Млечный Путь взвешивается при свете, используя поношенную технику

Млечный путь искусство

Этот художник запечатлел галактику Млечный Путь, галактический дом Земли, включает в себя звезды и множество других ярких объектов. В Млечном Пути также преобладает ореол темной материи (показано здесь синим цветом). Измерения массы галактики помогают ученым лучше понять это невидимое иначе гало. (Изображение предоставлено: ESO / L. Calcada)



Новое измерение массы галактики Млечный Путь предполагает, что галактический дом Земли немного легче, чем предполагали многие предыдущие оценки, но ученые, стоящие за новой работой, говорят, что это метод, который имеет значение.



В Млечный путь состоит из звезд, планет, облаков газа и множества других объектов и особенностей. Он также окружен ореолом темной материи, загадочной субстанции, которая в пять раз чаще встречается во Вселенной, чем «обычная» материя, но не взаимодействует со светом. В результате астрономам чрезвычайно трудно изучать темную материю.

Новое измерение массы показывает, что Млечный Путь в 400-780 миллиардов раз больше массы Солнца. По словам авторов новой работы, это измерение дает ученым представление о том, сколько темной материи содержит ореол Млечного Пути, и это знание может распространяться на многие аспекты астрономии, которые пересекаются с изучением темной материи. [Потрясающие фотографии нашей галактики Млечный Путь (Галерея)]

Темная тайна



Темная материя не излучает, не отражает и не поглощает свет; он практически невидим для астрономов, проявляя себя только через гравитацию. Сгустки темной материи способны отклонять звездный свет так же, как черная дыра, - это явление называется гравитационным линзированием. Кроме того, наблюдаемое движение звезд и другого вещества внутри больших галактик нельзя объяснить только наличием регулярной материи; должно быть значительное количество невидимой материи, оказывающей гравитационную силу на эти галактики.

«В астрономии существуют самые разные аспекты исследований, в которых важна темная материя», - говорит доктор философии Гвендолин Иди. кандидат астрофизики в Университете Макмастерс в Онтарио, Канада, и соавтор нового исследования, сообщил demokratija.eu.

Но по-прежнему остаются главные вопросы об этой загадочной субстанции.



«Несмотря на то, что мы знаем, что темная материя должна быть там, [и] думаем, что она должна быть там, соотношение темной материи к светящейся в определенных галактиках может быть предметом споров», - сказала Иди.

Измерения массы Млечного Пути включают масса ореола темной материи . Добавление увеличенной массы Млечного Пути к компьютерному моделированию галактики (и другим подобным) «в конечном итоге проверяет наше понимание того, как эволюционировала Вселенная и как галактики образуются в присутствии темной материи», - сказала Иди demokratija.eu. Это означает, что понимание локальной среды темной материи может помочь ученым лучше понять роль, которую темная материя играет в более широком космическом ландшафте.

Чтобы провести новое измерение массы Млечного Пути, ученые изучили, как другие массивные объекты движутся по галактике. Это типичный подход, и в данном случае исследователи сосредоточились на объектах, называемых шаровыми скоплениями или плотными группами звезд, которые недостаточно велики, чтобы быть галактиками. Всего в Млечном Пути 157 известных шаровых скоплений, и масса галактики влияет на движение каждого из скоплений, как если бы они были шариками на веревке. Если бы струна была невидимой, движение шара все равно обнаруживало бы влияние струны.



Но для метода, использующего движение шаровых скоплений, требуются данные, показывающие, как эти скопления движутся, и эти данные неоднородны по всем направлениям, пояснила Иди на пресс-конференции. Некоторые из этих скоплений находятся очень далеко или расположены так, что их движение во всех направлениях трудно измерить. По словам Иди, даже если можно увидеть, как быстро эти галактики движутся к Земле или от Земли, измерение их движения по небу может быть затруднено, потому что кажется, что они движутся очень медленно (по крайней мере, по сравнению с человеческими жизнями).

Млечный Путь, наша родная галактика в космосе, представляет собой огромную галактику, содержащую 400 миллиардов солнц, по крайней мере, столько же планет и черную дыру с солнечной массой в 4 миллиарда в центре. Посмотрите, как работает наша Галактика Млечный Путь, в этой инфографике demokratija.eu.

