Câu hỏi về trọng lượng của một thiên hà là một thách thức thiên văn học, đặc biệt nếu đó là thiên hà mà bạn đang sống. Đáng ngạc nhiên là các nhà khoa học đã đề xuất một số cách để xác định khối lượng của Dải Ngân hà cùng một lúc, tóm tắt các kết quả trong một báo cáo gần đây. nghiên cứu và trình bày giá trị tốt nhất.
Cách thứ nhất là quan sát chuyển động của các ngôi sao trong thiên hà. Hầu hết các ngôi sao trong Dải Ngân hà di chuyển đại khái theo một vòng tròn xung quanh trung tâm thiên hà. Vì lực hấp dẫn là lực giữ các ngôi sao trên quỹ đạo của chúng nên bạn có thể sử dụng vận tốc và khoảng cách từ tâm của ngôi sao để xác định khối lượng trên quỹ đạo của nó.
Không phải tất cả các ngôi sao đều có quỹ đạo tròn, nhưng chúng thường có. Do đó, đối với các ngôi sao đã biết, có thể vẽ đồ thị về sự phụ thuộc của vận tốc vào khoảng cách từ tâm và thu được cái gọi là đường cong quay. Phép đo đường cong này trong dải Ngân Hà và các thiên hà khác trở thành bằng chứng đầu tiên cho thấy các thiên hà có khối lượng lớn hơn nhiều so với khối lượng có thể giải thích bằng các ngôi sao nhìn thấy được. Điều này dẫn đến ý tưởng về vật chất tối.
Một trong những vấn đề với phương pháp đường cong quay là chúng ta chỉ có thể đo các ngôi sao ở một khoảng cách nhất định. Bây giờ chúng ta biết rằng hầu hết khối lượng của thiên hà của chúng ta không tập trung ở trung tâm, mà lan ra bên ngoài vào quầng thiên hà. Vì vậy, các nhà khoa học có thể ước tính khối lượng của quầng sáng từ đường cong quay, nhưng họ cũng có thể quan sát chuyển động của các cụm sao hình cầu.
Cụm sao cầu là cụm sao dày đặc sáng. Các ngôi sao bên trong một cụm sao cầu bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn, khiến các cụm di chuyển trong thiên hà như một vật thể duy nhất. Chúng ở trong khối cầu bao quanh Dải Ngân hà nên các nhà khoa học cho biết việc đo chuyển động của chúng giúp đo khối lượng của quầng thiên hà.
Để đo vùng bên ngoài của quầng thiên hà, chúng ta có thể quan sát chuyển động của các thiên hà đồng hành như Đám mây Magellan. Ở khoảng cách khoảng 1,4 triệu năm ánh sáng từ Dải Ngân hà, có khoảng 60 thiên hà nhỏ. Không phải tất cả chúng đều quay quanh thiên hà của chúng ta, nhưng nhiều trong số chúng thì có. Vì chúng ở bên ngoài quầng thiên hà của chúng ta nên chuyển động quỹ đạo của chúng được quyết định bởi toàn bộ khối lượng thiên hà của chúng ta. Hạn chế duy nhất của phương pháp này là, chỉ với vài chục thiên hà trên quỹ đạo, kết quả không đặc biệt chính xác.
Tất cả những cách tiếp cận này tính toán khối lượng của Dải Ngân hà dựa trên chuyển động quỹ đạo. Tuy nhiên, các nhà khoa học nói rằng một số phương pháp không dựa vào chuyển động quỹ đạo. Một trong số đó là nghiên cứu hiệu ứng thủy triều của các thiên hà lùn. Trong lịch sử thiên hà của chúng ta, có một số cụm sao cầu và thiên hà lùn đến quá gần khu vực trung tâm của Dải Ngân hà và bị xé nát bởi lực thủy triều. Tàn dư của những thiên hà này tạo thành các dòng sao như dòng Nhân Mã. Bằng cách tính toán chuyển động của các dòng này, các nhà khoa học có thể ước tính khối lượng của thiên hà.
Một cách tiếp cận khác là quan sát các ngôi sao rời khỏi thiên hà của chúng ta. Đôi khi một ngôi sao gần như va chạm với một ngôi sao khác và đạt đủ tốc độ để rời khỏi thiên hà của chúng ta. Vì vận tốc thoát phụ thuộc vào khối lượng của thiên hà, ước tính thống kê về vận tốc thoát của các ngôi sao sẽ cho biết khối lượng của thiên hà. Cuối cùng, các nhà khoa học xem xét nhóm thiên hà địa phương, bao gồm thiên hà Andromeda và các thiên hà vệ tinh của nó.
Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và mức độ chính xác riêng, và không có phương pháp nào là đúng %. Các nhà khoa học đã lấy giá trị thống kê trung bình của các phương pháp khác nhau và rút ra cái có thể gọi là giá trị tốt nhất của khối lượng thiên hà của chúng ta. Nó là một nghìn tỷ khối lượng mặt trời, cộng hoặc trừ vài trăm tỷ khối lượng mặt trời.
Đọc thêm: