz.
Forrás:
- Kutatási cikk: Bizonyítások a közép-tömeg tejút számára a Gaia DR2 Halo Globular Cluster-mozdulatokból
- Sajtóközlemény: Hubble és Gaia pontosan súlyozza a Tejútot
