Kolik váží Mléčná dráha? Observatoře HST a Gaia se to pokusily zjistit

Naše Galaxie – Mléčná dráha – obsahuje odhadem asi 200 miliard hvězd. Avšak to je pouze špička ledovce – naše Galaxie je obklopena obrovským množstvím neznámého materiálu, tzv. temné (skryté) hmoty. Astronomové vědí o její existenci, protože dynamicky by se Mléčná dráha rozpadla na kusy, pokud by ji temná hmota nedržela svojí gravitací pohromadě. Astronomové by si přáli velmi přesně změřit hmotnost naší Galaxie a lépe porozumět tomu, jak se myriády galaxií v celém vesmíru zformovaly a jak se vyvíjely.

Skupina astronomů z Evropské jižní observatoře ESO, Space Telescope Science Institute, Johns Hopkins University Center for Astrophysical Sciences a University of Cambridge zkombinovala údaje z Hubbleova kosmického teleskopu HST a evropské astronomické observatoře Gaia ke studiu pohybů kulových hvězdokup, které obíhají kolem Galaxie. Rychleji se pohybují hvězdokupy, které jsou pod vlivem gravitačního působení galaxie, která je mnohem hmotnější. Astronomové dospěli k závěru, že naše Galaxie má hmotnost odpovídající 1,54 biliónům Sluncí. Je nutno říci, že většina hmotnosti připadá na temnou hmotu.

Nejlehčí galaxie mají hmotnost kolem miliardy hmotností Slunce, zatímco ty nejtěžší mohou mít až 30 biliónů Sluncí, což je zhruba 30 000× více. S hmotností 1,54 biliónu hmotností Slunce je naše Galaxie docela obyčejným hvězdným ostrovem co do jasnosti.

Předcházející odhady hmotnosti Mléčné dráhy se pohybovaly v rozmezí 500 miliard až 3 bilióny hmotností Slunce. Tato obrovská nejistota vznikla především z důvodu použití odlišných metod použitých pro měření rozložení temné hmoty – která představuje až 90 % naší Galaxie.

„My prostě nemůžeme detekovat temnou hmotu přímo. To je to, co vede k velké nejistotě při určení hmotnosti Mléčné dráhy – můžeme přesně měřit pouze to, co můžeme pozorovat,“ říká Laura Watkins, astronomka na Evropské jižní observatoři ESO.

Vzhledem k nepolapitelné podstatě temné hmoty astronomové využili důmyslnou metodu k určení hmotnosti naší Galaxie, která spoléhá na měření rychlostí kulových hvězdokup – hustých uskupení hvězd, která obíhají kolem spirálního disku Mléčné dráhy ve velkých vzdálenostech.

„Mnohem hmotnější galaxie urychlují své kulové hvězdokupy v důsledku gravitační přitažlivosti,“ říká N. Wyn Evans z University of Cambridge. „Většina dosavadních měření vedla k určení rychlosti přibližování nebo vzdalování hvězdokupy od Země, která však je rychlostí ve směru našeho pohledu. Avšak my jsme byli schopni změřit rovněž boční (tangenciální) pohyb hvězdokup a z něj absolutní rychlost, z které může být následně vypočítána hmotnost Galaxie.“

Vědci využila data z druhé sady publikovaných měření družicí Gaia – která zahrnuje měření kulových hvězdokup až do vzdálenosti 65 000 světelných roků od Země – jako základ pro jejich studium.

„Kulové hvězdokupy rozšiřují měření do větších vzdáleností. Astronomové tak zvažovali, jaké nejlepší stopaře využít ke změření hmotnosti naší Galaxie,“ říká Tony Sohn, astronom ze Space Telescope Science Institute.

Pozorování uskutečněná pomocí HST umožnila sledovat slabé a vzdálené kulové hvězdokupy až do vzdálenosti 130 000 světelných roků od Země, které byly rovněž zařazeny do studie. Protože HST pozoroval některé z těchto objektů po desetiletí, bylo rovněž možné velmi přesně určit rychlosti těchto kulových hvězdokup.

„Byli jsme velmi šťastní, že máme k dispozici takovou kombinaci dat. Spojením měření 34 kulových hvězdokup družicí Gaia s 12 velmi vzdálenými hvězdokupami studovanými pomocí HST jsme mohli upřesnit hmotnost naší Galaxie způsobem, který nebyl možný bez těchto dvou kosmických observatoří,“ říká Roeland P. van der Marel, rovněž ze Space Telescope Science Institute.

Výsledky práce astronomů byly publikovány v časopise Astrophysical Journal.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/milky-way-mass-06972.html a http://hubblesite.org/news_release/news/2019-16

autor: František Martinek