Kaoge linnatuledest, vaadake üles ja näete ühte öötaeva imet - Linnutee galaktikat moodustavate tähtede eredaid häguseid ribasid. Meie galaktiline kodu on avar ja ilus, kuid selle kohta jääb palju saladusi.
Näiteks, vaatamata aastakümnete pikkustele katsetele, ei ole astronoomid veel täpselt kindlaks teinud, kui palju meie galaktika kaalub, hinnanguliselt vahemikus 700–2 triljonit korda suurem meie päikese mass.
Galaktika kaalumine, eriti kui te selles elate, pole lihtne ülesanne. "See on nagu proovida võtta USA rahvastiku loendust, kuid te ei saa Internetti kasutada ja te ei saa lahkuda linnast, kus elate," rääkis Tucsoni Arizona ülikooli astronoom Ekta Patel Live Science'ile. Keegi ei saa Linnuteed kosmilisel skaalal kleepida ja tulemus lihtsalt välja lugeda.
Osaliselt on probleem selles, et suurem osa galaktika massist on nähtamatu. Patel ütles, et tume aine, mõistatuslik aine, mis ei eralda mingisugust valgust, moodustab meie Linnuteest umbes 85 protsenti. Nii et lihtsalt tähtede loendamine meie galaktikas ei jõua teid väga kaugele.
Seetõttu vaatavad teadlased tavaliselt mõne taevaobjekti orbiiti, ütles Patel. Meetod põhineb Isaac Newtoni enam kui 300 aastat tagasi tuletatud gravitatsioonivõrranditel, mis ütlevad teile, et kiirus ja vahemaa, mille võrra väiksem keha pöörleb suurema ümber, on seotud suurema objekti massiga.
Üks meetod, mida kasutati 2017. aastal ajakirjas The Astrophysical Journal avaldatud uuringus, on sadade tuhandete valgusaastate kaugusel asuvate väikeste satelliitgalaktika galaktikate vaatlemine, mis käivad ümber Linnutee just siis, kui planeedid tiirlevad tähe ümber. Kuid nendes satelliitgalaktikates on probleem. "Nende orbiidid on miljardeid aastaid pikad," sõnas Patel, mis tähendab, et mõne lühikese aasta pärast on neil vaevu punutud ja teadlased ei suuda nende orbitaalkiirust hõlpsalt kindlaks teha.
2018. aasta juunis ajakirjas Astrophysical Journal avaldatud uuringus proovisid Patel ja tema kolleegid uut meetodit galaktika kaalumiseks. Nad vaatasid virtuaalsete universumite superarvuti simulatsioone, mis võivad reprodutseerida meie kosmose paljusid aspekte, ja püüdsid leida näiteid väikestest galaktikatest, mis tiirlevad suurematest.
Seejärel võrreldi umbes 90 000 neist simuleeritud satelliitgalaktikast üheksa Linnutee tiirlevate tõeliste galaktikate andmetega. Meeskond valis välja need, kelle orbitaalomadused vastasid kõige lähemal tõelistele satelliitgalaktikatele, ja vaatas simuleeritud galaktika massi, mille ümber nad käisid.
See andis neile päris hea hinnangu meie galaktika tegelikust massist, mis oli kella 960 miljardit korda suurem kui Päikese mass. Patel ütles, et tema tulemus on kenasti enamiku varasemate keskel, ehkki suurema täpsuse saavutamiseks on veel ruumi. Tõenäoliselt pärineb see Euroopa Kosmoseagentuuri Gaia satelliidilt, mis hiljuti andis Linnuteel tiirlevate 30 nõrga kääbusgalaktika orbiidiomaduste eriti häid mõõtmisi. Nende andmete kasutamine koos kosmoloogiliste simulatsioonidega kehakaalu mõõtmise täpsustamiseks on "minu ülesandeloendis", ütles Patel.
Hiljuti ühendasid NASA Hubble'i kosmoseteleskoop ja Euroopa Kosmoseagentuuri Gaia satelliit oma tähelepanekud ümmarguste tähtede klastrite või galaktika südant tiirlevate tähtede saarte kohta ja leidsid, et Linnutee kaalub umbes 1,5 triljonit päikesemassi. See number, mis võib olla üks täpsemaid, avaldatakse peatselt The Astrophysical Journali tulevases numbris.
Galaktika massi tundmine aitaks astronoomidel paljuski astuda, ütles Patel. Ühe jaoks suudaksid astronoomid satelliidiga galaktikate orbiite paremini välja arvutada, kuna need sõltuvad Linnutee massist. Raskematel galaktikatel on ka rohkem neid tiirlevaid satelliite ja seni on teleskoobid märganud umbes 50 Linnutee ümber liikuvat galaktikat. Kuna me ei tea täpselt, kui palju galaktika kaalub, pole teadlased täpselt kindlad, kui palju satelliitgalaktikaid nad peaksid leidma. Lõpuks aitaks Linnutee tõeline kaal teadlastel teada saada, kui suur osa selle massist moodustab tumeda aine ja tavalise aine.
Patel loodab, et edasised uuringud ja paremad andmed viivad selle raskesti tundmatu lõpuks alles.
"Arvan, et järgmise 10 või 20 aasta jooksul on meil parem vastus," sõnas naine.
Toimetaja märkus: see lugu avaldati algselt 4. septembril 2018. Seda värskendati 7. märtsil 2019 kell 13.30. E.T. lisada veel Linnutee massi hinnang, mis on saadud NASA Hubble'i kosmoseteleskoobi ja Euroopa Kosmoseagentuuri satelliidi Gaia kogutud vaatlustest.
