Перейти к содержимому

Хаббл и Гайя точно взвесили Млечный путь


В поразительном примере сотрудничества между разными астрономическими проектами измерения космического телескопа Хаббла NASA / ESA и миссии ESA Gaia были объединены, чтобы улучшить оценку массы нашей галактики Млечный путь: 1,5 триллиона солнечных масс.


Шаровые скопления, окружающие Млечный путь (рисунок художника)

Масса Млечного Пути - одно из самых фундаментальных измерений, которое астрономы могут сделать о нашем галактическом доме. Однако, несмотря на десятилетия интенсивных усилий, даже самые лучшие из имеющихся оценок массы Млечного Пути сильно расходятся. Теперь, объединив новые данные миссии Gaia Европейского космического агентства (ESA) с наблюдениями, проведенными с помощью космического телескопа Хаббла NASA / ESA , астрономы обнаружили, что Млечный путь весит около 1,5 триллиона солнечных масс в радиусе 129 000 световых лет от галактического центра.

Предыдущие оценки массы Млечного Пути составляли от 500 миллиардов до 3 триллионов масс Солнца. Эта огромная неопределённость возникла главным образом из-за различных методов измерения распределения тёмной материи, которая составляет около 90% массы галактики.

«Мы просто не можем обнаружить тёмную материю напрямую», - объясняет Лаура Уоткинс (Европейская южная обсерватория, Германия), которая руководила группой, выполняющей анализ. «Вот что ведет к нынешней неопределенности в массе Млечного Пути - нельзя точно измерить то, что не видите!»

Учитывая неуловимую природу темной материи, команде пришлось использовать умный метод для взвешивания Млечного Пути, который основывался на измерении скоростей шаровых скоплений - плотных звездных скоплений, которые вращаются вокруг спирального диска галактики на больших расстояниях [1]. ,

«Чем массивнее галактика, тем быстрее движутся ее скопления под действием силы тяжести», - объясняет Н. Вин Эванс (Кембриджский университет, Великобритания). «Большинство предыдущих измерений обнаружили скорость, с которой скопление приближается или удаляется от Земли, то есть скорость вдоль луча зрения. Однако мы также смогли измерить боковое движение скоплений, из которого можно рассчитать полную скорость и, следовательно, массу Галактики». [2]

Группа использовала второй выпуск данных Gaia в качестве основы для своего исследования. Gaia была разработана для создания точной трёхмерной карты астрономических объектов по всему Млечному пути и для отслеживания их движений. Его второй выпуск данных включает измерения шаровых скоплений на расстоянии 65 000 световых лет от Земли.

«Шаровые скопления находятся на больших расстояниях от центра Галактики, поэтому их удобно использовать для измерения массы нашей галактики», - сказал Тони Сон (Научный институт космического телескопа, США), который руководил измерениями Хаббла.

Команда объединила эти данные с беспрецедентной чувствительностью Хаббла и уже имевшимися данными. Наблюдения от Хаббла позволили добавить к исследованию слабые и отдаленные шаровые скопления на расстоянии до 130 000 световых лет от Земли. Поскольку Хаббл наблюдал за некоторыми из этих объектов в течение десятилетия, стало возможным точно измерить скорости и этих скоплений.

«Нам повезло, что мы получили такую ​​великолепную комбинацию данных», - пояснил Роланд П. ван дер Марел (Научный институт космического телескопа, США). «Объединив измерения Гайи для 34 шаровых скоплений с измерениями еще 12 удаленных скоплений от Хаббла, мы смогли определить массу Млечного пути таким образом, который был бы невозможен без этих двух космических телескопов».

До сих пор незнание точной массы Млечного Пути представляло проблему для попыток ответить на множество космологических вопросов. Содержание тёмной материи в галактике и ее распределение неразрывно связаны с образованием и ростом структур во Вселенной. Точное определение массы Млечного Пути дает нам более четкое понимание того, где находится наша галактика в космологическом контексте.

Заметки

[1] Шаровые скопления сформировались до создания спирального диска Млечного Пути, где позднее образовались наше Солнце и Солнечная система. Из-за их большого удаления от Центра Галактики, шаровые звездные скопления позволяют астрономам отслеживать массу обширной оболочки темной материи, окружающей нашу галактику далеко за пределами спирального диска.

[2] Общая скорость объекта состоит из трех движений - радиального движения плюс два, определяющих боковые движения. Однако в астрономии чаще всего доступны только лучевые скорости (относящиеся к радиальному движению). При наличии только одного компонента доступной скорости расчетные массы очень сильно зависят от предположений о боковых движениях. Следовательно, измерение боковых движений напрямую значительно уменьшает размер погрешностей для массы.

Дополнительная информация

Космический телескоп Хаббл - это проект международного сотрудничества между ЕКА и НАСА.

Спутник Gaia ЕКА был запущен в 2013 году для создания самой точной трехмерной карты из более чем одного миллиарда звезд в Млечном Пути. На данный момент миссия выпустила две партии данных: Выпуск данных Gaia 1 в 2016 году и Выпуск данных Gaia 2 в 2018 году. В ближайшие годы выйдут новые выпуски.

Исследование было представлено в статье «Доказательства Млечного Пути средней массы из движений гало шарового скопления Gaia DR2» , которая будет опубликована в «Астрофизическом журнале» .

Международная группа астрономов в этом исследовании состоит из Лауры Л. Уоткинс (Европейская южная обсерватория, Германия), Роланда П. ван дер Марела (Научный институт космического телескопа, США, и Университета Джонса Хопкинса, Центр астрофизических наук, США), Сангмо Т. Сон (Научный институт космического телескопа, США) и Н. Вин Эванс (Кембриджский университет, Великобритания).

Оригинал взят отсюда: https://www.spacetelescope.org/news/heic1905/

ЕстествоЗнание - увлекательно о науке для всех!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *