Gli astronomi continuano a provare a misurare la massa della Via Lattea e continuano a trovare numeri diversi. Ma non è che siano cattivi in matematica. Misurare la massa di qualcosa di così enorme come la Via Lattea è fonte di confusione. Inoltre, siamo integrati in esso; ci vogliono delle manovre molto intelligenti per limitare la sua massa.
La massa della Via Lattea è una questione scientifica fondamentale alla quale gli astronomi hanno cercato di rispondere per decenni. Il problema è che anche le migliori stime degli astronomi variano notevolmente. La difficoltà non deriva dalla misurazione della massa delle stelle stesse. Viene dalla sfida di misurare la materia oscura.
Non sai cos'è la materia oscura? Ok, Space Magazine è qui per aiutarti. (Se sai di cosa si tratta, puoi saltare la sezione successiva.)
L'obbligo "Che cos'è la materia oscura?" Parte
Prima di tutto, la materia oscura è ipotetica. Non sappiamo davvero di cosa si tratti. Ma sappiamo che è lì, o meglio sappiamo che c'è qualcosa.
Le cose che possiamo vedere e interagire sono fatte di quella che viene chiamata "materia barionica". È fatta di atomi ed è tutto ciò che conosciamo: i nostri corpi, i pianeti, le stelle, gli occhiali di Kim Jong-un, ecc. Ma la materia barionica costituisce solo circa il 10-15% della materia nell'universo.
Pensiamo che la materia oscura rappresenti circa l'85-90% della materia nell'universo. È distinto dalla materia normale perché non interagisce con la luce e non possiamo vederlo. Ecco perché si chiama materia oscura.
Ma sappiamo che è lì perché le galassie si comportano come se avessero molta più massa di quanto possiamo vedere. Il suggerimento che è lì è nella gravità. Le galassie devono avere più massa, e quindi più gravità, di quanto possiamo vedere nella loro materia normale, altrimenti volerebbero semplicemente a pezzi. La loro massa e gravità li tengono insieme.
La versione breve è che le cose non potrebbero essere come sono a meno che non ci sia molta più massa di quanto possiamo misurare.
È davvero difficile da misurare
“Non siamo in grado di rilevare direttamente la materia oscura.”
Laura Watkins, Osservatorio europeo meridionale
“Non siamo in grado di rilevare direttamente la materia oscura,"Spiega Laura Watkins (European Southern Observatory, Germany), che ha guidato il team nell'esecuzione dell'analisi. “Questo è ciò che porta all'attuale incertezza nella massa della Via Lattea: non puoi misurare accuratamente ciò che non riesci a vedere!“
Quindi, come possiamo misurare qualcosa che non possiamo vedere? Gli astronomi si impegnano a misurare l'effetto della materia oscura e quindi a lavorare all'indietro. Ma anche con tutti gli sforzi fatti, le stime variano selvaggiamente, da un minimo di 500 miliardi di volte la massa del nostro Sole, fino a 3 trilioni di volte la massa del nostro Sole. Questa è un'enorme discrepanza e un vero problema fastidioso in astronomia. Ed è a causa della difficoltà di misurare tutta la materia oscura.
Ora un nuovo studio condotto da Laura Watkins dell'Osservatorio europeo meridionale ritiene che siano ancora più vicini a misurare la materia oscura, e quindi l'intera massa, della Via Lattea. Il loro numero?
Dicono che la Via Lattea contenga 1,5 trilioni di volte la massa del nostro Sole, o 1,5 trilioni di masse solari, in un raggio di 125.000 anni luce dal centro galattico.
Lo studio si basa sul secondo rilascio di dati della missione Gaia dell'Agenzia spaziale europea. Gli autori lo hanno combinato con le osservazioni del cavallo di battaglia Hubble Space Telescope.
Scopriamo come gli astronomi misurano la massa della Via Lattea.
Gli astronomi non possono semplicemente prendere misure campione di stelle e poi estrapolarle. Non funziona perché non riescono a vedere tutta la materia oscura. Quindi misurano altre cose. E grazie alla missione Gaia, è già stato fatto un sacco di misurazioni per loro.
Inserisci Gaia e cluster globulari
Gaia è la missione dell'ESO di creare una mappa 3D della Via Lattea. È una missione ambiziosa, ma ha prodotto grandi risultati. Gaia ha misurato la velocità posizionale e radiale di circa un miliardo di stelle nella Via Lattea e nel Gruppo Locale. Questo è circa l'uno percento delle stelle nella nostra galassia. Potrebbe non sembrare molto, ma anche l'accuratezza delle misurazioni è molto importante, specialmente quando si tratta di misurare la materia oscura.
Alcune delle circa un miliardo di stelle misurate da Gaia si trovano negli ammassi globulari vicini alla Via Lattea. I grappoli globulari sono raccolte sferiche di stelle, e lì circa 150 orbitano attorno alla Via Lattea. Ancora più importante, più è massiccia la galassia, più veloce è l'orbita dei cluster globulari. E Gaia ci ha dato misurazioni più accurate della loro velocità che mai.
“Più una galassia è massiccia, più velocemente i suoi ammassi si muovono sotto l'attrazione della sua gravità.“
N. Wyn Evans, Università di Cambridge, Regno Unito.
“Più una galassia è massiccia, più velocemente i suoi ammassi si muovono sotto l'attrazione della sua gravità"Spiega N. Wyn Evans (Università di Cambridge, Regno Unito). “La maggior parte delle misurazioni precedenti ha trovato la velocità con cui un ammasso si avvicina o si allontana dalla Terra, ovvero la velocità lungo la nostra linea di vista. Tuttavia, siamo stati in grado di misurare anche il movimento laterale dei cluster, da cui è possibile calcolare la velocità totale, e di conseguenza la massa galattica.“
The Hubble Help Out Out
Più è lontano l'ammasso globulare, più ci raccontano della massa della Via Lattea. Sebbene Gaia fornisse misurazioni della velocità estremamente accurate dei cluster, era il venerabile telescopio spaziale Hubble che misurava i cluster fino a 130.000 anni luce dalla Terra, aggiungendo molta accuratezza alla nuova misurazione di massa per la Via Lattea.
“I cluster globali si estendono a grande distanza, quindi sono considerati i migliori traccianti che gli astronomi usano per misurare la massa della nostra galassia"Ha dichiarato Tony Sohn (Space Telescope Science Institute, USA), che ha guidato le misurazioni di Hubble.
“Siamo stati fortunati ad avere una combinazione così grande di dati,"Ha spiegato Roeland P. van der Marel (Space Telescope Science Institute, USA). “Combinando le misurazioni di Gaia di 34 ammassi globulari con le misurazioni di 12 ammassi più distanti da Hubble, potremmo fissare la massa della Via Lattea in un modo che sarebbe impossibile senza questi due telescopi spaziali.“
Perchè importa
E ora?
La massa della Via Lattea non è solo una curiosità, è una parte intrinseca e importante di domande molto più grandi. Il contenuto di materia oscura di una galassia è collegato alla formazione e alla crescita delle strutture nell'Universo.
Questa misurazione più accurata della massa della Via Lattea ci aiuta a capire la nostra galassia domestica e il suo posto nel cosmo.
Non male.
Fonti:
- Documento di ricerca: prove per una via lattea di massa intermedia dai movimenti del grappolo globulare di Gaia DR2 Halo
- Comunicato stampa: Hubble e Gaia ponderano accuratamente la Via Lattea
