Die Astronomen haben neu berechnet, wie massiv unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, neue Daten aus dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA und dem Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation nutzt. Die Ergebnisse sind in: Unsere Galaxie wiegt laut einer neuen Studie, die im Astrophysical Journal veröffentlicht werden soll, etwa 1, 54 Billionen Sonnenmassen.
Ashley Strickland von CNN berichtet, dass eine überraschend kleine Menge dieser Masse von den 200 Milliarden Sternen in der Milchstraße und dem großen Schwarzen Loch mit 4 Millionen Sonnenmassen stammt, um das sie sich alle drehen. Der Rest besteht aus dunkler Materie, dem nicht nachweisbaren Material, das 80 Prozent des Universums ausmacht.
Was ist dunkle Materie? Wir wissen es buchstäblich nicht. Forscher nehmen an, dass es sich um Tonnen von nicht nachweisbaren braunen Zwergsternen, supermassiven Schwarzen Löchern oder exotischen theoretischen Partikeln wie Neutralinos handeln könnte.
In der Astronomie ist es wichtig, die Masse unserer Galaxie zu verstehen, egal woraus sie besteht. George Dvorsky von Gizmodo berichtet, dass es schwierig ist zu berechnen, wie die Masse unserer Hausspirale mit nahe gelegenen Galaxien wie Andromeda interagiert, wenn man sie nicht kennt. Wenn wir die Masse unserer eigenen Galaxie kennen, können wir auch besser verstehen, wie sie sich entwickelt hat, und uns einen besseren Einblick darüber verschaffen, wie andere Galaxien entstanden sind.
"Wir möchten die Masse der Milchstraße genauer kennen, damit wir sie in einen kosmologischen Kontext stellen und mit Simulationen von Galaxien im sich entwickelnden Universum vergleichen können", so der Co-Autor Roeland van der Marel, Astronom am Weltraumteleskop Science Institute in Baltimore, sagt in einer Pressemitteilung. "Die genaue Masse der Milchstraße nicht zu kennen, ist ein Problem für viele kosmologische Fragen."
Früher gab es überall auf der Karte Schätzungen für die Masse der Milchstraße, die von dürftigen 500 Milliarden Sonnenmassen bis zu 2 oder 3 Billionen Massen reichten. Die neuen Zahlen bringen es genau in die Mitte.
"Wir waren überrascht, dass unser Wert in die Mitte des sehr breiten Spektrums früherer Schätzungen gefallen ist", sagt die Studienleiterin Laura Watkins vom European Southern Observatory gegenüber Dvorsky. „Viele der jüngsten Studien tendierten dazu, niedrigere Werte zu bevorzugen. Dieser Wert lag also am oberen Ende der jüngsten Arbeiten. “
Während die Milchstraße etwas muskulöser ist als von Forschern erwartet, ist sie mehr oder weniger eine durchschnittliche Masse für eine Galaxie dieser Größe. Bisher haben Forscher Galaxien gefunden, die so leicht wie 1 Milliarde Sonnenmassen und so schwer wie 30 Billionen Sonnenmassen sind, was ungefähr 20 Mal so schwer ist wie unsere eigene.
Die Forscher verfügen über Techniken zur Abschätzung der Masse entfernter Galaxien, die wir durch unsere Teleskope sehen, indem wir die Geschwindigkeit verwenden, mit der sie sich drehen. Wie Phil Plait im Blog von Bad Astronomy feststellt, ist die Messung der Masse der Milchstraße viel schwieriger, da wir uns darin befinden und buchstäblich nicht den Überblick behalten können. "Um fair zu sein, es ist wie der Versuch, dein Haus zu verstehen, aber nicht deinen Schrank verlassen zu dürfen", schreibt er. "Wir befinden uns in der Milchstraße, ungefähr in der Mitte des Zentrums, und alles, was wir darüber lernen, lernen wir hier."
Die Forscher entschieden jedoch, dass sie die Geschwindigkeit der Milchstraße herausfinden konnten, indem sie einige der 157 Kugelhaufen oder wirklich dicht gepackte Gruppen von Sternen betrachteten, die das Zentrum der Galaxie umkreisten. So untersuchte das Team 34 entfernte Cluster, die über 22 Monate mit dem ESA-Satelliten Gaia Star Survey gemessen wurden und in einer Entfernung von 6.500 bis 70.000 Lichtjahren lagen. Sie untersuchten auch 12 andere Cluster, die mit dem Hubble-Teleskop in einer Entfernung von bis zu 130.000 Lichtjahren über einen Zeitraum von 10 Jahren beobachtet wurden. Die Bewegungen dieser Cluster über die Zeit gaben den Forschern genügend Daten, um die Rotation der gesamten Galaxie abzuschätzen, mit deren Hilfe sie ihre Masse berechnen konnten.
"Je massereicher eine Galaxie ist, desto schneller bewegen sich ihre Cluster unter dem Einfluss der Schwerkraft", heißt es in einer anderen Pressemitteilung von N. Wyn Evans von der University of Cambridge. „Die meisten früheren Messungen ergaben, mit welcher Geschwindigkeit sich ein Cluster der Erde nähert oder von dieser zurückzieht, das ist die Geschwindigkeit entlang unserer Sichtlinie. Wir konnten aber auch die Seitwärtsbewegung der Cluster messen, aus der sich die Gesamtgeschwindigkeit und damit die galaktische Masse berechnen lässt. “
Zopf berichtet, dass das Team die Masse der Galaxie jenseits der 130.000-Lichtjahr-Marke schätzen musste, insbesondere den Heiligenschein der dunklen Materie, von dem angenommen wird, dass er sie umgibt. Das bedeutet, dass die Schätzung eine ziemlich große Fehlerspanne aufweist, was bedeutet, dass die wahre Masse der Milchstraße zwischen 0, 79 und 2, 29 Billionen Sonnenmassen liegen kann - aber die aktuelle Schätzung ist ein guter Anfang. Und Watkins sagt Dvorsky in Gizmodo, dass Gaia, von dem erwartet wird, dass es den Himmel für ein weiteres Jahrzehnt abbildet, weiterhin Kugelhaufen enthüllt und Astronomen dabei hilft, die Gewichtsschätzung der Galaxie weiter zu verfeinern.
