Per essere chiari, determinare la massa della galassia della Via Lattea non è un compito semplice. Da un lato, le osservazioni sono difficili perché il Sistema Solare giace nel profondo del disco della galassia stessa. Ma allo stesso tempo, c'è anche la massa dell'alone della materia oscura della nostra galassia, che è difficile da misurare poiché non è "luminosa", e quindi invisibile ai metodi convenzionali di rilevazione.
Le stime attuali della massa totale della galassia si basano sui movimenti di streamer di marea di gas e ammassi globulari, entrambi influenzati dalla massa gravitazionale della galassia. Ma finora, queste misurazioni hanno prodotto stime di massa che vanno da uno a diversi trilioni di masse solari. Come ha spiegato il professor Loeb alla rivista Space via e-mail, misurare con precisione la massa della Via Lattea è di grande importanza per gli astronomi:
“La Via Lattea offre un laboratorio per testare il modello cosmologico standard. Questo modello prevede che il numero di galassie satellitari della Via Lattea dipende sensibilmente dalla sua massa. Quando si confrontano le previsioni con il censimento di galassie satellitari conosciute, è essenziale conoscere la massa della Via Lattea. Inoltre, la massa totale calibra la quantità di materia invisibile (oscura) e imposta bene la profondità del potenziale gravitazionale e implica la velocità con cui le stelle dovrebbero muoversi affinché possano fuggire nello spazio intergalattico. "
Per motivi di studio, il prof. Loeb e il dott. Fragione hanno quindi scelto di adottare un nuovo approccio, che prevedeva la modellizzazione dei movimenti degli HVS per determinare la massa della nostra galassia. Finora sono stati scoperti più di 20 HVS all'interno della nostra galassia, che viaggiano a velocità fino a 700 km / s (435 mi / s) e si trovano a distanze da circa 100 a 50.000 anni luce dal centro galattico.
Si pensa che queste stelle siano state espulse dal centro della nostra galassia grazie alle interazioni delle stelle binarie con il buco nero supermassiccio (SMBH) al centro della nostra galassia - aka. Sagittario A *. Mentre la loro causa esatta è ancora oggetto di dibattito, le orbite degli HVS possono essere calcolate poiché sono completamente determinate dal campo gravitazionale della galassia.
Come spiegano nel loro studio, i ricercatori hanno usato l'asimmetria nella distribuzione della velocità radiale delle stelle nell'alone galattico per determinare il potenziale gravitazionale della galassia. La velocità di queste stelle halo dipende dalla potenziale velocità di fuga degli HVS, a condizione che il tempo impiegato dagli HVS per completare una singola orbita sia inferiore alla durata delle stelle dell'alone.
Da questo, sono stati in grado di discriminare tra diversi modelli per la Via Lattea e la forza gravitazionale che esercita. Adottando il tempo di viaggio nominale di questi HVS osservati - che hanno calcolato a circa 330 milioni di anni, circa lo stesso della durata media delle stelle dell'alone - sono stati in grado di ricavare stime gravitazionali per la Via Lattea che ha permesso di stimare la sua massa complessiva .
"Calibrando la velocità minima delle stelle non legate, scopriamo che la massa della Via Lattea è nell'intervallo di 1,2-1,9 trilioni di masse solari", ha detto Loeb. Sebbene sia ancora soggetta a un intervallo, quest'ultima stima rappresenta un miglioramento significativo rispetto alle stime precedenti. Inoltre, queste stime sono coerenti con i nostri attuali modelli cosmologici che tentano di tenere conto di tutta la materia visibile nell'Universo, nonché della materia oscura e dell'energia oscura: il modello Lambda-CDM.
"La massa inferita della Via Lattea è nell'intervallo previsto all'interno del modello cosmologico standard", ha detto Leob, "dove la quantità di materia oscura è circa cinque volte maggiore di quella della normale materia (luminosa)".
Sulla base di questa rottura, si può dire che la materia normale nella nostra galassia - cioè stelle, pianeti, polvere e gas - rappresenta tra 240 e 380 miliardi di masse solari. Quindi non solo questo ultimo studio fornisce vincoli di massa più precisi per la nostra galassia, ma potrebbe anche aiutarci a determinare esattamente quanti sistemi stellari ci sono là fuori - le stime attuali dicono che la Via Lattea ha tra 200 e 400 miliardi di stelle e 100 miliardi di pianeti .
Oltre a ciò, questo studio è anche significativo per lo studio della formazione e dell'evoluzione cosmica. Posizionando stime più precise sulla massa della nostra galassia, che sono coerenti con l'attuale disgregazione della materia normale e della materia oscura, i cosmologi saranno in grado di costruire resoconti più accurati su come il nostro Universo è diventato. Un passo avanti per comprendere l'Universo sulla più grande scala!
