Masywny problem: masa Drogi Mlecznej

masa Drogi Mlecznej
Budowa Drogi Mlecznej Źródło: Wikipedia

To z pewnością wyzwanie galaktycznych rozmiarów, ale Gwendolyn Eadie zbliża się do odpowiedzi na pytanie, które zdefiniowało początki jej kariery w astrofizyce: jaka jest masa Drogi Mlecznej?

Aktualnie obowiązująca krótka odpowiedź to: 7 x 10^11 mas Słońca. Czyli mówiąc językiem niematematycznym – to masa Słońca pomnożona jakieś 700 miliardów razy. Masa Słońca to 2 (i trzydzieści zer) kilogramów, czyli 330 000 razy więcej niż masa Ziemi.

„A przecież nasza galaktyka nie jest największą we Wszechświecie,” mówi Eadie.

Pomiar masy naszej galaktyki, jak i każdej innej galaktyki, to wyjątkowo trudne zadanie. Na galaktykę wszak składają się nie tylko gwiazdy, planety, księżyce, gaz pył i inne obiekty, lecz także spore ilości ciemnej materii, tajemniczej i niewidocznej formy materii, która wciąż nie jest w pełni poznana i nie została bezpośrednio zaobserwowana. Astronomowie i kosmologowie obserwują obecność ciemnej materii poprzez jej wpływ grawitacyjny na obiekty, które obserwują.

Eadie, doktorantka z zakresu fizyki i astronomii na Uniwersytecie McMaster zajmuje się badaniem masy Drogi Mlecznej i zawartej w niej ciemnej materii od początku studiów magisterskich. Do swoich badań wykorzystuje prędkości i położenie gromad kulistych krążących wokół Drogi Mlecznej.

Orbity gromad kulistych uzależnione są od wpływu grawitacyjnego galaktyki, który z kolei zależy m.in. od ogromnych ilości ciemnej materii. Nowością opracowaną w ramach prac prowadzonych przez Eadie jest technika wykorzystywania prędkości gromad kulistych.

Całkowita prędkość gromady kulistej musi być mierzona w dwóch kierunkach: prędkość radialna (prędkość wzdłuż linii patrzenia) oraz prędkość transwersalna (prędkość przesuwania się po niebie). Niestety naukowcy jak dotąd nie zmierzyli prędkości transwersalnych wszystkich gromad kulistych w pobliżu Drogi Mlecznej.

Niemniej jednak Eadie opracowała metodę wykorzystania prędkości znanych tylko częściowo wraz z prędkościami, które zostały w pełni określone, do oszacowania masy galaktyki. Owa metoda pozwala także na szacowanie masy zawartej w dowolnym promieniu od środka galaktyki, wraz z niepewnościami pomiarowymi, co pozwala na łatwe porównanie jej wyników z uzyskanymi we wcześniejszych badaniach.

Eadie wraz ze swoim promotorem, prof. Williamem Harrisem, opublikowała artykuł opisujący najnowsze wyniki badań, w których to ciemna materia i widzialna materia mają różny rozkład w przestrzeni. Artykuł został złożony do publikacji w periodyku Astrophysical Journal, a Eadie w dniu wczorajszym przestawiła swoje wyniki w ramach konferencji Kandyjskiego Towarzystwa Astronomicznego w Winnipeg.

Źródło: McMaster University