Астрономите продължават да се опитват да измерват масата на Млечния път и те продължават да измислят различни числа. Но не е, че са лоши в математиката. Измерването на масата на нещо толкова огромно, колкото Млечния път е объркващо. Плюс това, ние сме вградени в него; са необходими много умни маневри, за да се ограничи масата му.
Масата на Млечния път е основен научен въпрос, на който астрономите се опитват да отговорят от десетилетия. Проблемът е, че дори най-добрите оценки на астрономите варират значително. Трудността възниква не от измерването на масата на самите звезди. Той идва от предизвикателството за измерване на тъмната материя.
Не знаете какво е тъмна материя? Добре, Space Magazine е тук, за да ви помогне. (Ако знаете какво е, тогава можете да пропуснете следващия раздел.)
Задължителното „Какво е тъмна материя?“ част
На първо място, тъмната материя е хипотетична. Всъщност не знаем какво е. Но ние знаем, че е там, или по-скоро знаем, че има нещо там.
Нещата, с които можем да видим и да си взаимодействаме, са направени от това, което се нарича "барионова материя". Направено е от атоми и това са всички неща, с които сме запознати: телата ни, планетите, звездите, очилата на Ким Чен-ун и т.н. Но барионната материя съставлява само около 10-15% от материята във Вселената.
Смятаме, че тъмната материя представлява около 85-90% от материята във Вселената. Тя е различна от обикновената материя, защото не взаимодейства със светлината и не можем да я видим. Ето защо се нарича тъмна материя
Но знаем, че е там, защото галактиките се държат така, сякаш имат много по-голяма маса, отколкото можем да видим. Намекът, че е там, е в гравитацията. Галактиките трябва да имат по-голяма маса, а оттам и повече гравитация, отколкото можем да видим в тяхната редовна материя, или те просто биха се разлетели. Тяхната маса и гравитация ги държат заедно.
Кратката версия е, че нещата просто не могат да бъдат такива, каквито са, ако нямаше много по-голяма маса, отколкото можем да измерим.
Наистина е трудно да се измери
“Просто не можем да открием директно тъмната материя.”
Лора Уоткинс, Европейска южна обсерватория
“Просто не можем да открием тъмната материя директно,“Обяснява Лора Уоткинс (Европейска южна обсерватория, Германия), която ръководи екипа, извършващ анализа. "Това е, което води до настоящата несигурност в масата на Млечния път - не можете да измерите точно това, което не можете да видите!“
И така, как да измерим нещо, което не можем да видим? Астрономите се заемат да измерват ефекта на тъмната материя и след това вид работа назад. Но дори и с всички усилия, положени в него, оценките варират диво, от 500 милиарда пъти повече от масата на нашето Слънце, до 3 трилиона пъти повече от масата на нашето Слънце. Това е огромно несъответствие и истински заяждащ проблем в астрономията. И това е заради трудността да се измери цялата тъмна материя.
Сега ново проучване, ръководено от Лора Уоткинс от Европейската южна обсерватория, смята, че те са се доближили още до измерването на тъмната материя, а оттам и на цялата маса на Млечния път. Техният брой?
Казват, че Млечният път съдържа 1,5 трилиона пъти повече маса от нашето Слънце или 1,5 трилиона слънчеви маси в радиус от 125 000 светлинни години от галактическия център.
Проучването разчита на второто съобщение на данните от мисията на Gaia на Европейската космическа агенция. Авторите го комбинираха с наблюдения от космическия телескоп Hubble.
Нека влезем в червата как астрономите измерват масата на Млечния път.
Астрономите не могат просто да вземат примерни измервания на звезди и след това да екстраполират. Това не работи, защото те не могат да видят цялата тъмна материя. Така те измерват други неща. И благодарение на мисията Гая, вече е направено множество измервания за тях.
Въведете Гая и кълбовидни клъстери
Gaia е мисията на ESO да създаде 3D карта на Млечния път. Това е амбициозна мисия, но даде страхотни резултати. Гея е измерила позиционната и радиалната скорост на около един милиард звезди в Млечния път и в Местната група. Това е около един процент от звездите в нашата галактика. Това може да не звучи много, но точността на измерванията също е много важна, особено що се отнася до измерването на тъмната материя.
Някои от приблизително един милиард звезди, които Гая измерва, са в кълбовидните клъстери, които са близо до Млечния път. Кълбовидните клъстери са сферични колекции от звезди, а около 150 от тях обикалят около Млечния път. Най-важното е, че колкото по-масивна е галактиката, толкова по-бърза е орбитата на кълбовидните клъстери. И Гая ни даде по-точни измервания на скоростта им от всякога.
“Колкото по-масивна е галактиката, толкова по-бързо нейните клъстери се движат под тегленето на нейната гравитация.“
N. Wyn Evans, University of Cambridge, UK.
“Колкото по-масивна е галактиката, толкова по-бързо нейните клъстери се движат под тегленето на нейната гравитацияОбяснява Н. Уин Евънс (Университета в Кеймбридж, Великобритания). "Повечето предишни измервания са установили скоростта, с която един клъстер се приближава или се оттегля от Земята, това е скоростта по нашата линия на зрение. Въпреки това успяхме да измерим и страничното движение на струпванията, от което може да се изчисли общата скорост и съответно галактическата маса.“
Хъбъл помага
Колкото по-далече е кълбовидният клъстер, толкова повече ни казват за масата на Млечния път. Въпреки че Гая предостави изключително точните измервания на скоростта на клъстерите, именно вековният космически телескоп Хъбъл измери клъстерите на разстояние от 130 000 светлинни години от Земята, добавяйки голяма точност към новото измерване на масата за Млечния път.
“Глобалните клъстери се простират на голямо разстояние, така че те се считат за най-добрите следовници, които астрономите използват за измерване на масата на нашата галактика- каза Тони Сон (Научен институт за космически телескопи, САЩ), който ръководи измерванията на Хъбъл.
“Имахме късмета да имаме такава страхотна комбинация от данни,”Обясни Роланд П. ван дер Марел (Научен институт за космически телескопи, САЩ). "Чрез комбиниране на измерванията на Гея от 34 кълбовидни клъстера с измервания на 12 по-отдалечени клъстера от Хъбъл, бихме могли да определим масата на Млечния път по начин, който би бил невъзможен без тези два космически телескопа.“
Защо има значение
И сега какво?
Масата на Млечния път е повече от любопитство, това е присъща и важна част от много по-големи въпроси. Съдържанието на тъмна материя на галактика е свързано с формирането и растежа на структури във Вселената.
Това по-точно измерване на масата на Млечния път ни помага да разберем нашата родна галактика и нейното място в Космоса.
Не е зле.
Източници:
- Документ за изследване: Доказателства за междинния млечен път от Haia DR2 Halo Globular Cluster Motions
- Прессъобщение: Хъбъл и Гая претеглят точно млечния път
