Masa Căii Lactee este mult mai mică decât am crezut

Cât de masivă este galaxia Calea Lactee? Este o întrebare ușor de pus, dar greu de răspuns. Imaginează-ți că există o singură celulă în corpul tău care încearcă să-ți determine masa totală și îți vei face o idee cât de dificil poate fi. În ciuda provocărilor, un nou studiu a calculat masa exactă a galaxiei noastre și este mai mică decât am crezut.

O modalitate de a determina masa unei galaxii este să privim ceea ce este cunoscut sub numele ei Curba de rotație. Măsurarea vitezei stelelor dintr-o galaxie față de distanța lor față de centrul galaxiei. Viteza cu care se rotește o stea este proporțională cu cantitatea de masă pe orbită, așa că din curba de rotație a unei galaxii puteți atribui o funcție de masă fiecărei raze și puteți obține o idee bună despre masa ei totală. Am măsurat curbele de rotație ale multor galaxii din apropiere, cum ar fi Andromeda, așa că cunoaștem masele multor galaxii destul de precis.

Dar, din moment ce ne aflăm în Calea Lactee însăși, nu avem o vedere grozavă a stelelor din întreaga galaxie. Spre centrul galaxiei, există mult gaz și praf Nici măcar nu pot vedea stelele din partea îndepărtată. Deci, în schimb, am măsurat curba de spin folosind hidrogen neutru, care emite lumină slabă cu o lungime de undă de aproximativ 21 de centimetri. Acestea nu sunt la fel de precise ca măsurătorile stelare, dar ne oferă o idee aproximativă despre masa galaxiei noastre. Ne-am uitat, de asemenea, la mișcările clusterelor globulare care orbitează în haloul Căii Lactee. Din aceste observații, cea mai bună estimare a masei Căii Lactee este de aproximativ un trilion de mase solare, plus sau minus.

Acest nou studiu se bazează pe a treia lansare de date de la sonda spațială Gaia. Conține pozițiile a peste 1,8 miliarde de stele și mișcările a peste 1,5 miliarde de stele. Deși aceasta este doar o fracțiune din cele 100-400 de miliarde de stele estimate din galaxia noastră, este un număr suficient de mare pentru a calcula o curbă de rotație precisă. Și exact asta a făcut echipa. Curba de rotație rezultată este atât de precisă încât echipa a reușit să identifice ceea ce este cunoscut sub numele de scufundarea lui Kepler. Aceasta este regiunea exterioară a Căii Lactee unde vitezele stelare încep să scadă aproximativ conform legilor lui Kepler, deoarece aproape toată masa galactică este mai aproape de centrul galactic.

Dip-ul lui Kepler permite echipei să stabilească o limită superioară clară a masei Căii Lactee. Ceea ce au găsit a fost surprinzător. Cea mai potrivită pentru datele lor este că masa este de aproximativ 200 de miliarde de mase solare, ceea ce reprezintă o cincime din estimările anterioare. Limita superioară absolută a masei pentru Calea Lactee este de 540 de miliarde, ceea ce înseamnă că masa Căii Lactee este cel puțin jumătate din masa pe care am crezut-o. Având în vedere cantitatea de materie normală cunoscută din galaxie, aceasta înseamnă că Calea Lactee conține mult mai puțină materie întunecată decât am crezut.

referinţă: Jiao, Youngjun și colab.Detectarea declinului Keplerian în curba de rotație a Căii Lactee„. arXiv preprint arXiv:2309.00048 (2023).