Kiedy jesteś w środku czegoś, trudno jest dokładnie określić, jakie to jest duże. Na przykład galaktyka Droga Mleczna.
Nie możemy go dokładnie sfotografować z zewnątrz, więc nasze najlepsze szacunki opierają się na pomiarach odległości do obiektów na przedmieściach.
Szacunki oparte na zeszłorocznych danych mapujących Gaia dały nam średnicę dysku około 260 000 lat świetlnych. Ale tak jak wpływ Słońca przemieszcza się dalej niż pas Kuipera, tak grawitacyjny wpływ i gęstość Drogi Mlecznej – jej niewidzialnego halo ciemnej materii – przemieszcza się dalej niż dysk.
Jak dużo dalej? Cóż, jak pokazały nowe obliczenia, całkiem sporo. W nowym artykule przesłanym do Royal Astronomical Society's Monthly Notices i przesłanym do arXiv, astrofizyk Alice Dyson z Durham University w Wielkiej Brytanii i jej współpracownicy odkryli średnicę 1,9 miliona lat świetlnych.
Droga Mleczna to coś więcej niż to, co możemy zobaczyć – wszystkie gwiazdy i gaz krążące wokół Strzelca A, supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Wiemy to, ponieważ gwiazdy na zewnętrznych krawędziach dysku galaktycznego poruszają się znacznie szybciej, niż powinny, pod wpływem grawitacji wykrywalnej materii.
Dodatkowa siła grawitacji, która powoduje przyspieszenie tego spinu, jest interpretowana jako pochodząca z ciemnej materii – ogromnego kulistego halo materii otaczającej galaktyczny dysk. Ale ponieważ nie możemy bezpośrednio wykryć ciemnej materii, musimy wywnioskować jej obecność na podstawie tego, jak wpływa na otaczającą materię.
Oto, co zrobili Deason i jej koledzy.
Najpierw wykonali kosmologiczne symulacje w wysokiej rozdzielczości halo ciemnej materii masowych galaktyk Drogi Mlecznej, zarówno indywidualnie, jak i jako ich odpowiedniki do Grupy Lokalnej, małej grupy galaktyk o długości około 9,8 miliona lat świetlnych, do której należy Droga Mleczna.
Diagram przedstawiający halo ciemnej materii naszej galaktyki. (Digital Universe / American Museum of Natural History).
Skoncentrowali się szczególnie na bliskości Drogi Mlecznej do M31, AKA, galaktyki Andromedy, naszego najbliższego dużego sąsiada, z którą Droga Mleczna zderzy się za około 4,5 miliarda lat. Dwie galaktyki są obecnie oddalone od siebie o około 2,5 miliona lat świetlnych – na tyle blisko, że już oddziałują grawitacyjnie.
Korzystając z kilku różnych programów, zespół wymodelował halo ciemnej materii Drogi Mlecznej, patrząc na prędkość radialną – prędkość orbitalną obiektów poruszających się po galaktyce w różnych odległościach – i gęstość, próbując określić granicę halo ciemnej materii.
Wszystkie te symulacje pokazały, że poza halo ciemnej materii prędkość radialna obiektów, takich jak galaktyki karłowate, jest zauważalnie mniejsza.
Następnie porównali to z bazą danych Grupy Lokalnej zawierającą galaktyki karłowate wokół Drogi Mlecznej. I zgodnie z przewidywaniami ich symulacji nastąpił gwałtowny spadek prędkości radialnej. Odległość promieniowa, którą zespół obliczył do tej granicy, wynosiła około 292 kiloparseków – około 950 000 lat świetlnych.
Podwoić średnicę, a otrzymamy nieco ponad 1,9 miliona lat świetlnych.
Odległość tę można jeszcze doprecyzować i należy ją doprecyzować, ponieważ nie był to główny cel niniejszych badań, ale obliczenia pomagają nałożyć istotne ograniczenia na Drogę Mleczną i mogą być wykorzystane do znalezienia takich granic dla innych galaktyk.
W wielu analizach halo Drogi Mlecznej jej zewnętrzna krawędź jest podstawowym ograniczeniem. Często wybór jest subiektywny, ale jak już powiedzieliśmy, lepiej jest zdefiniować fizycznie i / lub obserwacyjnie zewnętrzną krawędź. Tutaj powiązaliśmy granicę rozkładu ciemnej materii z obserwowanym gwiezdnym halo ”- napisali naukowcy w swoim artykule.
„Jest wielka nadzieja, że nowe dane dostarczą bardziej wiarygodnych i dokładnych pomiarów granic Drogi Mlecznej i pobliskich galaktyk”.
Badanie zostało przyjęte do publikacji w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society i jest dostępne na stronie arXiv.
Źródła: Zdjęcie: (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO)
