Питання зваження галактики – це астрономічний виклик, особливо якщо це галактика, в якій ви живете. Як не дивно, вчені запропонували одразу декілька способів визначити масу Чумацького Шляху, підсумували результати у нещодавньому дослідженні та представили найкраще значення.
Перший спосіб полягає у спостереженні за рухом зірок у галактиці. Більшість зірок Чумацького Шляху рухаються приблизно по колу навколо галактичного центру. Оскільки гравітація – це сила, що утримує зорі на їхній орбіті, можна використати швидкість зорі та відстань від центру, щоб визначити масу на її орбіті.
Не всі зорі мають колові орбіти, але зазвичай це саме так. Тому для відомих зірок можна побудувати графік залежності швидкості від відстані від центру та отримати так звану криву обертання. Вимірювання цієї кривої у Чумацькому Шляху та інших галактиках стали першим доказом того, що галактики мають набагато більшу масу, ніж можна пояснити видимими зірками. Це призвело до ідеї темної матерії.
Одна з проблем методу кривих обертання полягає в тому, що ми можемо вимірювати зорі лише до певної відстані. Тепер ми знаємо, що більша частина маси нашої галактики не зосереджена в центрі, а скоріше поширюється назовні в галактичне гало. Тож вчені можуть оцінити масу гало за кривою обертання, але також можуть спостерігати за рухом кулястих зоряних скупчень.
Кулясті скупчення – це яскраві щільні скупчення зір. Зорі всередині кулястого скупчення гравітаційно пов’язані, через що скупчення рухаються по галактиці як єдиний об’єкт. Вони знаходяться у сфері, що оточує Чумацький Шлях, тому вчені говорять, що вимірювання їхнього руху допомагає виміряти масу галактичного гало.
Щоб виміряти зовнішню область галактичного гало, ми можемо спостерігати за рухом галактик-супутників, таких як Магелланові Хмари. На відстані близько 1,4 млн світлових років від Чумацького Шляху є близько 60 малих галактик. Не всі вони обертаються навколо нашої галактики, але багато з них – так. Оскільки вони знаходяться за межами нашого галактичного гало, їхні орбітальні рухи визначаються всією масою нашої галактики. Єдиний недолік цього підходу полягає в тому, що, маючи лише кілька десятків галактик на орбітах, результат не є особливо точним.
Всі ці підходи обчислюють масу Чумацького Шляху на основі орбітального руху. Проте вчені говорять, що деякі методи не покладаються на орбітальний рух. Один з них полягає у вивченні приливних ефектів карликових галактик. В історії нашої галактики є кілька кулястих скупчень і карликових галактик, які підійшли надто близько до центральної області Чумацького Шляху і були розірвані на частини приливними силами. Залишки цих галактик утворюють зоряні потоки, такі як потік Стрільця. Обчислюючи рух цих потоків, вчені можуть оцінити масу галактики.
Інший підхід полягає у спостереженні за зірками, що залишають нашу галактику. Іноді зоря майже зіштовхується з іншою зіркою і набирає достатньої швидкості, щоб покинути нашу галактику. Оскільки швидкість втечі залежить від маси галактики, статистична оцінка швидкості втечі зірок дає масу галактики. Нарешті, вчені розглядають локальну групу галактик, в яку входить галактика Андромеди та її галактики-супутники.
Кожен з підходів має свої переваги та рівні точності, і жоден з них сам по собі не є стовідсотковою істиною. Вчені взяли середнє статистичне значення різних методів і вивели те, що можна назвати найкращим значенням маси нашої галактики. Воно становить трильйон сонячних мас, плюс-мінус кілька сотень мільярдів сонячних мас.
Читайте також: