Wie Schwer Ist die Milchstraße?

Die Milchstraße.Bild: NASA

Durch die Kombination von Daten aus dem Hubble und Gaia Weltraumteleskope, ein internationales team von Astronomen hat mit der genauesten Schätzung noch von unserer Galaxie Masse.

Von Sternen, Planeten und Asteroiden, durch schwarze Löcher und unsichtbare dunkle Materie, die unsere Galaxie ist voll gepackt mit eine Menge Sachen. Die gesamte Masse aller dieser himmlischen Sachen, aber, ist nicht etwas, was die Astronomen in der Lage gewesen, zu vereinbaren.

Die Masse der Milchstraße abgeschätzt worden zu sein, so niedrig wie 500 Milliarden Sonnenmassen (wo einer Sonnenmasse entspricht der Masse unserer Sonne) bis auf 2 bis 3 Billionen Sonnenmassen. Diese dramatische Unsicherheit hat viel zu tun mit der unterschiedlichen Ansätze, die von den Astronomen “Wiegen” unsere Galaxie, nicht zu schweigen von der Unsicherheit, verursacht durch eine eher rätselhafte variable: dunkle Materie. Diese unsichtbare, und noch hypothetische form von Materie, die für so viel wie 90 Prozent unserer Galaxis insgesamt Masse, aber da es nicht gesehen oder direkt gemessen, dunkle Materie stellt schwerwiegende Probleme für die Astronomen.

Nicht in der Lage, sich auf einen vereinbarten mass für die Milchstraße ist nicht gut. Ohne eine genaue Vorstellung davon, wie viel Masse unserer Galaxie umfasst, können Astronomen nicht ganz verstehen, wie es in Wechselwirkung mit benachbarten Galaxien oder wie seine inneren Strukturen bilden und entwickeln sich im Laufe der Zeit unter anderen wichtigen kosmologischen Fragen.

Ein internationales team von Astronomen, geleitet von Laura Watkins von der European Southern Observatory in Garching bei München, Deutschland, hat nun einen neuen Ansatz, um das Rätsel. Durch die Kombination von Daten aus zwei Weltraum-Teleskope des NASA-Hubble, European Space Agency ‘ s Gaia—die Forscher haben gemessen, dass das galaxy s in Massen, um neue Präzision. Die Ergebnisse stellen veröffentlicht werden, die in einer späteren Ausgabe der Fachzeitschrift Astrophysical Journal (pre-print), postuliert eine Gesamtmasse der Milchstraße auf 1,5 Billionen Sonnenmassen, die sich aus einigen 129,000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie.

“Wir waren überrascht, dass unser Wert fiel in der Mitte der sehr breiten Palette von vorangegangenen Schätzungen,” Watkins sagte Gizmodo. “Ein Großteil der jüngsten Studien hatten tendenziell zugunsten niedriger Werte. So war dieser Wert auf dem high-end der letzten Arbeit.”

Wie bereits erwähnt, die überwiegende Mehrheit dieser galaktischen Zeug ist dunkle Materie, rund 84 Prozent, oder fünf Sechstel der Summe, entsprechend der neuen Forschung. Die 200-Milliarden-oder-so-Sternen in der Galaxie rund 60 Milliarden Sonnenmassen oder etwa 4 Prozent der Gesamtzahl. Die restlichen 12 Prozent aus nicht-stellare material, wie Wolken aus gas, Planeten, Kometen, Asteroiden, und die stationären Fahrrad in der garage. Als für das supermassereiche schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, es wurde gemessen, etwa 4 Millionen Sonnenmassen; es ist sicherlich schwer, aber es ist ein sehr kleiner Prozentsatz der Gesamtsumme.

Im Vergleich zu anderen Galaxien ist die Milchstraße auf der schwereren Seite, wie diese Dinge gehen, aber es ist immer noch ein intermediate-mass-Galaxie.

“Für einige Kontext, der niedrigste Masse Galaxien sind etwa eine Milliarde Sonnenmassen, und die massereichsten sind rund 30 Billionen Sonnenmassen, also die Milchstraße ist am oberen Ende dieser Spanne—aber wir wussten bereits, dass,”, sagte Watkins. “Im Vergleich zu anderen Galaxien mit ähnlicher Helligkeit, die Milchstraße, Masse ist ziemlich typisch.”

