Es ist keine einfache Aufgabe, die Masse der Milchstraßengalaxie zu bestimmen. Einerseits sind Beobachtungen schwierig, weil das Sonnensystem tief in der Scheibe der Galaxie selbst liegt. Gleichzeitig gibt es aber auch die Masse des Halos der dunklen Materie unserer Galaxie, die schwer zu messen ist, da sie nicht „leuchtend“ und daher für herkömmliche Nachweismethoden unsichtbar ist.
Aktuelle Schätzungen der Gesamtmasse der Galaxie basieren auf den Bewegungen von Gezeitenströmen von Gas und Kugelhaufen, die beide von der Gravitationsmasse der Galaxie beeinflusst werden. Bisher haben diese Messungen jedoch Massenschätzungen ergeben, die von einer bis zu mehreren Billionen Sonnenmassen reichen. Wie Professor Loeb dem Space Magazine per E-Mail erklärte, ist es für Astronomen von großer Bedeutung, die Masse der Milchstraße genau zu messen:
„Die Milchstraße bietet ein Labor zum Testen des kosmologischen Standardmodells. Dieses Modell sagt voraus, dass die Anzahl der Satellitengalaxien der Milchstraße empfindlich von ihrer Masse abhängt. Beim Vergleich der Vorhersagen mit der Volkszählung bekannter Satellitengalaxien ist es wichtig, die Masse der Milchstraße zu kennen. Darüber hinaus kalibriert die Gesamtmasse die Menge an unsichtbarer (dunkler) Materie und legt die Tiefe des Gravitationspotentials fest und impliziert, wie schnell sich Sterne bewegen sollten, damit sie in den intergalaktischen Raum entkommen können. “
Für ihre Studie entschieden sich Prof. Loeb und Dr. Fragione daher für einen neuartigen Ansatz, bei dem die Bewegungen von HVS modelliert wurden, um die Masse unserer Galaxie zu bestimmen. Bisher wurden in unserer Galaxie mehr als 20 HVS entdeckt, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 700 km / s fortbewegen und sich in Entfernungen von etwa 100 bis 50.000 Lichtjahren vom galaktischen Zentrum befinden.
Es wird angenommen, dass diese Sterne dank der Wechselwirkungen von Doppelsternen mit dem supermassiven Schwarzen Loch (SMBH) im Zentrum unserer Galaxie - auch bekannt als - aus dem Zentrum unserer Galaxie ausgestoßen wurden. Schütze A *. Während ihre genaue Ursache noch umstritten ist, können die Umlaufbahnen von HVS berechnet werden, da sie vollständig vom Gravitationsfeld der Galaxie bestimmt werden.
Wie sie in ihrer Studie erklärten, verwendeten die Forscher die Asymmetrie in der Radialgeschwindigkeitsverteilung der Sterne im galaktischen Lichthof, um das Gravitationspotential der Galaxie zu bestimmen. Die Geschwindigkeit dieser Halosterne hängt von der möglichen Fluchtgeschwindigkeit der HVS ab, vorausgesetzt, die Zeit, die die HVS benötigen, um eine einzelne Umlaufbahn zu absolvieren, ist kürzer als die Lebensdauer der Halosterne.
Daraus konnten sie zwischen verschiedenen Modellen für die Milchstraße und der von ihr ausgeübten Gravitationskraft unterscheiden. Durch die Übernahme der nominalen Laufzeit dieser beobachteten HVS, die auf etwa 330 Millionen Jahre berechnet wurde, was ungefähr der durchschnittlichen Lebensdauer von Halosternen entspricht, konnten sie Gravitationsschätzungen für die Milchstraße ableiten, die Schätzungen ihrer Gesamtmasse ermöglichten .
"Durch die Kalibrierung der Mindestgeschwindigkeit ungebundener Sterne stellen wir fest, dass die Milchstraßenmasse im Bereich von 1,2 bis 1,9 Billionen Sonnenmassen liegt", sagte Loeb. Diese jüngste Schätzung unterliegt zwar immer noch einer Bandbreite, ist jedoch eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren Schätzungen. Darüber hinaus stimmen diese Schätzungen mit unseren aktuellen kosmologischen Modellen überein, die versuchen, alle sichtbaren Materien im Universum sowie die Dunkle Materie und die Dunkle Energie zu berücksichtigen - das Lambda-CDM-Modell.
"Die abgeleitete Milchstraßenmasse liegt in dem Bereich, der innerhalb des kosmologischen Standardmodells erwartet wird", sagte Leob, "wo die Menge an dunkler Materie etwa fünfmal größer ist als die der gewöhnlichen (leuchtenden) Materie."
Basierend auf dieser Aufteilung kann gesagt werden, dass normale Materie in unserer Galaxie - d. H. Sterne, Planeten, Staub und Gas - zwischen 240 und 380 Milliarden Sonnenmassen ausmacht. Diese neueste Studie liefert nicht nur genauere Massenbeschränkungen für unsere Galaxie, sondern könnte uns auch dabei helfen, genau zu bestimmen, wie viele Sternensysteme es gibt. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass die Milchstraße zwischen 200 und 400 Milliarden Sterne und 100 Milliarden Planeten hat .
Darüber hinaus ist diese Studie auch für die Untersuchung der kosmischen Bildung und Evolution von Bedeutung. Durch genauere Schätzungen der Masse unserer Galaxie, die mit dem aktuellen Abbau von normaler und dunkler Materie übereinstimmen, können Kosmologen genauere Berichte darüber erstellen, wie unser Universum entstanden ist. Ein Schritt näher, um das Universum auf der größten Skala zu verstehen!
