Один из способов определить массу галактики — посмотреть на так называемую кривую её вращения. Нужно измерить скорость вращения звёзд в галактике в зависимости от их расстояния до галактического центра. Скорость движения звезды по орбите пропорциональна количеству массы на её орбите, поэтому по кривой вращения галактики можно построить функцию массы на радиус и получить представление о её общей массе.
Учёные измерили кривые вращения нескольких близлежащих галактик, таких как Андромеда, поэтому массы многих галактик известны нам достаточно точно. Но поскольку мы находимся в самом Млечном Пути, нам не очень хорошо видны звёзды всей Галактики. Ближе к центру газа и пыли так много, что мы даже не видим звёзд на дальней стороне.
Поэтому вместо этого учёные измеряют кривую вращения с помощью нейтрального водорода, который излучает слабый свет с длиной волны около 21 см. Это не так точно, как звёздные измерения, но всё же даёт приблизительное представление о массе нашей галактики.
Также астрономы изучали движение шаровых скоплений, вращающихся в гало Млечного Пути. На основании этих наблюдений они смогли сделать наилучшую оценку массы Млечного Пути — около триллиона солнечных масс.
Новое исследование основано на третьем выпуске данных космического аппарата Gaia. Он содержит данные о положении более 1,8 млрд звёзд и движении более 1,5 млрд звёзд.
Хотя это лишь малая часть от 100-400 млрд звёзд в нашей Галактике, это достаточно большое число, чтобы рассчитать точную кривую вращения. Именно это и сделала команда.
Полученная кривая вращения оказалась настолько точной, что команда смогла определить так называемое кеплеровское уменьшение. Во внешней области Млечного Пути скорость вращения звёзд начинает падать примерно в соответствии с законами Кеплера, поскольку почти вся масса галактики находится ближе к галактическому центру.
Кривая вращения нашей галактики в сравнении с кеплеровской кривой вращения.
Кеплеровское уменьшение позволило команде установить чёткий верхний предел массы Млечного Пути. Полученные результаты оказались неожиданными.
Наилучшее соответствие с полученными данными позволило определить массу около 200 млрд масс Солнца, что составляет пятую часть от предыдущих оценок. Абсолютный верхний предел оценки массы Млечного Пути составляет 540 миллиардов солнечных масс, что означает, что Млечный Путь по крайней мера в два раза менее массивный, чем считалось ранее.
Учитывая количество известной обычной материи в галактике, это означает, что в Млечном Пути значительно меньше тёмной материи, чем мы думали.
Источник новости: habr.com