Млечный Путь, наша родная галактика в космосе, представляет собой огромную галактику, содержащую 400 миллиардов солнц, по крайней мере, столько же планет и черную дыру с солнечной массой в 4 миллиарда в центре. Посмотрите, как работает наша Галактика Млечный Путь, в этой инфографике demokratija.eu.(Изображение предоставлено Карлом Тейтом, соавтором demokratija.eu)

Проблема становится еще более сложной, потому что ученые должны выяснить движение шаровых скоплений относительно центра галактики, но Солнце находится очень далеко от этого центра, сказала Иди. Таким образом, все измерения движения шаровых скоплений должны быть «переведены» в центр галактики, и это трудно сделать, когда эти измерения неполны (например, когда нет измерения движения шаровых скоплений по всей галактике). небо). По этой причине многие методы измерения массы Млечного Пути не могут использовать все доступные данные, заявила Иди на пресс-конференции.

Однако новый метод использует почти все доступные данные об измерениях шарового скопления, сказал Иди. Она и ее коллеги достигли этого подвига, используя устоявшуюся статистическую технику, называемую иерархической байесовской моделью. Детали становятся довольно запутанными, но, по сути, эта техника лучше учитывает неполные или очень неопределенные измерения, - сказала Иди. Окончательный результат также принимает во внимание неопределенность этих измерений, поэтому, если измерение очень ненадежно, оно будет иметь меньшее влияние на окончательный результат, сказала Иди.

Одна из предыдущих попыток измерить массу Млечного Пути с помощью шаровых скоплений использовала данные только по 89 из 157 шаровых скоплений и не учитывала эти погрешности измерения. Результатом стало около 680 миллиардов солнечных масс, что попадает в диапазон нового измерения, «что обнадеживает», - сказала Иди. [ Галерея: Темная материя во Вселенной ]

«Эти результаты [также] обнадеживают, и метод особенно обнадеживает», - сказала она. «Возможность значимым образом учитывать эти неопределенности измерений - это то, что может иметь широкое значение и для других областей астрономии, где измерения всегда неопределенны, а у нас часто есть неполные измерения».

Новый метод может также помочь решить еще одну ключевую проблему, с которой сталкиваются астрономы при измерении массы галактики: не всегда ясно, где заканчивается галактика и начинается остальное пространство. Выбор радиуса Млечный путь это похоже на попытку найти «край» очень тонкого облака. По словам Иди, разные измерения массы галактики рассчитываются на разных расстояниях от центра галактики, что затрудняет сравнение результатов.

Новые результаты обеспечивают «профиль массы», который дает диапазон того, какой должна быть масса на разных расстояниях от центра Галактики. Профиль показывает, что масса галактики в 400-580 миллиардов раз больше массы Солнца в радиусе 125 килопарсек (примерно 407 695 световых лет, или 3,8 x 1018километров). Если этот радиус расширить до так называемого вириального радиуса, который составляет 179 килопарсек (583 820 световых лет или 5,52 x 1018километров), то оценка массы составляет от 470 миллиардов до 780 миллиардов масс Солнца. По словам Иди, профиль массы также включает погрешность этих измерений, давая понять, перекрываются ли предыдущие измерения с новыми.

Грядущие улучшения

Новое измерение - это не конец истории, сказала Иди demokratija.eu. По ее словам, числа, вероятно, изменятся, поскольку ученые получат более точные измерения движения шаровых скоплений. Осуществляемый в настоящее время проект под названием «Сотрудничество в области правильного движения космического телескопа Хаббла» (HSTPROMO) работает над получением новых или улучшенных измерений движения ближайших шаровых скоплений.

Кроме того, иерархический байесовский метод основан на физических моделях галактики и распределении шаровых скоплений в галактике, но аспекты этих моделей могут быть улучшены, сказал Иди. Например, модель галактики, использованная в новом расчете массы, предполагает, что ореол темной материи не вращается вместе с «обычной» материей, но это предположение «может или не может быть правдой», - сказала Иди demokratija.eu. Таким образом, улучшения моделей также могут помочь уточнить измерения массы, сказала она.

Иди добавила, что с нетерпением ждет новых данных от космический корабль Gaia Европейского космического агентства , который будет обеспечивать измерения движения миллиарды звезд в Млечном Пути ; эти данные также можно использовать для измерения массы галактики, которое затем можно будет сравнить с новым измерением Иди и ее коллег.

По словам Иди, иерархический байесовский анализ - это хорошо зарекомендовавший себя статистический метод, который используется в экологии, биостатистике и космологии. Она сказала, что думает, что это может быть большим подспорьем для астрономов в эпоху «больших данных», когда такие инструменты, как Большой синоптический обзорный телескоп, будут выдавать терабайты данных каждые несколько дней.

«Я думаю, это здорово, что теперь [иерархический байесовский анализ] начинает набирать обороты в астрономии», - сказала она. «Как сообщество, мы начинаем понимать, что это очень мощный метод».

Следуй за Каллой Кофилд @callacofield . Подписывайтесь на нас @Spacedotcom , Facebook а также Google+ . Оригинальная статья о demokratija.eu .