Астрономы выяснили массу Млечного Пути: в галактике меньше темной материи, чем считалось

Ученые измерили массу нашей галактики, рассчитав, насколько тяжело из нее убежать.

Чтобы определить свою массу нужно просто встать на весы и посмотреть, какое число они покажут. Такие числа показывают массу любого объекта на Земле исходя из ее гравитации. То есть масса тела человека на другой планете, где гравитация будет выше или ниже, конечно же будет отличаться. Но все немного сложнее при определении массы галактик. Авторы нового исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, измерили массу Млечного Пути с помощью расчета того, насколько тяжело покинуть ее гравитационное поле, пишет Universe Today.

Измерить массу Земли используя ее гравитацию не так просто. Дело в том, что наша планета не является идеальной сферой и идеально однородной массой, поэтому ее гравитационное притяжение незначительно отличается по всей планете. Но тем не менее, если положить на весы что-то массой в 1 кг, то вес, который будет показан, будет соответствовать весу 1 кг в гравитационном поле Земли. И таким способом можно получить значение массы нашей планеты.

Но как можно определить массу нашей галактики? Например, нужно оценить количество звезд в галактике и их массу. После этого нужно оценить массу всего межзвездного газа и пыли. А после этого еще нужно хотя бы примерно оценить количество темной материи. Это достаточно сложный метод измерения массы Млечного Пути.

Другой метод оценки массы нашей галактики состоит в том, что нужно оценить изменение в скорости движения звезд в зависимости от расстояния от центра Млечного Пути. Это называется кривая вращения и измерения показывают, что Млечный Путь имеет массу от 600 млрд до 1 трлн масс Солнца. Такой большой разрыв в показателях массы говорит о том, насколько сложно измерить массу нашей галактики.

Авторы исследования предложили новый метод, который помогает лучше оценить массу Млечного Пути. Ученые предлагают использовать скорость убегания звезд в нашей галактике. Если звезда движется достаточно быстро, она может преодолеть силу гравитации Млечного Пути и улететь в межгалактическое пространство. Известно, что для того, что чтобы звезда убежала из галактики, ее минимальная скорость должна зависеть от массы Млечного Пути. Поэтому если измерить эту скорость, то можно получить значение массы.

Но астрономам известны лишь очень мало звезд, которым удалось покинуть пределы нашей галактики, а этого недостаточно, чтобы получить точное представление о массе Млечного Пути. Поэтому ученые использовали статистическое распределение скоростей звезд, которое измерил космический телескоп Gaia.

Этот метод измерения массы можно сравнить с измерением массы Луны с помощью небольшого количества лунной пыли. Если стоять на Луне и подбрасывать вверх пыль, то частицы, которые двигались медленнее, окажутся выше, чем более быстрые частицы пыли. Если измерить скорость и положение частиц, то статистическая связь между скоростью и высотой покажет, насколько сильно гравитация Луны притягивает к себе эти частицы. И таким образом можно определить массу Луны.

Звезды в Млечном Пути можно сравнить с такими частицами пыли, которые двигаются в гравитационном поле нашей галактики. Ученые использовали скорость и положение миллиардов звезд, чтобы оценить скорость убегания на разных расстояниях от центра Млечного Пути. В результате они выяснили, что масса нашей галактики составляет 640 млрд масс Солнца. Если это значение является верным, то это значит, что в Млечном Пути немного меньше темной материи, чем считали ученые.