Kom væk fra byens lys, kig op, og du vil se et af nattehimmelsens vidundere - de lyse overskyede stjerner af stjerner, der udgør Melkevejen. Vores galaktiske hjem er stort og smukt, men der er stadig mange mysterier om det.
På trods af årtiers forsøg har astronomer for eksempel endnu ikke bestemt, hvor meget vores galakse vejer, med skøn, der spænder fra overalt mellem 700 milliarder og 2 billioner gange massen af vores sol.
At veje en galakse, især når du bor i den, er ingen let opgave. "Det er som at forsøge at tage en folketælling for den amerikanske befolkning, men du kan ikke bruge internettet, og du kan ikke forlade byen, du bor i," sagde astronom Ekta Patel fra University of Arizona i Tucson til Live Science. Ingen kan holde Mælkevejen på en kosmisk skala og bare læse resultatet.
En del af problemet er, at det meste af en galakas masse er usynlig. Mørk stof, et gåtefuldt stof, der ikke giver noget lys af nogen art, udgør omkring 85 procent af vores Mælkevej, sagde Patel. Så blot at tælle stjernerne i vores galakse kommer dig ikke meget langt.
Derfor ser forskere normalt på bane for et himmelobjekt, sagde Patel. Metoden er baseret på tyngdekvægterne afledt af Isaac Newton for mere end 300 år siden, som fortæller dig, at hastigheden og afstanden, hvormed et mindre legeme roterer omkring en større, er relateret til massen af det større objekt.
En metode, der blev brugt i en 2017-undersøgelse, der blev offentliggjort i The Astrophysical Journal, er at se på små satellitgalakser hundreder af tusinder af lysår væk, der går rundt på Mælkevejen, ligesom planeter kredser om en stjerne. Men der er et problem med disse satellitgalakser. ”Deres kredsløb er milliarder af år lange,” sagde Patel, hvilket betyder, at de efter et par korte år knap nok har bukket, og forskere kan ikke let bestemme deres orbitalhastighed.
I en undersøgelse, der blev offentliggjort i juni 2018 i The Astrophysical Journal, prøvede Patel og hendes kolleger en ny metode til at veje galaksen. De kiggede på supercomputer-simuleringer af virtuelle universer, som kan gengive mange aspekter af vores kosmos, og prøvede at finde eksempler på små galakser, der kredser om større.
Cirka 90.000 af disse simulerede satellitgalakser blev derefter sammenlignet med data om ni virkelige galakser, der kredsede om Mælkevejen. Holdet valgte dem, hvis orbitalegenskaber bedst matchede de virkelige satellitgalakser og kiggede på massen af den simulerede galakse, de gik omkring.
Dette gav dem et temmelig godt estimat af vores galakas ægte masse, der blev klokket ind på 960 milliarder gange solens masse. Patel sagde, at hendes resultat er pænt i midten af de fleste tidligere, selvom der stadig er plads til større præcision. Dette ville sandsynligvis komme fra Det europæiske rumfartsagenturs Gaia-satellit, som for nylig leverede ekstremt gode målinger af orbitalegenskaberne i 30 svage dværg galakser, der kredser om Mælkevejen. Brug af disse data sammen med de kosmologiske simuleringer til at finjustere vægtmåling er "på min opgaveliste," sagde Patel.
For nylig kombinerede NASAs Hubble-rumteleskop og Det europæiske rumfartsagenturs Gaia-satellit deres observationer af kugleformede stjerneklynger eller øer med stjerner, der kredser om galaksehjertet, og fandt, at Mælkevejen vejer cirka 1,5 billioner solmasser. Dette nummer, som måske er et af de mest nøjagtige, vil snart blive offentliggjort i en kommende udgave af The Astrophysical Journal.
At kende galaksenes masse ville hjælpe astronomer med mange ting, sagde Patel. For det første ville astronomer være i stand til bedre at beregne bane af satellitgalakser, da disse afhænger af Mælkevejens masse. Tyngre galakser har også flere satellitter, der kredser rundt om dem, og indtil videre har teleskoper fundet omkring 50 galakser, der går rundt på Mælkevejen. Da vi ikke ved nøjagtigt, hvor meget galaksen vejer, er videnskabsmænd usikre på, hvor mange satellitgalakser, de burde forvente at finde. Endelig ville Mælkevejens ægte vægt hjælpe forskere med at vide, hvor stor en del af dens masse der er mørkt stof kontra almindeligt stof.
Patel håber, at fremtidige undersøgelser og bedre data i sidste ende vil fastlægge denne undvigende ukendte.
”Jeg tror, at i de næste 10 eller 20 år vil vi have et bedre svar,” sagde hun.
Redaktørens note: Denne historie blev oprindeligt offentliggjort den 4. september 2018. Den blev opdateret den 7. marts 2019 kl. 13:30. E. T. at medtage et yderligere skøn over Mælkevejens masse taget fra observationer indsamlet af NASAs Hubble-rumteleskop og Det europæiske rumfartsagenturs Gaia-satellit.
