At være klar er bestemmelse af massen af Mælkevejen Galaxy ingen enkel opgave. På den ene side er observationer vanskelige, fordi solsystemet ligger dybt inde i selve galaksen. Men på samme tid er der også massen af vores galakas mørke stof-glorie, som er vanskelig at måle, da den ikke er "lysende", og derfor usynlig for konventionelle påvisningsmetoder.
De nuværende skøn over galaksens samlede masse er baseret på bevægelserne fra tidevandstrømmer af gas og kugleformede klynger, som begge er påvirket af galakas gravitationsmasse. Men indtil videre har disse målinger frembragt massestimeringer, der spænder fra en til flere billioner solmasser. Som professor Loeb forklarede til Space Magazine via e-mail, er det præcist at måle massen af Mælkevejen af stor betydning for astronomer:
”Mælkevejen leverer et laboratorium til test af den kosmologiske standardmodel. Denne model forudsiger, at antallet af satellitgalakser på Mælkevejen afhænger følsomt af dens masse. Når man sammenligner forudsigelserne med folketællingen for kendte satellitgalakser, er det vigtigt at kende Mælkeveimassen. Derudover kalibrerer den samlede masse mængden af usynlig (mørkt) stof og indstiller dybden af tyngdekraften godt og indikerer, hvor hurtigt skal stjerner bevæge sig for at flygte til intergalaktisk rum.
Af hensyn til deres undersøgelse valgte professor Loeb og Dr. Fragione derfor at tage en ny tilgang, der involverede modellering af bevægelserne fra HVS'er for at bestemme massen af vores galakse. Mere end 20 HVS'er er blevet opdaget inden for vores galakse indtil videre, der kører med hastigheder på op til 700 km / s (435 mi / s) og er placeret i afstande fra ca. 100 til 50.000 lysår fra det galaktiske centrum.
Det antages, at disse stjerner er blevet kastet ud fra midten af vores galakse takket være interaktion mellem binære stjerner og det supermassive sorte hul (SMBH) i midten af vores galakse - aka. Skytten A *. Selv om deres nøjagtige årsag stadig er genstand for debat, kan banerne af HVS'er beregnes, da de helt bestemmes af galaxiets tyngdefelt.
Som de forklarer i deres undersøgelse, anvendte forskerne asymmetrien i den radiale hastighedsfordeling af stjerner i den galaktiske glorie til at bestemme galakas tyngdekraftpotentiale. Hastigheden for disse halo-stjerner er afhængig af den potentielle flugthastighed for HVS'er, forudsat at den tid, det tager for HVS'erne at fuldføre en enkelt bane, er kortere end halo-stjernenes levetid.
Fra dette var de i stand til at skelne mellem forskellige modeller for Mælkevejen og den tyngdekraft, den udøver. Ved at vedtage den nominelle rejsetid for disse observerede HVS'er - som de beregnet til ca. 330 millioner år, omtrent som den gennemsnitlige levetid for halostjerner - var de i stand til at udlede gravitationsestimater for Mælkevejen, som muliggjorde beregninger af dens samlede masse .
”Ved at kalibrere minimumshastigheden for ubundne stjerner finder vi, at Mælkeveimassen ligger i området 1,2-1,9 billioner solmasser,” sagde Loeb. Selv om det stadig er underlagt en rækkevidde, er dette seneste skøn en betydelig forbedring i forhold til tidligere skøn. Hvad mere er, disse estimater er i overensstemmelse med vores nuværende kosmologiske modeller, der forsøger at redegøre for alt synligt stof i universet såvel som mørkt stof og mørk energi - Lambda-CDM-modellen.
"Den udledte mælkevejsmasse er inden for det forventede inden for den standard kosmologiske model," sagde Leob, "hvor mængden af mørkt stof er omkring fem gange større end almindeligt (lysende) stof."
Baseret på denne sammenbrud kan det siges, at normal stof i vores galakse - dvs. stjerner, planeter, støv og gas - tegner sig for mellem 240 og 380 milliarder solmasser. Så ikke kun giver denne seneste undersøgelse mere præcise massebegrænsninger for vores galakse, det kan også hjælpe os med at bestemme nøjagtigt, hvor mange stjernesystemer der er derude - nuværende skøn siger, at Mælkevejen har mellem 200 til 400 milliarder stjerner og 100 milliarder planeter .
Ud over det er denne undersøgelse også vigtig for studiet af kosmisk dannelse og evolution. Ved at placere mere præcise skøn over vores galakas masse, dem, der er i overensstemmelse med den aktuelle fordeling af normal stof og mørk stof, vil kosmologer være i stand til at konstruere mere nøjagtige beretninger om, hvordan vores univers blev til. Et skridt er tættere på at forstå universet på den største skala!
