Untuk menjadi jelas, menentukan jisim Galaksi Bima Sakti bukanlah tugas yang mudah. Di satu pihak, pemerhatian sukar dilakukan kerana Sistem Suria terletak jauh di dalam cakera galaksi itu sendiri. Tetapi pada masa yang sama, terdapat juga massa lingkaran cahaya gelap galaksi kita, yang sukar diukur kerana ia tidak "bercahaya", dan oleh itu tidak dapat dilihat dengan kaedah pengesanan konvensional.
Anggaran semasa jumlah jisim galaksi berdasarkan pergerakan arus gas pasang surut gas dan gugus globular, yang kedua-duanya dipengaruhi oleh jisim graviti galaksi. Tetapi setakat ini, pengukuran ini telah menghasilkan anggaran besar-besaran yang berkisar antara satu hingga beberapa trilion massa suria. Seperti yang dijelaskan oleh Profesor Loeb kepada Space Magazine melalui e-mel, dengan tepat mengukur jisim Bima Sakti sangat penting bagi para astronom:
"Bima Sakti menyediakan makmal untuk menguji model kosmologi standard. Model ini meramalkan bahawa jumlah galaksi satelit Bima Sakti bergantung pada jisimnya secara sensitif. Semasa membandingkan ramalan dengan bancian galaksi satelit yang diketahui, penting untuk mengetahui jisim Bima Sakti. Lebih-lebih lagi, jumlah jisim mengkalibrasi jumlah jirim (gelap) yang tidak dapat dilihat dan menetapkan kedalaman potensi graviti dengan baik dan menunjukkan betapa pantasnya bintang bergerak untuk melarikan diri ke ruang intergalaksi. "
Oleh itu, demi kajian mereka, Prof Loeb dan Dr. Fragione memilih untuk mengambil pendekatan baru, yang melibatkan pemodelan gerakan HVS untuk menentukan jisim galaksi kita. Lebih dari 20 HVS telah ditemui di galaksi kita sejauh ini, yang bergerak dengan kecepatan hingga 700 km / s (435 mi / s) dan terletak pada jarak sekitar 100 hingga 50,000 tahun cahaya dari pusat galaksi.
Bintang-bintang ini dianggap telah dikeluarkan dari pusat galaksi kita berkat interaksi bintang binari dengan lubang hitam supermasif (SMBH) di pusat galaksi kita - aka. Sagitarius A *. Walaupun penyebabnya yang tepat masih menjadi topik perbahasan, orbit HVS dapat dihitung kerana ditentukan sepenuhnya oleh medan graviti galaksi.
Seperti yang mereka jelaskan dalam kajian mereka, para penyelidik menggunakan asimetri dalam taburan kecepatan radial bintang di lingkaran galaksi untuk menentukan potensi graviti galaksi. Halaju bintang halo ini bergantung pada kelajuan pelepasan HVS yang berpotensi, dengan syarat masa yang diperlukan untuk HVS menyelesaikan orbit tunggal lebih pendek daripada jangka masa bintang halo.
Dari ini, mereka dapat membezakan antara model yang berbeza untuk Bima Sakti dan gaya graviti yang diberikannya. Dengan menggunakan masa perjalanan nominal HVS yang diperhatikan ini - yang mereka kira hingga 330 juta tahun, hampir sama dengan jangka hayat purata bintang halo - mereka dapat memperoleh anggaran graviti untuk Bima Sakti yang memungkinkan untuk membuat anggaran mengenai jisim keseluruhannya .
"Dengan menentukur kelajuan minimum bintang yang tidak terikat, kami dapati bahawa jisim Bima Sakti berada dalam julat 1.2-1.9 trilion jisim suria," kata Loeb. Walaupun masih tertakluk pada julat, anggaran terbaru ini adalah peningkatan yang signifikan berbanding anggaran sebelumnya. Lebih-lebih lagi, anggaran ini selaras dengan model kosmologi semasa kami yang berusaha memperhitungkan semua perkara yang dapat dilihat di Alam Semesta, serta bahan gelap dan tenaga gelap - model Lambda-CDM.
"Jisim Bima Sakti yang disimpulkan berada dalam jangkauan yang diharapkan dalam model kosmologi standard," kata Leob, "di mana jumlah bahan gelap kira-kira lima kali lebih besar daripada jirim (bercahaya) biasa."
Berdasarkan pecahan ini, dapat dikatakan bahawa benda normal di galaksi kita - iaitu bintang, planet, debu dan gas - menyumbang antara 240 dan 380 miliar Solar Masses. Oleh itu, kajian terbaru ini tidak hanya memberikan batasan jisim yang lebih tepat untuk galaksi kita, tetapi juga dapat membantu kita menentukan dengan tepat berapa banyak sistem bintang di luar sana - anggaran semasa mengatakan bahawa Bima Sakti mempunyai antara 200 hingga 400 bilion bintang dan 100 bilion planet .
Di luar itu, kajian ini juga penting bagi kajian pembentukan dan evolusi kosmik. Dengan meletakkan anggaran yang lebih tepat mengenai jisim galaksi kita, yang sesuai dengan pemecahan perkara biasa dan bahan gelap, ahli kosmologi akan dapat membina akaun yang lebih tepat mengenai bagaimana alam semesta kita wujud. Selangkah lebih dekat untuk memahami Alam Semesta dengan skala paling hebat!
