Ahli astronomi terus berusaha mengukur jisim Bima Sakti dan mereka terus datang dengan bilangan yang berbeza. Tetapi mereka tidak pandai matematik. Mengukur jisim sesuatu yang sangat besar seperti Bima Sakti membingungkan. Selain itu, kita tertanam di dalamnya; memerlukan beberapa manuver yang sangat bijak untuk mengekang jisimnya.
Jisim Bima Sakti adalah persoalan saintifik asas yang cuba dijawab oleh para astronom selama beberapa dekad. Masalahnya adalah, walaupun anggaran terbaik ahli astronomi berbeza-beza. Kesukaran timbul bukan dari mengukur jisim bintang itu sendiri. Ia datang dari cabaran mengukur bahan gelap.
Tidak tahu apakah benda gelap itu? Baiklah, Space Magazine sedia membantu. (Sekiranya anda tahu apa itu, maka anda boleh melangkau bahagian seterusnya.)
Wajib "Apa itu Perkara Gelap?" Bahagian
Pertama sekali, perkara gelap adalah hipotesis. Kami sebenarnya tidak tahu apa itu. Tetapi kita tahu ada di sana, atau lebih tepatnya kita tahu ada sesuatu di sana.
Perkara-perkara yang dapat kita lihat dan berinteraksi terbuat dari apa yang disebut 'perkara baryonic.' Ia terbuat dari atom dan semua benda yang kita kenal: Badan kita, planet, bintang, cermin mata Kim Jong-un, dll. Tetapi jirim baryonic hanya membentuk kira-kira 10-15% jirim di alam semesta.
Kami berpendapat bahawa bahan gelap merangkumi sekitar 85-90% daripada jirim di alam semesta. Ia berbeza dengan perkara biasa kerana tidak berinteraksi dengan cahaya dan kita tidak dapat melihatnya. Itulah sebabnya ia dipanggil benda gelap.
Tetapi kita tahu ia ada di sana kerana galaksi berkelakuan seolah-olah mempunyai jisim yang jauh lebih besar daripada yang kita lihat. Petunjuk bahawa ada di graviti. Galaksi mesti mempunyai lebih banyak jisim, dan karenanya lebih banyak graviti, daripada yang dapat kita lihat dalam masalah biasa mereka, atau mereka hanya akan terbang. Jisim dan graviti mereka menyatukan mereka.
Versi pendek adalah bahawa perkara-perkara tidak mungkin seperti itu kecuali ada jisim yang jauh lebih banyak daripada yang dapat kita ukur.
Sangat Sukar Diukur
“Kami langsung tidak dapat mengesan bahan gelap.”
Laura Watkins, Balai Cerap Eropah Selatan
“Kami langsung tidak dapat mengesan bahan gelap,”Jelas Laura Watkins (Balai Cerap Eropah Selatan, Jerman), yang memimpin pasukan melakukan analisis. "Itulah yang membawa kepada ketidakpastian sekarang dalam jumlah Bima Sakti - anda tidak dapat mengukur dengan tepat apa yang tidak dapat anda lihat!“
Oleh itu, bagaimana kita dapat mengukur sesuatu yang tidak dapat kita lihat? Ahli astronomi sibuk mengukur kesan bahan gelap dan kemudian melakukan kerja ke belakang. Tetapi walaupun dengan semua usaha yang dilakukan, perkiraannya sangat bervariasi, dari serendah 500 miliar kali massa Matahari kita, hingga 3 triliun kali massa Matahari kita. Itu adalah perbezaan yang besar, dan masalah yang mengganggu dalam astronomi. Dan kerana kesukaran mengukur semua perkara gelap.
Kini satu kajian baru yang diketuai oleh Laura Watkins dari Balai Cerap Eropah Selatan berpendapat bahawa mereka sudah dekat untuk mengukur perkara gelap, dan oleh itu keseluruhan jisim Bima Sakti. Bilangan mereka?
Mereka mengatakan Bima Sakti mengandungi 1.5 trilion kali jisim seperti Matahari kita, atau 1.5 trilion jisim suria, dalam radius 125.000 tahun cahaya dari pusat galaksi.
Kajian ini bergantung pada pelepasan data kedua dari misi Gaia Badan Angkasa Eropah. Pengarang menggabungkannya dengan pemerhatian dari Teleskop Angkasa Hubble pekerja.