Eine computer-generierte Bild der Milchstraße, mit genauen Positionen von Kugelsternhaufen (den hellen gelben Punkten) in der Umlaufbahn um ihn herum. Bild: ESA/Hubble, NASA, L. Calçada

Um rund um die dunkle-Materie-problem, Watkins’ team gemessen die Geschwindigkeiten und Bewegungen von Kugelsternhaufen—dichten und reichlich Konzentration der Sterne in der Umlaufbahn weit von dem Zentrum der Galaxie. Die kombinierte Masse und die Entfernung der Kugelsternhaufen machen Sie zu ausgezeichneten Tracer, oder Referenzpunkte für die Messung der Masse der Milchstraße. N. Wyn Evans, ein Astronom an der Universität Cambridge und co-Autor der neuen Studie, erklärt die Technik in einer ESA-Pressemitteilung:

Je massiver eine Galaxie ist, desto schneller seine Cluster bewegen sich unter der Wirkung der schwere. Die meisten bisherigen Messungen gefunden haben, die Geschwindigkeit, mit der ein cluster nähert oder zurückweichen von der Erde, das ist die Geschwindigkeit entlang unserer Sichtlinie. Allerdings waren wir in der Lage, auch die Messung der seitlichen Bewegung der Cluster, aus denen die Gesamt-Geschwindigkeit, und somit den galaktischen Masse, berechnet werden kann.

Gaia zur Verfügung gestellt-Messungen von 34 Kugelsternhaufen zu einer Entfernung von 65.000 Lichtjahre von der Erde, während die Hubble-Messungen zur Verfügung gestellt von 12 entfernten Kugelsternhaufen, der am weitesten in einer Entfernung von 130.000-Licht Jahre von der Erde. Daten von Gaia gezogen wurde von einem 22-Monats-Zeitraum, während Daten von Hubble aufgenommen wurde über einen 10-Jahres-Spanne, so dass die Astronomen sehen die Bewegungen dieser Objekte in relativ großen Zeiträumen.

In der ESA-Pressemitteilung, Studie co-Autor Roeland van der Marel, ein Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, sagte, sein team war in der Lage, “fixieren der Milchstraße, Masse in einer Weise, die unmöglich wäre, ohne diese beiden Weltraumteleskope,” so ist dies ein gutes Beispiel für Wissenschaftler, die Bündelung Ihrer Ressourcen zu produzieren, die Forschung, die sonst nicht erreichbar sein.

Watkins ist glücklich mit der neuen Technik und den Ergebnissen, aber Sie räumt ein, dass es noch Raum für Verbesserungen. Gaia, zum Beispiel, Scannen den Himmel für eine Summe von rund neun oder 10 Jahre, bevor die mission abgeschlossen ist, und diese Daten können Wissenschaftler Messen der stellaren Bewegungen genauer, und wiederum entwickeln wir ein klareres Bild der galaktischen Masse. Auch Watkins’ team verwendet nur 46 Clustern in dieser Arbeit.

“Nachdem Anträge für mehrere Objekte geben würde, eine bessere Genauigkeit,” Sie sagte Gizmodo. “Besonders bei größeren Entfernungen von der Mitte der Galaxie.”

Schließlich Watkins ist auch die Vorwegnahme der Modellierung Verbesserungen.

“Zum Beispiel haben wir angenommen, dass die dunkle-Materie-halo der Galaxie ist perfekt kugelförmig. Aber der halo möglicherweise eine andere Form—es könnte ein wenig mehr in eine Richtung als die anderen”, sagte Sie. “Wir wissen es nicht!”

Zukunft Gaia-Daten anbieten könnte, mehr Einblick in die Form des halo, die helfen, zu verfeinern, Astronomische Modelle. Für jetzt, wir müssen zufrieden sein mit der neuen Zahl von 1,5 Billionen Sonnenmassen und unsere etwas schwerer als der Durchschnitt unserer Milchstraße.

[Astrophysical Journal]

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