มีอะไรอยู่ในกาแล็กซี? เห็นได้ชัดว่ามาก ขณะนี้เรามีการวัดขนาดและมวลของทางช้างเผือกที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยคำนวณมา และปรากฏว่ามีมวลมากกว่าที่เราคิด
ใหญ่แค่ไหน? มวลของดวงอาทิตย์ (มวลดวงอาทิตย์) ประมาณ 1.5 ล้านล้านดวง ภายในรัศมีประมาณ 129,000 ปีแสง
ซึ่งมากกว่าประมาณการครั้งก่อนถึงสองเท่า - ตามข้อมูลในการศึกษาปี 2559ทางช้างเผือกมีมวลประมาณ 700 พันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์
แล้วมีอะไรเปลี่ยนแปลงบ้าง? ตอนนี้เรามีภารกิจ Gaia ของ ESAซึ่งเป็นโครงการเฉพาะเพื่อทำแผนที่ทางช้างเผือกอย่างแม่นยำในสามมิติ มันทำให้เรามีแผนที่ที่มีรายละเอียดมากที่สุดเท่าที่เราเคยสร้างมา และมีรับการกลั่นของเราความรู้ทั้งหมดเกินที่ร้านค้า-
ด้วยการรวมข้อมูลไกอาเข้ากับข้อมูลจากการสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ทีมวิจัยจึงสามารถอนุมานขนาดและมวลของกาแลคซีตามการเคลื่อนที่ในวงโคจรของกลุ่มดาวที่เรียกว่ากระจุกทรงกลมออกไปในรัศมีกาแล็กซี
มวลของทางช้างเผือกไม่สามารถคาดเดาได้จากสิ่งที่เราเห็นเท่านั้น เพราะว่ากำลังมีบทบาท และเราไม่สามารถตรวจจับสสารมืดได้โดยตรง แต่เรารู้ว่ามีบางอย่างอยู่ข้างนอกนั่น เนื่องจากความเร็วการโคจรของบริเวณรอบนอกของกาแลคซี
มันโคจรเร็วกว่าที่ควรมากโดยขึ้นอยู่กับสสารที่เราตรวจจับได้ ราวกับว่ามีบางสิ่ง ซึ่งเป็นมวลที่ตรวจไม่พบ กำลังสร้างแรงโน้มถ่วงเพิ่มเติมในจักรวาล
เนื่องจากไม่สามารถสังเกตสสารมืดได้โดยตรง เราจึงต้องอนุมานมวลของมันโดยใช้วิธีอื่น เมื่อเริ่มต้นด้วยความเร็วการโคจรของดาราจักรรอบนอกนั้น นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถทำงานย้อนกลับเพื่อคำนวณมวลที่รับผิดชอบ โดยอิงจากกฎการเคลื่อนที่ของวงโคจรของเคปเลอร์-
นี่คือจุดที่ไกอาและฮับเบิลเข้ามามีบทบาท การสังเกตการณ์ร่วมกันตลอดระยะเวลา 10 ปีทำให้สามารถวัดการเคลื่อนที่ของวงโคจรของกระจุกดาวทรงกลมที่อยู่บริเวณขอบนอกของทางช้างเผือกได้แม่นยำมากขึ้น
"ยิ่งกาแลคซีมีมวลมาก กระจุกดาวก็จะเคลื่อนที่เร็วขึ้นภายใต้แรงโน้มถ่วงของมัน"นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ วิน อีแวนส์ กล่าวของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร
"การวัดก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่พบความเร็วที่กระจุกดาวเคลื่อนเข้าใกล้หรือถอยห่างจากโลก นั่นคือความเร็วตามแนวสายตาของเรา อย่างไรก็ตาม เรายังสามารถวัดการเคลื่อนที่ไปด้านข้างของกระจุกดาว ซึ่งเป็นความเร็วรวมด้วย และด้วยเหตุนี้จึงสามารถคำนวณมวลกาแลคซีได้"
นี่คือวิธีที่ทีมมีมวลดวงอาทิตย์ถึง 1.5 ล้านล้านดวง แต่มีดาวเพียงประมาณ 2 แสนล้านดวงในทางช้างเผือก ราศีธนู A* ผู้มีมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซี มีมวลดวงอาทิตย์อีก 4 ล้านมวล และมีฝุ่นและก๊าซอยู่มากมาย
แต่สรุปแล้ว ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของมวลนั้นล่ะ? ใช่. มันเป็นสสารมืด และนั่นเป็นสิ่งที่ดีมากที่ต้องรู้
"เราต้องการทราบมวลของทางช้างเผือกให้แม่นยำยิ่งขึ้น เพื่อที่เราจะได้ใส่ไว้ในบริบททางจักรวาลวิทยาและเปรียบเทียบกับการจำลองกาแลคซีในจักรวาลที่กำลังพัฒนา"โรแลนด์ ฟาน เดอร์ มาเรล นักฟิสิกส์อธิบายของสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในสหรัฐอเมริกา
การวัดใหม่ทำให้ทางช้างเผือกมีขนาดและมวลที่ค่อนข้างดีเมื่อเทียบกับระดับเดียวกัน แต่ส่วนที่เพิ่มมาไม่ได้ทำให้เราเข้าใกล้กาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดด้วยซ้ำ ซึ่งอยู่ในช่วง 30 ล้านล้านมวลดวงอาทิตย์ กาแล็กซีของเราอยู่ในพิสัยระดับกลาง
แต่สามารถปรับตำแหน่งของทางช้างเผือกในกลุ่มกาแลคซีท้องถิ่นได้ หลายปีที่ผ่านมา เราคิดว่ากาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดในอวกาศระหว่างกาแลคซีใกล้เคียงคือแอนโดรเมดา โดยทางช้างเผือกมาเป็นอันดับสอง
แต่การคำนวณใหม่เมื่อปีที่แล้วทำให้แอนโดรเมดาแย่ลงมวลดวงอาทิตย์ 800 พันล้านดวง- ซึ่งอาจหมายความว่าทางช้างเผือกเป็นเบอร์หนึ่งจริงๆ และมีอยู่มาโดยตลอด
และในทางกลับกันก็อาจหมายความว่าแอนโดรเมดาจะย่อยเข้าสู่ทางช้างเผือกเมื่อทั้งคู่ชนกันในอีก 4.5 พันล้านปีแทนที่จะเป็นอย่างอื่นอย่างที่เราคิดไว้ก่อนหน้านี้
มันจะเป็นมหากาพย์อย่างแน่นอน
ซึ่งผลการวิจัยได้รับการยอมรับให้เป็นวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์และมีจำหน่ายที่อาร์เอ็กซ์-
