Astronomi stalno pokušavaju izmjeriti masu Mliječnog puta i stalno dolaze s različitim brojevima. Ali nije da su loše u matematici. Mjerenje mase nečeg ogromnog koliko Mliječni put zbunjuje. Osim toga, mi smo ugrađeni u nju; potrebni su neki vrlo pametni manevri da ograniče svoju masu.
Masa Mliječnog puta osnovno je znanstveno pitanje na koje astronomi već desetljećima pokušavaju odgovoriti. Problem je u tome što čak i najbolje procjene astronoma jako variraju. Poteškoća ne proizlazi iz mjerenja mase samih zvijezda. Potječe iz izazova mjerenja tamne materije.
Ne znate što je tamna tvar? Ok, Space Magazine je tu da vam pomogne. (Ako znate što je, onda možete preskočiti sljedeći odjeljak.)
Obavezna "Što je tamna stvar?" Dio
Prije svega, tamna je materija hipotetička. Mi zapravo ne znamo što je to. Ali znamo da je tamo, ili bolje da znamo da je nešto tamo.
Stvari s kojima možemo vidjeti i s kojima komuniciramo napravljene su od onoga što se naziva "barionska materija". Napravljeno je od atoma i to su sve stvari po kojima smo upoznati: naša tijela, planete, zvijezde, naočale Kim Jong-una itd. Ali barionska tvar čini samo oko 10-15% materije u svemiru.
Mislimo da tamna tvar čini oko 85-90% materije u svemiru. Razlikuje se od uobičajene materije jer nema interakcije sa svjetlošću i ne možemo je vidjeti. Zbog toga se zove tamna materija.
Ali znamo da je tamo jer se galaksije ponašaju kao da imaju više mase nego što možemo vidjeti. Savjet da je tamo u gravitaciji. Galaksije moraju imati veću masu, a samim tim i veću gravitaciju, što možemo vidjeti u njihovoj redovnoj materiji, ili bi se jednostavno razdvojile. Njihova masa i gravitacija drže ih zajedno.
Kratka verzija glasi da stvari jednostavno ne bi mogle biti ovakve kakve jesu, osim ako nije bilo puno veće mase nego što možemo izmjeriti.
To je zaista teško izmjeriti
“Jednostavno ne možemo izravno otkriti tamnu tvar.”
Laura Watkins, Europska opservatorija za jug
“Jednostavno ne možemo izravno otkriti tamnu materiju,“Objašnjava Laura Watkins (Europska opservatorija za jug, Njemačka), koja je vodila tim koji je vršio analizu. „To je ono što dovodi do sadašnje nesigurnosti u masi Mliječnog puta - ne možete precizno izmjeriti ono što ne možete vidjeti!“
Pa kako mjeriti nešto što ne možemo vidjeti? Astronomi su zauzeti mjerenjem učinka tamne materije, a zatim vrše posao unatrag. Ali čak i uz sav uloženi trud, procjene se jako razlikuju, čak od 500 milijardi puta veće od mase našeg Sunca, do 3 trilijuna puta veće od mase našeg Sunca. To je ogromna razlika, a pravi nagonski problem u astronomiji. I to zbog poteškoća u izmjerivanju sve tamne materije.
Sada nova studija koju je vodila Laura Watkins iz Europskog opservatorija za jug smatra da su se oni još najviše približili mjerenju tamne materije, a samim tim i cijele mase, Mliječnog puta. Njihov broj?
Kažu da Mliječni put sadrži 1,5 trilijuna puta veću masu od našeg Sunca, odnosno 1,5 trilijuna solarnih masa, u krugu od 125 000 svjetlosnih godina od centra galaktike.
Studija se oslanja na drugo objavljivanje podataka misije Gaia Europske svemirske agencije. Autori su ga kombinirali s opažanjima s radnog konja Hubble svemirskim teleskopom.
Idemo u crijeva kako astronomi mjere masu Mliječnog puta
Astronomi ne mogu jednostavno uzeti uzorke mjerenja zvijezda i zatim ekstrapolirati. To ne funkcionira jer ne mogu vidjeti svu tamnu materiju. Dakle, oni mjere druge stvari. A zahvaljujući misiji Gaia, za njih je već učinjeno gomila mjerenja.
Unesite Gaia i Globularni klasteri
Gaia je misija ESO-a za stvaranje 3D karte Mliječnog puta. To je ambiciozna misija, ali je dala sjajne rezultate. Gaia je izmjerila pozicijsku i radijalnu brzinu od oko milijardu zvijezda u Mliječnom putu i u Lokalnoj grupi. To je oko jedan posto zvijezda u našoj galaksiji. To možda ne zvuči puno, ali točnost mjerenja je također vrlo važna, posebno kad je riječ o mjerenju tamne materije.
Neke od otprilike milijardu zvijezda koje je Gaia izmjerila nalaze se u kuglastim nakupinama koje su blizu Mliječnog puta. Kuglične nakupine su sferne zbirke zvijezda, a oko 150 ih kruži oko Mliječnog puta. Ono što je najvažnije, masivnija je galaksija, brže je orbita globularnih klastera. A Gaia nam je dala preciznija mjerenja njihove brzine nego ikad prije.
“Što je galaksija masivnija, to će se brzi njeni grozdovi kretati ispod sile svoje gravitacije.“
N. Wyn Evans, University of Cambridge, Velika Britanija.
“Što je galaksija masivnija, to će se brzi njeni grozdovi kretati ispod sile svoje gravitacije“Objašnjava N. Wyn Evans (University of Cambridge, Velika Britanija). „Većina prethodnih mjerenja otkrila je brzinu kojom se grozd približava ili povlači sa Zemlje, to je brzina duž naše linije vida. Međutim, uspjeli smo izmjeriti i bočno gibanje klastera, iz koje se može izračunati ukupna brzina, a samim tim i galaktička masa.“
Hubble pomaže
Što se više udaljuje kuglasta skupina, to nam više govore o masi Mliječnog puta. Iako je Gaia pružala krajnje precizna mjerenja brzina klastera, upravo je časni svemirski teleskop Hubble mjerio klastere na udaljenosti od 130.000 svjetlosnih godina od Zemlje, dodajući veliku mjeru točnosti novom mjerenju mase za Mliječni put.
“Globalni se grozdovi protežu na veliku udaljenost, pa ih se smatra najboljim tragačima koje astronomi koriste za mjerenje mase naše galaksije"Rekao je Tony Sohn (Svemirski institut za svemirski teleskop), koji je vodio mjerenja Hubblea.
“Imali smo sreću što imamo tako sjajnu kombinaciju podataka,Objasnio je Roeland P. van der Marel (Svemirski institut za svemirski teleskop, SAD). „Kombinacijom Gejevih mjerenja 34 kuglične nakupine i mjerenja 12 udaljenijih klastera od Hubblea, mogli bismo zabiti masu Mliječnog puta na način koji bi bio nemoguć bez ova dva svemirska teleskopa.“
Zašto je to važno
Pa što sad?
Masa Mliječnog puta više je od samo znatiželje, to je suštinski i važan dio puno većih pitanja. Sadržaj tamne materije galaksije povezan je s formiranjem i rastom struktura u Svemiru.
Ovo preciznije mjerenje mase Mliječnog puta pomaže nam da razumijemo našu kućnu galaksiju i njeno mjesto u kosmosu.
Nije loše.
Izvori:
- Istraživački rad: Dokazi za mliječni put srednjeg mase iz Haia DR2 Halo Globular Gluster Cluster
- Priopćenje za javnost: Hubble i Gaia precizno masiraju mliječni put
