Przejdź do głównej zawartości

Ile waży Droga Mleczna? Dochodzenie Hubble’a i Gai

Żyjemy w gigantycznym mieście gwiazd. Nasza galaktyka Drogi Mlecznej zawiera około 200 mld gwiazd. Ale to jedynie odsłonięty wierzchołek góry lodowej. Droga Mleczna jest otoczona przez ogromne ilości nieznanej materii zwanej ciemną materią, która jest niewidoczna, ponieważ nie uwalnia żadnego promieniowania. 


Nie możemy umieścić całej Drogi Mlecznej na szali wagi, ale astronomowie byli w stanie wymyślić jeden z najdokładniejszych pomiarów masy naszej galaktyki, używając Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz satelity Gaia.

Zgodnie z najnowszymi pomiarami Droga Mleczna waży około 1,5 kwintyliona mas Słońca. Zaledwie kilka procent tego składa się z ok. 200 mld gwiazd w Drodze Mlecznej, włącznie z centralną supermasywną czarną dziurą o masie 4 mln Słońc. Większość pozostałej masy zamknięta jest w ciemnej materii, niewidzialnej i tajemniczej substancji, która działa jak rusztowanie w całym Wszechświecie i utrzymuje gwiazdy w ich galaktykach.

Wcześniejsze badania sprzed kilku dekad wykorzystały różnorodne techniki obserwacyjne, które pozwoliły oszacować masę Galaktyki w zakresie od 500 miliardów do 3 kwintylionów Słońc. Ulepszony pomiar znajduje się blisko środka tego zakresu.

„Chcemy dokładniej poznać masę Drogi Mlecznej, abyśmy mogli umieścić ją w kosmologicznym kontekście i porównać ją do symulacji galaktyk w ewoluującym Wszechświecie. Brak znajomości dokładnej masy Drogi Mlecznej stanowi problem dla wielu kosmologicznych pytań” – powiedział Roeland van der Marel z STScI.

Nowe oszacowania masy stawiają Galaktykę na lepszej pozycji w porównaniu do innych galaktyk we Wszechświecie. Najlżejsze galaktyki mają około miliarda mas Słońca, a najcięższe są 30 000 razy masywniejsze.

Astronomowie wykorzystali Hubble’a i Gaję do trójwymiarowego pomiaru ruchu gromad kulistych – izolowanych sferycznych wysp, z których każda zawiera setki tysięcy gwiazd i krąży wokół centrum naszej galaktyki.

Chociaż nie możemy tego zobaczyć, ciemna materia jest dominującą formą materii we Wszechświecie i można ją zważyć dzięki jej wpływowi na widoczne obiekty, takie jak gromady kuliste. Im bardziej masywna jest galaktyka, tym szybciej gromady kuliste poruszają się pod wpływem jej grawitacji. Większość poprzednich pomiarów była wykonywana wzdłuż linii pola widzenia gromad kulistych, więc astronomowie znają prędkość, z jaką gromady kuliste zbliżają się do Ziemi bądź od niej oddalają. Jednak Hubble i Gaia rejestrują boczny ruch gromad kulistych, z których można obliczyć bardziej rzetelną prędkość (a zatem przyspieszenie grawitacyjne).

Obserwacje Hubble’a i Gaia uzupełniają się. Gaia została zaprojektowana wyłącznie w celu stworzenia dokładnej, trójwymiarowej mapy obiektów astronomicznych w całej Drodze Mlecznej i śledzenie ich ruchów. Wykonano dokładne pomiary całego nieba, w tym wielu gromad kulistych. Hubble ma mniejsze pole widzenia, ale może mierzyć słabe gwiazdy a tym samym dotrzeć do dalszych gromad. Nowe badanie powiększyło pomiary Gai dla 34 gromad kulistych w odległości do 65 000 lat świetlnych, z pomiarami Hubble’a 12 gromad w odległości do 130 000 lat świetlnych, dzięki obrazom wykonanym na przestrzeni 10 lat.

Kiedy pomiary Gai i Hubble’a zostaną połączone, astronomowie będą mogli oszacować masę Drogi Mlecznej na odległość blisko miliona lat świetlnych od Ziemi.

„Z symulacji kosmologicznych wiemy, jak powinien wyglądać rozkład masy w galaktykach, abyśmy mogli obliczyć, jak dokładna jest ta ekstrapolacja dla Drogi Mlecznej” – powiedziała Laura Watkins z ESO i główna autorka badań Hubble'a i Gai. Obliczenia te, oparte na dokładnych pomiarach ruchu gromady kulistej z Gai i Hubble’a umożliwiły badaczom określenie masy całej Drogi Mlecznej.

Najwcześniejsi gospodarze Drogi Mlecznej, gromady kuliste, zawierają najstarsze znane gwiazdy, sięgające kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu, wydarzeniu, które stworzyło Wszechświat. Powstały one przed uformowaniem się spiralnej konstrukcji Drogi Mlecznej, gdzie znajduje się nasze Słońce i Układ Słoneczny.

„Ze względu na duże odległości, gromady kuliste są jednymi z najlepszych wskaźników, za pomocą których astronomowie muszą zmierzyć masę ogromnej otoczki ciemnej materii, która otacza naszą galaktykę daleko poza spiralny dysk gwiazd” – powiedział Tony Sohn z STScI, który kierował pomiarami Hubble'a.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…