A csillagászok a Gaia asztrometriai műholdat és a Hubble űrtávcsövet használták a Tejútrendszer eddigi tömegének mérésére. Az új eredmények tömegét az Andromeda M31 galaxis szintjére tették.
A csillagászok már idegesek voltak galaxisunk súlyának bizonytalan értéke miatt, ahogy a szülők is idegesek utódaik súlya miatt. Ez érthető, mert a gyermek súlya számos fontos tényező, például egészségük és növekedésük indikátoraként szolgál. Hasonló a galaxis tömegével.
A csillaghalmazok mozgása
Laura Watkins (Űrtávcső Tudományos Intézet, USA) és munkatársai nemrégiben közzétett, az ESA által indított Gaia asztrometrikus műhold adatait, valamint a Hubble űrtávcső (Hubble) mintegy 10 éves megfigyelését követték 46 szorosan összekapcsolt nagy csillagrendszer mozgásának nyomon követésére. Ezeket a csillagászatban gömbhalmazként ismerik, és a galaxis magja körüli pályájuk segíthet meghatározni tömegét. A Tejút gravitációs ereje határozza meg ezeknek a csillaghalmazoknak a mozgását - magyarázza Wyn Evans társszerző, professzor (Cambridge-i Egyetem, Egyesült Királyság). Ha galaxisunk masszívabb, akkor a gömbös klaszterek erősebb gravitációja miatt gyorsabban mozognak. Sok korábbi mérés csak az ún radiális sebesség, t. j. a sugár irányának sebessége a Földről vagy a Föld felé. Ahogy W. Evans mondta: Meg tudtuk mérni a csillaghalmazok tangenciális sebességét is, vagyis azt a sebességet, amely merőleges a sugárra a Földtől. Ebből és a radiális sebességből levezetik a teljes térsebességet, és kiszámítható a Galaxis tömege. Csillagászok egy csoportja így meghatározta a Tejút-galaxis tömegét a Nap 1,5 billió tömegénél.
Súly mint mutató
A Tejút korongjának és annak belső és külső csarnokának relatív méreteinek rajza, forrás: www.spacetelescope.org
Galaxisunk tömege mindent befolyásol: kezdetének megértésétől kezdve a sötét anyag természetéig. Az évek során a csillagászok azt tapasztalták, hogy tömege valahol a Nap 3–3 billió tömege között van. Sok oka van egy ekkora eltérésnek. Az egyik a galaxisunk tanulmányozásának nehézsége, mert része vagyunk annak, és például a galaktikus síkban lévő por lehetetlenné teszi számunkra a távolabbi és halványabb csillagok megfigyelését. Egy másik ok az a tény, hogy ha a csillagászok olyan tárgyak pályáját követik, mint a gömbhalmazok, akkor az égen való mozgásuk mérése nagyon nehéz. A megfigyelések sok évig tartanak, amíg nem lehet megtalálni ún saját mozgás.
És Laura Watkins és munkatársai most pontosan ezt tették a Hubble programokkal: körülbelül 10 éve figyelik a csillagmozgásokat, valamint a Gaia műholdas misszió második sorozatának adatait, amely 2014 óta figyeli a csillagokat.
A sötét anyag problémája
A legnagyobb probléma azonban az, hogy a csillagászok által megfontolni kívánt ügyek nagy része nem látható. Sötét anyagban van elrejtve, nem a csillagokban. Ezenkívül a sötét anyagú galaxis glóriája akár egymillió fényévre is kiterjedhet a központjától. Még akkor is, ha a csillagászok a Galaxis magja körüli gömbhalmaz pályáját tanulmányozzák, az csak a pályáján belüli anyagmennyiséget képes meghatározni. L. Watkins tanulmányának legtávolabbi gömbhalmaza 130 000 fényévre van a magtól. Az e határon túli tömeg meghatározásához a csillagászoknak bizonyos feltételezéseket kell tenniük a Tejút körüli sötét anyag csarnokának természetéről és alakjáról. Ennek ellenére az új mérés annyira pontos, hogy segített jobban szemlélni sok más dolgot. A jövőben hasznos lenne találni néhány távoli tárgyat, amelyek nyomon követhetik a pályájukat a külső teremben - szerdától valahol 300 000 fényév körül. Watkins azt jósolja, hogy Gaia továbbra is sokkal nagyobb számú gömbhalmaz mozgását fogja meghatározni. A csillagászok így ennek és más módszereknek a segítségével finomíthatják a Tejútrendszer tömegét.
RNDr. Zdeněk Komárek, fotó ESO
Az exkluzív előfizetői tartalom eléréséhez vagy a Quark magazin nyomtatott változatának megrendeléséhez jelentkezzen be vagy regisztráljon.