Astronomai ir toliau bando išmatuoti Paukščių Tako masę. Jie vis sugalvoja skirtingus skaičius. Bet nėra taip, kad jiems blogai sekasi matematika. Išmatuoti kai ką tokio milžiniško kaip Pieno kelias yra sunku. Be to, mes esame joje įterpti; norint suvaržyti jo masę, reikia labai protingų manevrų.
Pieno kelio masė yra pagrindinis mokslinis klausimas, į kurį astronomai bandė atsakyti dešimtmečius. Problema ta, kad net geriausi astronomų vertinimai labai skiriasi. Sunkumų kyla ne išmatuojant pačių žvaigždžių masę. Tai kyla iš iššūkio išmatuoti tamsiąją medžiagą.
Nežinau, kas yra tamsi materija? Gerai, kad „Space Magazine“ yra čia, kad padėtų. (Jei žinote, kas tai yra, tada galite praleisti kitą skyrių.)
Privaloma „Kas yra tamsiosios medžiagos?“ Dalis
Visų pirma, hipotetinė yra tamsiosios medžiagos. Mes tikrai nežinome, kas tai yra. Bet mes žinome, kad ten yra, arba, tiksliau, mes žinome, kad kažkas yra ten.
Daiktai, kuriuos galime pamatyti ir su kuriais galime sąveikauti, yra pagaminti iš vadinamosios „baryoninės materijos“. Jį sudaro atomai ir visa tai, kas mums pažįstamas: mūsų kūnai, planetos, žvaigždės, Kim Jong-uno akiniai ir tt. baryoninė materija sudaro tik apie 10–15% visatos materijos.
Mes manome, kad tamsiosios materijos sudaro apie 85–90% visatos materijos. Jis skiriasi nuo įprasto dalyko, nes jis nesąveikauja su šviesa ir mes jo nematome. Štai kodėl ji vadinama tamsiąja materija.
Bet mes žinome, kad ten yra, nes galaktikos elgiasi taip, tarsi jos turėtų kur kas daugiau masės, nei mes galime pamatyti. Užuomina, kad tai ten, yra sunkumoje. Galaktikos turi turėti daugiau masės, taigi ir daugiau gravitacijos, nei mes galime pamatyti jų įprastoje materijoje, arba jos tiesiog išskristų. Jų masė ir sunkumas juos palaiko.
Trumpas variantas yra tas, kad dalykai tiesiog negalėjo būti tokie, kokie yra, nebent ten būtų daug daugiau masės, nei mes galime išmatuoti.
Tai tikrai sunku išmatuoti
“Tiesiog negalime tiesiogiai aptikti tamsiosios medžiagos.”
Laura Watkins, Europos pietinė observatorija
“Tiesiog negalime tiesiogiai aptikti tamsiosios medžiagos,“- aiškina Laura Watkins (Europos pietinė observatorija, Vokietija), kuri vadovavo analizei atliekančiai komandai. „Būtent tai lemia dabartinį Paukščių Tako netikrumą - negalite tiksliai išmatuoti to, ko nematote!“
Taigi, kaip mes galime išmatuoti tai, ko nematome? Astronomai užsiėmę patys įvertina tamsiosios medžiagos poveikį, o vėliau - atgalinį darbą. Tačiau net ir dedant visas įmanomas pastangas, prognozės labai skiriasi: nuo 500 milijardų kartų daugiau nei mūsų Saulės masė iki 3 trilijonų kartų didesnė už mūsų Saulės masę. Tai didžiulis neatitikimas ir tikra nerimastinga astronomijos problema. Ir tai yra dėl to, kad sunku išmatuoti visą tamsiąją medžiagą.
Naujas tyrimas, kuriam vadovauja Laura Watkins iš Europos pietų observatorijos, mano, kad jie dar artiausiai yra matavę Paukščių Tako tamsiąją medžiagą, taigi ir visą masę. Jų skaičius?
Jie sako, kad Paukščių Take yra 1,5 trilijonų kartų daugiau masės nei mūsų Saulėje, arba 1,5 trilijono saulės masių, esant 125 000 šviesmečių spinduliu nuo galaktikos centro.
Tyrimas remiasi antruoju Europos kosmoso agentūros „Gaia“ misijos duomenų išleidimu. Autoriai derino tai su stebėjimais iš Horse'o kosminio teleskopo.
