Selvyyden vuoksi Linnunradan galaksin massan määrittäminen ei ole yksinkertainen tehtävä. Toisaalta havainnot ovat vaikeita, koska aurinkokunta sijaitsee syvällä galaksin levyllä. Mutta samaan aikaan on myös galaksimme tumman aineen halogeenimassan massa, jota on vaikea mitata, koska se ei ole ”valoisa” ja on siksi näkymätön tavanomaisille havaitsemismenetelmille.
Nykyiset arviot galaksin kokonaismassasta perustuvat kaasun vuorovesivirran liikkeisiin ja pallomaisiin klustereihin, joihin molemmat vaikuttavat galaksin gravitaatiomassasta. Mutta toistaiseksi nämä mittaukset ovat tuottaneet massaarvioita, jotka vaihtelevat yhdestä biljoonaan biljoonaan aurinko-massaan. Kuten professori Loeb selitti Space Magazine -lehdelle sähköpostitse, Linnunradan massan tarkalla mittaamisella on suuri merkitys tähtitieteilijöille:
”Linnunrata tarjoaa laboratorion standardin kosmologisen mallin testaamiseen. Tämä malli ennustaa, että Linnunradan satelliittigalaksioiden lukumäärä riippuu herkästi sen massasta. Kun verrataan ennusteita tunnettujen satelliittigalaksejen väestölaskentaan, on välttämätöntä tietää Linnunradan massa. Lisäksi kokonaismassa kalibroi näkymättömän (tumman) aineen määrän ja asettaa hyvin painovoimapotentiaalin syvyyden ja merkitsee kuinka nopeasti tähdet tulisi liikkua, jotta he pääsevät pakoon galaktisen alueen tilaan. "
Professori Loeb ja tohtori Fragione päättivät siis tutkimuksensa vuoksi uudenlaisen lähestymistavan, joka sisälsi HVS: n liikkeiden mallintamisen galaksimme massan määrittämiseksi. Tähän mennessä galaksissamme on löydetty yli 20 HVS: ää, jotka kulkevat jopa 700 km / s (435 mi / s) nopeudella ja sijaitsevat noin 100-50 000 valovuoden etäisyydellä galaktisen keskuksesta.
Nämä tähdet uskotaan karkaistuneen galaksimme keskuksesta binaaristen tähtien vuorovaikutuksen kanssa supermassiivisen mustan aukon (SMBH) kanssa galaksissamme - eli aka. Jousimies A *. Vaikka niiden tarkka syy on edelleen keskustelun aiheena, HVS: n kiertoradat voidaan laskea, koska ne ovat täysin galaksin gravitaatiokentän määrittämiä.
Kuten he selittävät tutkimuksessaan, tutkijat käyttivät galaktisen halogeenin tähtiä säteittäisissä nopeuksien jakautumissa epäsymmetriaa galaksin gravitaatiopotentiaalin määrittämiseen. Näiden haloähteiden nopeus on riippuvainen HVS: n potentiaalisesta poistumisnopeudesta, edellyttäen että HVS: n suorittaminen yhden kiertoradan suorittamiseen on lyhyempi kuin haloähteiden elinaika.
Tästä lähtien he pystyivät erottamaan Linnunradan eri mallit ja sen käyttämän painovoiman. Hyväksymällä näiden havaittujen HVS: ien nimellismatka-aika - jonka he laskivat noin 330 miljoonaan vuoteen, suunnilleen sama kuin haloähteiden keskimääräinen käyttöikä - he pystyivät johtamaan Linnunradan gravitaatioarvioihin, jotka mahdollistivat arviot sen kokonaismassasta .
"Kalibroimalla sitoutumattomien tähtien vähimmäisnopeus, havaitsemme, että Linnunradan massa on alueella 1,2-1,9 biljoonaa aurinkopainoa", Loeb sanoi. Vaikka tämä viimeisin arvio on edelleen rajoitettu, se on merkittävä parannus aikaisempiin arvioihin verrattuna. Lisäksi nämä arviot ovat johdonmukaisia nykyisissä kosmologisissa malleissamme, jotka yrittävät ottaa huomioon kaiken universumin näkyvän aineen, samoin kuin tumman aineen ja tumman energian - Lambda-CDM-mallin.
"Päätelty Linnunradan massa on odotettavissa olevalla alueella tavanomaisessa kosmologisessa mallissa", sanoi Leob, "jossa tumman aineen määrä on noin viisi kertaa suurempi kuin tavallisen (valoisan) aineen."
Tämän erittelyn perusteella voidaan sanoa, että galaksissamme - ts. Tähtiä, planeettoja, pölyä ja kaasua - normaalin aineen osuus on 240 - 380 miljardia aurinkomassia. Joten tämän uusimman tutkimuksen avulla ei vain tarjota tarkempia massarajoituksia galaksillemme, se voi myös auttaa meitä määrittämään tarkalleen, kuinka monta tähtijärjestelmää on olemassa - nykyisten arvioiden mukaan Linnunradalla on välillä 200–400 miljardia tähteä ja 100 miljardia planeettaa .
Tämän lisäksi tämä tutkimus on merkittävä myös kosmisen muodostumisen ja evoluution tutkimukselle. Sijoittamalla tarkempia arvioita galaksidemme massaan, jotka ovat yhdenmukaisia normaalin ja tumman aineen nykyisen jakautumisen kanssa, kosmologit pystyvät rakentamaan tarkempia kertomuksia siitä, miten meidän universumimme tuli. Yksi askel ymmärtää maailmankaikkeutta suurimmalla asteikolla!
