Poistu kaupunkien valoista, katso ylös ja näet yhden yötaivaan ihmeistä - Linnunradan galaksin muodostavien kirkkaiden pilvien bänditähdet. Galaktinen kotimme on laaja ja kaunis, mutta siitä on edelleen monia mysteerejä.
Esimerkiksi vuosikymmenien yritysyrityksistä huolimatta, tähtitieteilijöiden ei ole vielä määritetty tarkalleen, kuinka paljon galaksimme painoi; arviot vaihtelevat mistä tahansa välillä 700 miljardia ja 2 biljoonaa kertaa aurinkojemme massa.
Galaksin punnitseminen, varsinkin kun asut siinä, ei ole helppo tehtävä. "Se on kuin yrittäisi ottaa väestönlaskentaa Yhdysvaltain väestöstä, mutta et voi käyttää Internetiä etkä voi poistua kaupungista, jossa asut", Tucsonin Arizonan yliopiston tähtitieteilijä Ekta Patel kertoi Live Sciencelle. Kukaan ei voi kiinnittää Linnunrataa kosmisessa mittakaavassa ja vain lukea tulos.
Osa ongelmasta on, että suurin osa galaksin massasta on näkymätön. Pimeä aine, arvoituksellinen aine, joka ei anna minkäänlaista valoa, muodostaa noin 85 prosenttia Linnunradastamme, Patel sanoi. Joten yksinkertaisesti tähtiä laskemalla galaksissamme, ei päästä sinut kovin pitkälle.
Siksi tutkijat yleensä katsovat jonkin taivaankappaleen kiertorataa, Patel sanoi. Menetelmä perustuu Isaac Newtonin yli 300 vuotta sitten saamiin painovoimayhtälöihin, jotka kertovat, että nopeus ja etäisyys, jolla pienempi kappale pyörii suuremman ympärillä, on suhteessa suuremman esineen massaan.
Yksi menetelmä, jota käytettiin The Astrophysical Journal -lehdessä julkaistussa vuoden 2017 tutkimuksessa, on katsoa satojen tuhansien valovuosien päässä olevista pienistä satelliittigalakseleista, jotka kulkevat Linnunradan ympäri aivan kuin planeetat kiertävät tähdellä. Mutta näissä satelliittigalakseissa on ongelma. "Niiden kiertoradat ovat miljardeja vuosia pitkiä", Patel sanoi, tarkoittaen, että muutaman lyhyen vuoden kuluttua heillä on tuskin budjettia ja tutkijat eivät pysty helposti määrittämään kiertoradan nopeuttaan.
Astrophysical Journal -lehdessä kesäkuussa 2018 julkaistussa tutkimuksessa Patel ja hänen kollegansa kokeilivat uutta menetelmää galaksin punnitsemiseen. He tarkastelivat virtuaalisten maailmankaikkeuksien supertietokoneiden simulaatioita, jotka voivat toistaa monia kosmosemme näkökohtia, ja yrittivät löytää esimerkkejä pienistä galakseista, jotka kiertävät suurempia.
Noin 90 000 näistä simuloiduista satelliittigalakseista verrattiin sitten tietoihin yhdeksästä Linnunradan kiertoradalla olevasta todellisesta galaksista. Joukkue valitsi ne, joiden kiertoradan ominaisuudet vastasivat parhaiten todellisia satelliittigalakseja, ja katselivat niiden matkustettavan simuloidun galaksin massaa.
Tämä antoi heille melko hyvän arvion galaksiamme todellisesta massasta, jonka kellotettu oli 960 miljardia kertaa auringon massa. Patel sanoi, että hänen tuloksensa on hienosti keskellä useimpia aikaisempia, vaikka tarkkuutta on vielä varaa. Tämä tulee todennäköisesti Euroopan avaruusjärjestön Gaian satelliitista, joka antoi äskettäin erittäin hyvät mittaukset Linnunradan ympäri kiertävien 30 heikosta kääpiögalaksiosta. Tämän tiedon käyttö yhdessä kosmologisten simulaatioiden kanssa painomittauksen hienosäätöön on "tehtäväluetteloni", Patel sanoi.
Äskettäin NASA: n Hubble-avaruusteleskooppi ja Euroopan avaruusjärjestön Gaian satelliitti yhdistivät havaintonsa globaaleista tähtiryhmistä tai tähtisaareista, jotka kiertävät galaksin sydäntä, ja havaitsi, että Linnunrata painaa suunnilleen 1,5 triljoonaa aurinkoerämassaa. Tämä numero, joka voi olla yksi tarkimmista, julkaistaan pian The Astrophysical Journal -lehden tulevassa numerossa.
Galaktisen massan tunteminen auttaisi tähtitieteilijöitä monissa asioissa, Patel sanoi. Yhden osalta tähtitieteilijät pystyisivät paremmin laskemaan satelliittigalaktien kiertoradat, koska ne riippuvat Linnunradan massasta. Raskeammissa galakseissa on myös enemmän satelliitteja, jotka kiertävät niitä, ja toistaiseksi kaukoputket ovat havainneet noin 50 galaksin galaksia, jotka kiertävät Linnunradan ympäri. Koska emme tiedä tarkalleen kuinka paljon galaksi painaa, tutkijat eivät ole varmoja siitä kuinka monta satelliittigalaksia galaksien odotetaan löytävän. Lopuksi, Linnunradan todellinen paino auttaisi tutkijoita tietämään, mikä osuus sen massasta on tummaa ainetta verrattuna normaaliin aineeseen.
Patel toivoo, että tulevat tutkimukset ja paremmat tiedot lopulta selvittävät tämän vaikean tuntemattoman.
"Uskon, että seuraavan 10 tai 20 vuoden aikana meillä on parempi vastaus", hän sanoi.
Toimittajan huomautus: Tämä tarina julkaistiin alun perin 4. syyskuuta 2018. Se päivitettiin 7. maaliskuuta 2019 kello 13.30. E.T. sisällyttää siihen lisäarvio Linnunradan massasta NASA: n Hubble-avaruusteleskoopin ja Euroopan avaruusjärjestön Gaian satelliitin keräämistä havainnoista.
