Die Frage des Wiegens einer Galaxie ist eine astronomische Herausforderung, insbesondere wenn es sich um die Galaxie handelt, in der man lebt. Überraschenderweise schlugen Wissenschaftler mehrere Möglichkeiten zur gleichzeitigen Bestimmung der Masse der Milchstraße vor und fassten die Ergebnisse in einem aktuellen Bericht zusammen Forschung und präsentierte das beste Preis-Leistungs-Verhältnis.
Die erste Möglichkeit besteht darin, die Bewegung der Sterne in der Galaxie zu beobachten. Die meisten Sterne in der Milchstraße bewegen sich ungefähr kreisförmig um das galaktische Zentrum. Da die Schwerkraft die Kraft ist, die Sterne auf ihren Umlaufbahnen hält, können Sie die Geschwindigkeit und Entfernung des Sterns vom Zentrum verwenden, um die Masse in seiner Umlaufbahn zu bestimmen.
Nicht alle Sterne haben kreisförmige Umlaufbahnen, aber das ist in der Regel der Fall. Daher ist es für bekannte Sterne möglich, die Abhängigkeit der Geschwindigkeit vom Abstand vom Zentrum grafisch darzustellen und die sogenannte Rotationskurve zu erhalten. Messung dieser Kurve in Milchstraße und andere Galaxien waren der erste Beweis dafür, dass Galaxien eine viel größere Masse haben, als durch sichtbare Sterne erklärt werden kann. Dies führte zur Idee der Dunklen Materie.
Eines der Probleme bei der Rotationskurvenmethode besteht darin, dass wir Sterne nur bis zu einer bestimmten Entfernung messen können. Wir wissen jetzt, dass der Großteil der Masse unserer Galaxie nicht im Zentrum konzentriert ist, sondern sich nach außen in den galaktischen Halo ausbreitet. So können Wissenschaftler aus der Rotationskurve die Masse eines Halos abschätzen, aber auch die Bewegung von Kugelsternhaufen beobachten.
Kugelsternhaufen sind helle, dichte Sternhaufen. Sterne innerhalb eines Kugelsternhaufens sind durch die Schwerkraft gebunden, was dazu führt, dass sich die Sternhaufen als einzelnes Objekt durch die Galaxie bewegen. Sie befinden sich in der die Milchstraße umgebenden Kugel, daher sagen Wissenschaftler, dass die Messung ihrer Bewegung dabei hilft, die Masse des galaktischen Halos zu bestimmen.
Um den äußeren Bereich des galaktischen Halos zu vermessen, können wir die Bewegung von Begleitgalaxien wie den Magellanschen Wolken beobachten. In einer Entfernung von etwa 1,4 Millionen Lichtjahren von der Milchstraße gibt es etwa 60 kleine Galaxien. Nicht alle von ihnen umkreisen unsere Galaxie, aber viele von ihnen tun es. Da sie sich außerhalb unseres galaktischen Halos befinden, werden ihre Umlaufbewegungen durch die gesamte Masse unserer Galaxie bestimmt. Der einzige Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass das Ergebnis bei nur wenigen Dutzend Galaxien in Umlaufbahnen nicht besonders genau ist.
Alle diese Ansätze berechnen die Masse der Milchstraße basierend auf der Orbitalbewegung. Wissenschaftler sagen jedoch, dass einige Methoden nicht auf der Orbitalbewegung beruhen. Eine davon besteht darin, die Gezeiteneffekte von Zwerggalaxien zu untersuchen. In der Geschichte unserer Galaxie gab es mehrere Kugelsternhaufen und Zwerggalaxien, die der Zentralregion der Milchstraße zu nahe kamen und durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen wurden. Die Überreste dieser Galaxien bilden Sternströme wie den Sagittarius-Strom. Durch die Berechnung der Bewegung dieser Ströme können Wissenschaftler die Masse der Galaxie abschätzen.
Ein anderer Ansatz besteht darin, Sterne zu beobachten, die unsere Galaxie verlassen. Manchmal kollidiert ein Stern fast mit einem anderen Stern und erreicht so viel Geschwindigkeit, dass er unsere Galaxie verlässt. Da die Fluchtgeschwindigkeit von der Masse der Galaxie abhängt, ergibt eine statistische Schätzung der Fluchtgeschwindigkeit der Sterne die Masse der Galaxie. Schließlich betrachten Wissenschaftler die lokale Galaxiengruppe, zu der die Andromeda-Galaxie und ihre Satellitengalaxien gehören.
Jeder Ansatz hat seine eigenen Vorteile und Genauigkeitsgrade, und keiner davon ist für sich genommen zu XNUMX % wahr. Wissenschaftler haben den durchschnittlichen statistischen Wert verschiedener Methoden herangezogen und daraus den sogenannten besten Wert für die Masse unserer Galaxie abgeleitet. Es handelt sich um eine Billion Sonnenmassen, plus oder minus ein paar hundert Milliarden Sonnenmassen.
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