Įsitraukime į tai, kaip astronomai matuoja Paukščių Tako masę.
Astronomai negali tiesiog paimti žvaigždžių pavyzdžių ir ekstrapoliuoti. Tai neveikia, nes jie negali matyti visos tamsiosios medžiagos. Taigi jie matuoja kitus dalykus. „Gaia“ misijos dėka jiems jau atlikta krūva matavimų.
Įveskite Gaia ir Globular klasterius
„Gaia“ yra ESO misija sukurti 3D Paukščių Tako žemėlapį. Tai ambicinga misija, tačiau ji davė puikių rezultatų. Gaia išmatavo maždaug milijardo žvaigždžių padėties ir radialinį greitį Paukščių Take ir Vietinėje grupėje. Tai yra maždaug vienas procentas žvaigždžių mūsų galaktikoje. Tai gali atrodyti nedaug, tačiau matavimų tikslumas taip pat yra labai svarbus, ypač kai reikia matuoti tamsiąją medžiagą.
Kai kurios iš maždaug milijardo žvaigždžių, kurias išmatavo Gaia, yra rutuliniuose spiečiuose, esančiuose netoli Paukščių Tako. Globuliniai spiegeliai yra sferinės žvaigždžių kolekcijos, iš kurių apie 150 jų skrieja Paukščių Taku. Svarbiausia, kad kuo masyvesnė galaktika, tuo greičiau rutulinių spiečių orbita skrieja. Ir Gaia davė mums tikslesnius jų greičio matavimus nei bet kada anksčiau.
“Kuo masyvesnė galaktika, tuo greičiau jos klasteriai juda pagal sunkumą.“
N. Wyn Evans, Kembridžo universitetas, JK.
“Kuo masyvesnė galaktika, tuo greičiau jos klasteriai juda pagal sunkumą“- aiškina N. Wyn Evans (Kembridžo universitetas, JK). „Daugelio ankstesnių matavimų metu buvo rastas greitis, kuriuo klasteris artėja prie žemės ar nutolsta nuo jos, tai yra greitis išilgai mūsų stebėjimo linijos. Tačiau mes taip pat sugebėjome išmatuoti klasterių judėjimą šonu, iš kurio galima apskaičiuoti bendrą greitį, taigi ir galaktikos masę.“
Hablas padeda
Kuo toliau rutulinis klasteris, tuo daugiau jie pasakoja apie Paukščių Tako mišias. Nors Gaia pateikė ypač tikslius klasterių greičio matavimus, tai buvo garbingas Hablo kosminis teleskopas, kuris matavo spiečius net 130 000 šviesmečių nuo Žemės, pridedant labai didelį tikslumą naujiems Pieno kelio masės matavimams.
“Pasauliniai klasteriai išsidėstę dideliu atstumu, todėl jie yra laikomi geriausiais atsekamųjų medžiagų astronomų naudojamais norint išmatuoti mūsų galaktikos masęSakė Tony Sohn (Kosminio teleskopo mokslo institutas, JAV), kuris vadovavo Hablo matavimams.
“Mums pasisekė, kad turime tokį puikų duomenų derinį,“- paaiškino Roeland P. van der Marel (Kosminio teleskopo mokslo institutas, JAV). „Derindami Gaia atliktus 34 rutulinių klasterių išmatavimus su 12 tolimesnių nuo Hablo klasterių, mes galime nustatyti Paukščių Tako masę tokiu būdu, kuris būtų neįmanomas be šių dviejų kosminių teleskopų.“
Kodėl tai svarbu
Taigi kas dabar?
Pieno kelio masė yra ne tik smalsumas, ji yra neatsiejama ir svarbi daug didesnių klausimų dalis. Galaktikos tamsiosios medžiagos kiekis yra susijęs su struktūrų formavimu ir augimu Visatoje.
Šis tikslesnis Paukščių Tako masės matavimas padeda mums suprasti mūsų namų galaktiką ir jos vietą kosmose.
Neblogai.
Šaltiniai:
- Tyrimo dokumentas: „Gaia DR2 Halo“ pasaulinio klasterio judesių tarpinio masinio pieno kelio įrodymai
- Pranešimas spaudai: Hablas ir Gaia tiksliai įvertina pieno kelią
