Hvordan bestemmer du den mælkeagtige masse udenfor bane?

Det er en kompleks og løbende udfordring inden for astrofysik at bestemme Mælkevejens masse uden for solens bane. Der er ingen enkelt, direkte måling, men forskellige teknikker og observationer giver estimater. Her er en oversigt over de anvendte metoder:

1. Stellar Kinematics:

* rotationskurver: Ved at observere hastighederne af stjerner og gasskyer i forskellige afstande fra det galaktiske centrum, kan astronomer plotte galakseens rotationskurve. Formen på kurven, især dens fladhed i store afstande, indikerer tilstedeværelsen af ​​uset messe ud over solens bane.

* Korrekt bevægelser: Måling af de små sidelæns bevægelser af stjerner over tid, især dem i den galaktiske glorie, hjælper med at forstå fordelingen af ​​masse ud over solens bane.

2. Gravitationslinse:

* mikrolensering: Når et massivt objekt (som en stjerne eller en mørk stof halo) passerer foran en fjern stjerne, bøjer dens tyngdekraft lyset, hvilket får den fjerne stjerne til at virke lysere i kort tid. Denne "mikrolensende" effekt kan bruges til at estimere massen af ​​forgrundsobjektet.

* stærk linse: Når et meget massivt objekt, som en galakse -klynge, bøjer lyset fra fjerne galakser og skaber flere billeder af den samme galakse. Mønsteret på de linsebilleder kan bruges til at estimere massen af ​​linseobjektet.

3. Satellitdynamik:

* dværg Galaxy Orbits: Banerne af dværggalakser omkring Mælkevejen påvirkes af distributionen af ​​masse i galaksen. Iagttagelse af kredsløb af disse dværggalakser kan begrænse den samlede masse af Mælkevejen.

* kugleformede klynger: Bevægelsen af ​​kugleformede klynger omkring galaksen giver information om tyngdekraften på Mælkevejen, som er påvirket af distributionen af ​​masse, inklusive mørkt stof.

4. Andre teknikker:

* Kosmisk mikrobølgebaggrund: Analyse af mønstre i den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling kan give information om fordelingen af ​​stof i det tidlige univers. Dette kan bruges til at udlede mængden af ​​mørke stof på Mælkevejen.

* Simuleringer: Computersimuleringer af galaksedannelse og evolution hjælper med at forstå fordelingen af ​​mørke stof i galakser som Mælkevejen. Disse simuleringer kan sammenlignes med observationsdata for at forfine vores forståelse af Mælkevejens masse.

Udfordringer og usikkerheder:

* mørkt stof: En betydelig del af Mælkevejens masse antages at være mørk stof, som ikke udsender lys og kun kan opdages gennem dens gravitations indflydelse. Det er udfordrende at bestemme fordelingen af ​​mørkt stof.

* gas og støv: Det interstellære medium (gas og støv) kan skjule vores syn på galaksen og komplicere målinger.

* Modelafhængigheder: Mange af teknikkerne er afhængige af antagelser om fordelingen af ​​masse og den involverede fysik. Disse antagelser kan indføre usikkerheder i den estimerede masse.

Aktuelle estimater:

Mens den nøjagtige værdi stadig diskuteres, varierer estimater af Mælkevejens masse uden for solens bane typisk fra 1-2 billioner solmasser . Denne masse domineres af mørkt stof, hvor stjerner og gas bidrager med en mindre brøkdel.

Forskning er i gang med at forfine vores forståelse af Mælkevejens masse og fordelingen af ​​mørkt stof inden i det. Fremtidige observationer og teoretiske fremskridt vil fortsat forbedre vores viden om denne grundlæggende egenskab ved vores galakse.