Маса Молочного Шляху — один з найважливіших параметрів нашої галактики, який можуть визначити астрономи. Проте, незважаючи на десятиліття інтенсивних зусиль, навіть найкращі оцінки маси Молочного Шляху сильно різняться. Тепер, поєднавши нові спостережні дані від місії «Гайя» (Gaia) Європейського космічного агентства (ESA) з даними від Космічного телескопа імені Габбла (NASA/ESA), астрономи виявили, що маса Молочного Шляху становить близько 1,5 трильйона сонячних мас у радіусі 129 000 світлових років від центру Галактики.
Раніше виконані оцінки маси Молочного Шляху вказували на те, що її значення коливається в межах від 500 мільярдів до 3 трильйонів мас Сонця. Така величезна невизначеність виникала, найперше, через різні методи визначення розподілу темної матерії, яка становить близько 90 % маси нашої галактики.
Уявлення художника (засновані на комп’ютерному моделюванні) про Молочний Шлях і точні позиції кулястих зоряних скупчень, які його оточують. Науковці використали визначені швидкості цих 44 скупчень для вимірювання маси нашоїгалактики. Фото з сайту www.spacetelescope.org.
«Ми просто не можемо прямо виявити темну матерію», — пояснила Лаура Воткінс (Laura Watkins) з Європейської південної обсерваторії. Вона очолювала групу науковців, які виконували нове дослідження. «Саме це призводить до нинішньої невизначеності значення маси Молочного Шляху — ви не можете точно виміряти те, чого не можете бачити!».
Зважаючи на те, що природа темної матерії досі не з’ясована, науковцям довелося скористатися зручним методом зважування Молочного Шляху, що заснований на вимірюваннях швидкості кулястих зоряних скупчень. Ці скупчення обертаються навколо спірального диска галактики на великих відстанях. [1]
«Що більша маса галактики, то швидше її скупчення рухаються під дією сили тяжіння материнської зоряної системи», — пояснив Н. Він Еванс (N. Wyn Evans) з Кембриджського університету (Великобританія). «У більшості попередніх вимірювань враховували швидкість, з якою скупчення наближається або віддаляється від Землі, тобто швидкість вздовж променя зору спостерігача. Натомість ми змогли також виміряти поперечні рухи скупчень, з яких можна розрахувати їхню повну швидкість, а отже й масу Галактики». [2]
Науковці скористалися другим виданням даних «Гайя» як основою для свого дослідження. Космічний зонд «Гайя» астрономи використовують для створення точної тривимірної карти астрономічних об’єктів у Молочному Шляху та для відстеження їхніх рухів. Другий випуск даних містить результати вимірювань положень кулястих скупчень, що лежать на відстані до 65000 світлових років від Землі.
«Кулясті зоряні скупчення містяться на великих відстанях, тому їх вважають найкращими “датчиками”, які астрономи використовують для вимірювання маси нашої галактики», — сказав Тоні Сон (Tony Sohn) з Наукового інституту Космічного телескопа (Science Telescope Science Institute, США), який керував обробкою даних від «Габбла».
Науковці об’єднали дані, отримані Космічним телескопом імені Габбла протягом десятиліття. Це дало змогу не лише долучити до дослідження слабкі й далекі кулясті скупчення, аж до 130 000 світлових років від Землі, але й точно відстежити їхні швидкості.
«Нам пощастило мати таку дивовижну комбінацію даних, — пояснив Роланд П. ван дер Марел (Roeland P. van der Marel) з Наукового інституту Космічного телескопа. «Поєднавши вимірювання “Гайя” для 34 кулястих скупчень з вимірами ще 12-и віддалених скупчень, виконаних “Габблом”, ми змогли визначити масу Молочного Шляху так, як це було б неможливо без цих двох космічних телескопів».
Дотепер незнання точної маси Молочного Шляху є проблемою для спроб відповісти на багато космологічних питань. Вміст темної матерії та її розподіл в галактиці пов’язані, по суті, з утворенням і зростанням структур у Всесвіті. Точне визначення маси Молочного Шляху дає нам чітке розуміння місця нашої галактики в космологічному контексті.
Примітки
[1] Кулясті зоряні скупчення сформувалися до виникнення спірального диска Молочного Шляху, де пізніше утворилося Сонце і Сонячна система. Великі відстані таких скупчень дають змогу астрономам відстежувати масу величезної оболонки темної матерії, що оточує нашу галактику далеко за межами спірального диска.
[2] Повна швидкість об’єкта складається з трьох рухів — радіального руху і двох інших, які характеризують поперечний рух. Проте, в астрономії найчастіше відомі лише променеві швидкості. Маючи тільки одну складову швидкості, визначення маси дуже сильно залежить від припущень щодо поперечних рухів. Тому визначення значень поперечних рухів дає змогу істотно зменшити похибки при вимірюванні маси.
За інф. з сайту www.spacetelescope.org підготував Іван Крячко
