คำถามเกี่ยวกับการชั่งน้ำหนักดาราจักรเป็นความท้าทายทางดาราศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็นดาราจักรที่คุณอาศัยอยู่ น่าแปลกที่นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอหลายวิธีในการหามวลของทางช้างเผือกในคราวเดียว โดยสรุปผลล่าสุด การวิจัย และนำเสนออย่างคุ้มค่าที่สุด
วิธีแรกคือการสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงดาวในดาราจักร ดาวส่วนใหญ่ในทางช้างเผือกเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบใจกลางกาแล็กซี เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่ยึดดาวไว้ในวงโคจร คุณจึงใช้ความเร็วและระยะห่างของดาวจากจุดศูนย์กลางเพื่อกำหนดมวลในวงโคจรได้
ไม่ใช่ดาวทุกดวงที่มีวงโคจรเป็นวงกลม แต่โดยปกติแล้วจะมี ดังนั้นสำหรับดาวฤกษ์ที่รู้จักจึงเป็นไปได้ที่จะวาดกราฟของการพึ่งพาความเร็วตามระยะทางจากจุดศูนย์กลางและรับเส้นโค้งการหมุน การวัดเส้นโค้งนี้ใน ทางช้างเผือก และดาราจักรอื่นๆ กลายเป็นหลักฐานแรกที่แสดงว่าดาราจักรมีมวลมากกว่าที่ดาวฤกษ์ที่มองเห็นจะอธิบายได้ สิ่งนี้นำไปสู่แนวคิดเรื่องสสารมืด
ปัญหาอย่างหนึ่งของวิธีเส้นโค้งการหมุนคือเราสามารถวัดดาวได้ในระยะหนึ่งเท่านั้น ตอนนี้เรารู้แล้วว่ามวลส่วนใหญ่ของกาแลคซีของเราไม่ได้กระจุกตัวอยู่ที่ใจกลาง แต่กระจายออกไปในฮาโลของกาแลคซี นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถประมาณมวลของรัศมีได้จากเส้นโค้งการหมุน แต่ก็สามารถสังเกตการเคลื่อนที่ของกระจุกดาวทรงกลมได้เช่นกัน
กระจุกดาวทรงกลมเป็นกลุ่มดาวที่มีความสว่างหนาแน่น ดาวฤกษ์ในกระจุกดาวทรงกลมมีพันธะกันด้วยแรงโน้มถ่วง ทำให้กระจุกดาวเคลื่อนที่ผ่านดาราจักรเป็นวัตถุชิ้นเดียว พวกมันอยู่ในทรงกลมที่ล้อมรอบทางช้างเผือก นักวิทยาศาสตร์จึงกล่าวว่าการวัดการเคลื่อนที่ของพวกมันจะช่วยวัดมวลของรัศมีดาราจักรได้
ในการวัดพื้นที่รอบนอกของรัศมีดาราจักร เราสามารถสังเกตการเคลื่อนที่ของดาราจักรข้างเคียง เช่น เมฆแมกเจลแลน ที่ระยะทางประมาณ 1,4 ล้านปีแสงจากทางช้างเผือก มีกาแล็กซีขนาดเล็กประมาณ 60 แห่ง ไม่ใช่ทั้งหมดที่โคจรรอบกาแลคซีของเรา แต่หลายคนโคจรรอบกาแลคซีของเรา เนื่องจากพวกมันอยู่นอกรัศมีดาราจักรของเรา การเคลื่อนที่ของวงโคจรจึงถูกกำหนดโดยมวลทั้งหมดของดาราจักรของเรา ข้อเสียเปรียบประการเดียวของวิธีนี้คือ มีกาแลคซีเพียงไม่กี่โหลในวงโคจร ผลลัพธ์ที่ได้จึงไม่ถูกต้องนัก
วิธีการทั้งหมดนี้คำนวณมวลของทางช้างเผือกโดยพิจารณาจากการเคลื่อนที่ในวงโคจร อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าวิธีการบางอย่างไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวงโคจร หนึ่งในนั้นคือการศึกษาผลกระทบน้ำขึ้นน้ำลงของดาราจักรแคระ ในประวัติศาสตร์ของดาราจักรของเรา มีกระจุกดาวทรงกลมและดาราจักรแคระหลายแห่งที่เข้าใกล้ใจกลางทางช้างเผือกมากเกินไปและถูกแรงไทดัลแยกออกจากกัน เศษซากของกาแล็กซีเหล่านี้ก่อตัวเป็นธารแห่งดวงดาว เช่น ธารแห่งราศีธนู โดยการคำนวณการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถประมาณมวลของดาราจักรได้
อีกวิธีหนึ่งคือการสังเกตดาวฤกษ์ที่ออกจากดาราจักรของเรา บางครั้งดาวดวงหนึ่งเกือบจะชนกับดาวดวงอื่นและมีความเร็วมากพอที่จะออกจากกาแล็กซีของเรา เนื่องจากความเร็วการหลบหนีขึ้นอยู่กับมวลของดาราจักร การประมาณค่าทางสถิติของความเร็วการหลบหนีของดาวฤกษ์จึงให้มวลของดาราจักร ในที่สุด นักวิทยาศาสตร์พิจารณากลุ่มดาราจักรในท้องถิ่น ซึ่งรวมถึงดาราจักรแอนดรอเมดาและดาราจักรบริวาร
แต่ละวิธีมีข้อดีและระดับความแม่นยำในตัวเอง และไม่มีวิธีที่จริง XNUMX% ด้วยตัวมันเอง นักวิทยาศาสตร์ใช้ค่าเฉลี่ยทางสถิติของวิธีการต่างๆ และได้มาซึ่งสิ่งที่เรียกว่าค่าที่ดีที่สุดของมวลในกาแลคซีของเรา มันคือมวลดวงอาทิตย์หนึ่งล้านล้านดวง บวกหรือลบมวลดวงอาทิตย์สองสามแสนล้านดวง
อ่าน: