Kolik váží Mléčná dráha? Výpočet vědců hlava nebere
Žijeme v galaxii Mléčná dráha, která má průměr zhruba 120 000 světelných let a centrální výduť hvězd ve tvaru připomínajícím Tic Tac. Kromě hvězd je zde také plyn, prach a spousta temné hmoty, píše magazín Syfy.
Kromě celkové struktury a velikosti je jednou z nejdůležitějších charakteristik Mléčné dráhy její hmotnost, což je způsob, jak změřit celkové množství hmoty v ní. Ve skutečnosti je opravdu těžké ji změřit. Existuje spousta způsobů, jak to udělat, ale závisí na velmi obtížných pozorováních a velmi složitých modelech toho, jak se vše v galaxii chová. A co hůř, jsou tu ještě další galaxie, například Velké Magellanovo mračno, které mohou výsledky zkreslit.
Až donedávna astronomové dokázali nejlépe odhadnout hmotnost zhruba na dvojnásobek. A to nestačí, pokud chceme pochopit, jak například Mléčná dráha interaguje s ostatními galaxiemi ve svém okolí. Shodou okolností byly nedávno ve stejný den publikovány dvě výzkumné práce o hmotnosti Mléčné dráhy, které vypracovaly dva různé týmy astronomů za použití různých metod. A světe div se, obě dostaly téměř stejnou odpověď.
Jedna studie odhadla celkovou hmotnost naší galaxie na 690 miliard násobek hmotnosti Slunce (což slouží jako vhodná jednotka) a druhá dostala rozmezí zhruba 536 – 784 miliard násobku. Ale jsou tu detaily a výhrady. Vesmír je totiž složitý.
Foto: NASA
Odhad č.1
První odhad se zabývá hvězdami v halo Mléčné dráhy, což je zhruba kulový oblak hvězd (a temné hmoty), který galaxii obklopuje. Na základě průzkumu halo hvězd, který sahá až do vzdálenosti zhruba 300 000 světelných let a v kombinaci s měřeními mise Gaia (která měří vzdálenosti a pohyby hvězd) se zabývají rozložením a rychlostmi těchto hvězd v prostoru. Jak rychle se pohybují, závisí na tom, kolik hmoty má galaxie uvnitř, takže pokud se podíváme na hvězdu vzdálenou 100 000 světelných let, můžeme zjistit hmotnost galaxie do této vzdálenosti – takže to lze použít k určení hmotnosti do různých vzdáleností.
Statistická analýza je velmi složitá, ale výsledkem je model závislosti hmotnosti galaxie na vzdálenosti od středu. Když zvolí vhodnou vzdálenost 100 000 parseků, což je 326 000 světelných let, dostanou hodnotu 690 miliard hmotností Slunce. Pokud se vzdálí na vzdálenost 200 000 (kde musí poněkud extrapolovat, takže nejistota je o něco větší), dostanou hmotnost 1,08 bilionu Sluncí.
Odhad č.2
Druhý odhad má poněkud odlišný přístup. Rovněž využívají data z programu Gaia a zaměřují se na halo Mléčné dráhy, ale místo hvězd používají kulové hvězdokupy, těsné soubory tisíců až milionů hvězd. Ty obíhají kolem středu galaxie a je známo asi 160 kulových hvězdokup Mléčné dráhy. Jak rychle se pohybují, závisí na jejich vzdálenosti a hmotnosti galaxie uvnitř nich, podobně jako dříve. Astronomové také využívají rotační křivku galaxie získanou pomocí dat z programu Gaia, což je míra závislosti rychlosti otáčení hvězd v plochém disku kolem středu galaxie na její vzdálenosti; z toho také vyplývá hmotnost.
V úvahu brali také to, jak může Velký Magellanův oblak, který obíhá kolem Mléčné dráhy ve vzdálenosti 170 000 světelných let, ovlivňovat strukturu galaxie. Může se například gravitačně přetahovat a vytvářet substruktury v galaktickém disku. Diskutuje se o tom, že LMC může být hmotnější, než se dosud předpokládalo, takže se snaží zohlednit i tuto skutečnost.
Foto: NASA
Který odhad je přesnější?
Protože jejich odhad hmotnosti je závislý na modelu, dostávají pro Mléčnou dráhu rozmezí hmotností, a proto jim vychází 536 – 784 miliard Sluncí. Formální nejistota je asi 15 % v dolní části rozsahu, ale spíše 40 % na horním konci. Přesto je docela fajn, že výsledek první práce je přesně uprostřed tohoto rozmezí.
Oba tyto odhady zohledňují veškerou hmotu, tedy jak baryonovou (to, co si můžete představit jako normální hmotu: protony, atomy, molekuly a podobně), tak temnou hmotu, o které toho zatím moc nevíme. Temná hmota pravděpodobně tvoří asi 85 % veškeré hmoty v galaxii a normální hmota 15 %.
Foto: NASA
Tyto odhady jsou zlepšením oproti dřívějším odhadům a astronomové je budou moci využít k lepšímu pochopení okolí Mléčné dráhy – jsme v malé skupině několika desítek velkých i malých galaxií – a dokonce i její budoucnosti, protože Galaxie v Andromedě je další hovězí spirála vzdálená jen 2,5 milionu světelných let a možná k nám míří na budoucí srážku. Vyzbrojeni těmito čísly se snad v tom všem budeme moci lépe zorientovat.
Zdroj: syfy.com