Mari kita lihat bagaimana astronomi mengukur jisim Bima Sakti.
Ahli astronomi tidak hanya boleh mengambil sampel ukuran bintang dan kemudian mengekstrapolasi. Itu tidak berfungsi kerana mereka tidak dapat melihat semua perkara gelap. Oleh itu mereka mengukur perkara lain. Dan terima kasih kepada misi Gaia, banyak pengukuran telah dilakukan untuk mereka.
Masukkan Kluster Gaia dan Globular
Gaia adalah misi ESO untuk membuat peta 3D Bima Sakti. Ini adalah misi yang bercita-cita tinggi, tetapi telah membuahkan hasil yang baik. Gaia telah mengukur kecepatan kedudukan dan jejarian sekitar satu bilion bintang di Bima Sakti, dan dalam Kumpulan Tempatan. Ini adalah kira-kira satu peratus bintang di galaksi kita. Itu mungkin tidak banyak, tetapi ketepatan pengukuran juga sangat penting, terutama ketika mengukur perkara gelap.
Sebilangan daripada kira-kira satu bilion bintang yang diukur oleh Gaia berada dalam kelompok globular yang berada di dekat Bima Sakti. Kelompok globular adalah kumpulan bintang yang berbentuk sfera, dan terdapat sekitar 150 daripadanya yang mengorbit Bima Sakti. Yang paling penting, semakin besar galaksi, semakin cepat orbit kelompok globular. Dan Gaia telah memberi kami ukuran yang lebih tepat mengenai halaju dari sebelumnya.
“Semakin besar galaksi, semakin cepat kelompoknya bergerak di bawah tarikan graviti.“
N. Wyn Evans, University of Cambridge, UK.
“Semakin besar galaksi, semakin cepat kelompoknya bergerak di bawah tarikan graviti”Jelas N. Wyn Evans (University of Cambridge, UK). "Sebilangan besar pengukuran sebelumnya mendapati kecepatan di mana sekelompok mendekati atau surut dari Bumi, iaitu halaju sepanjang garis pandangan kita. Walau bagaimanapun, kami dapat mengukur pergerakan sisi dari kluster, dari mana jumlah kelajuan, dan akibatnya jisim galaksi, dapat dihitung.“
Hubble Membantu Keluar
Semakin jauh kelompok globular, semakin banyak mereka memberitahu kita mengenai jisim Bima Sakti. Walaupun Gaia memberikan ukuran halaju kluster yang sangat tepat, itu adalah Teleskop Angkasa Hubble yang terhormat yang mengukur kluster sejauh 130.000 tahun cahaya dari Bumi, menambahkan banyak ketepatan pada pengukuran jisim baru untuk Bima Sakti.
“Kluster global meluas ke jarak yang jauh, jadi mereka dianggap sebagai astronom pelacak terbaik untuk mengukur jisim galaksi kita"Kata Tony Sohn (Institut Sains Teleskop Angkasa, AS), yang memimpin pengukuran Hubble.
“Kami bernasib baik kerana mempunyai gabungan data yang sangat baik,”Jelas Roeland P. van der Marel (Institut Sains Teleskop Angkasa, Amerika Syarikat). "Dengan menggabungkan ukuran Gaia 34 kluster globular dengan ukuran 12 kelompok yang lebih jauh dari Hubble, kita dapat menentukan jisim Bima Sakti dengan cara yang mustahil tanpa dua teleskop angkasa ini.“
Mengapa Ia Penting
Jadi sekarang apa?
Jisim Bima Sakti lebih daripada sekadar rasa ingin tahu, itu adalah bahagian penting dan penting dari soalan yang jauh lebih besar. Kandungan bahan gelap galaksi dikaitkan dengan pembentukan dan pertumbuhan struktur di Alam Semesta.
Pengukuran jisim Bima Sakti yang lebih tepat ini membantu kita memahami galaksi rumah kita dan tempatnya di alam semesta.
Boleh tahan.
Sumber:
- Kertas Penyelidikan: Bukti untuk Bima Sakti Intermediate-Mass dari Gaia DR2 Halo Globular Cluster Motions
- Siaran Akhbar: Hubble dan Gaia Menimbang Bima Sakti dengan Tepat
