Ile waży Droga Mleczna?
Masę galaktyki można określić kilkoma sposobami. Najnowsze badanie łączy te metody, aby odpowiedzieć na pytanie – ile waży Droga Mleczna?
Droga Mleczna i jej waga
.Jedną z metod oszacowania masy galaktyki jest przyjrzenie się ruchowi gwiazd, które wchodzą w jej skład. Większość z nich porusza się po niemalże kołowej ścieżce wokół centrum galaktyki. Podobnie jak planety krążą wokół Słońca, gwiazdy krążą wokół jej środka. Ponieważ grawitacja jest siłą utrzymującą gwiazdy na ich orbitach, można wykorzystać prędkość gwiazdy i jej odległość od centrum, aby określić masę na jej orbicie. Nie wszystkie gwiazdy mają orbity kołowe, ale średnio tak jest. Można więc sporządzić wykres zależności prędkości od odległości od środka dla znanych gwiazd i uzyskać tak zwaną krzywą rotacji. Pomiary tej krzywej w Drodze Mlecznej i innych galaktykach były pierwszym dowodem na to, że galaktyki mają znacznie większą masę niż można by przypisać widocznym gwiazdom, co doprowadziło do powstania koncepcji ciemnej materii – podaje phys.org.
Jednym z problemów metody krzywej rotacji jest to, że możemy mierzyć gwiazdy tylko do pewnej odległości. Obecnie wiemy, że większość masy naszej galaktyki nie jest skoncentrowana w jej centrum, lecz rozciąga się na zewnątrz, tworząc halo galaktyczne. Masę halo możemy oszacować na podstawie krzywej rotacji, ale możemy również przyjrzeć się ruchowi gromad kulistych.
Gromady kuliste to jasne, gęste skupiska gwiazd. Ponieważ są one związane grawitacyjnie, gromady te poruszają się wokół galaktyki jak pojedynczy obiekt. Znajdują się one w kuli otaczającej Drogę Mleczną, więc pomiar ich ruchu pomaga nam zmierzyć masę galaktycznego halo (sferycznego obszaru otaczającego dysk galaktyk spiralnych).
Aby zmierzyć zewnętrzny obszar halo galaktycznego, możemy przyjrzeć się ruchowi galaktyk satelitarnych, takich jak Obłoki Magellana. W odległości około 1,4 miliona lat świetlnych od Drogi Mlecznej znajduje się około 60 małych galaktyk. Nie wszystkie z nich krążą wokół naszej galaktyki, ale wiele z nich tak. Ponieważ leżą one poza naszym galaktycznym halo, ich ruchy orbitalne są determinowane przez masę naszej galaktyki. Jedyną wadą tej metody jest to, że przy zaledwie kilkudziesięciu orbitujących galaktykach wynik nie jest szczególnie dokładny.
Inne sposoby obliczania masy galaktyki
.Wszystkie te podejścia obliczają masę Drogi Mlecznej na podstawie jej ruchu orbitalnego. Istnieje jednak kilka metod, które się o niego nie opierają. Jedną z nich jest przyjrzenie się pióropuszom pływowym galaktyk karłowatych. W historii naszej galaktyki istniało kilka gromad kulistych i galaktyk karłowatych, które zbliżyły się zbytnio do centralnego obszaru Drogi Mlecznej i zostały rozerwane przez siły grawitacyjne. Pozostałości tych galaktyk tworzą strumień gwiazd, taki jak strumień Strzelca. Obliczając ruch tych strumieni możemy oszacować masę galaktyki.
Kolejnym sposobem jest obserwacja gwiazd opuszczających naszą galaktykę. Czasem zdarza się, że gwiazda zderzy się z inną i dzięki tej kolizji uzyska prędkość wystarczającą do ucieczki z naszej galaktyki. Ponieważ prędkość ucieczki zależy od masy galaktyki, statystyczna miara uciekających gwiazd daje masę danej galaktyki.
Można również przyjrzeć się lokalnej grupie galaktyk. Obejmuje ona Andromedę i jej galaktyki satelitarne. Nasza grupa lokalna jest grawitacyjnie odizolowana od bardziej odległych gromad galaktyk, więc spojrzenie na stan równowagi grupy lokalnej daje nam pojęcie o jej ogólnej masie i masie jaką posiada Droga Mleczna.
Każde z tych podejść ma swoje zalety i poziomy dokładności. Żadne z nich nie jest ostateczne. W najnowszej pracy zespół przyjął średnią statystyczną różnych metod i wyprowadził coś, co możemy nazwać najlepszą wartością dla masy naszej galaktyki. Ustalona przez nich wartość to bilion mas Słońca (1,9884*1030 kg), plus minus kilkaset miliardów mas Słońca.
Teleskop Webba
.Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.
„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami”.
Oprac. Emil Gołoś
