Když jste přímo uprostřed něčeho, může být obtížné přesně určit, jak je to velké. Například galaxie Mléčná dráha.
Nemůžeme to přesně vyfotografovat zvenčí, takže naše nejlepší odhady jsou založeny na měření vzdálenosti k objektům na předměstí.
Odhad založený na loňských mapovacích datech Gaia nám dal průměr disku asi 260 000 světelných let. Ale stejně jako se vliv Slunce pohybuje dále než Kuiperův pás, gravitační vliv a hustota Mléčné dráhy – její neviditelné halo temné hmoty – se pohybuje dále než disk.
O kolik dále? Jak ukázaly nové výpočty, docela dost. V novém příspěvku zaslaném Měsíčnímu oznámení Královské astronomické společnosti a nahraném na server arXiv astrofyzička Alice Dyson z Durham University ve Velké Británii a její kolegové zjistili průměr 1,9 milionu světelných let.
Mléčná dráha má více než jen to, co můžeme vidět – všechny hvězdy a plyn obíhající kolem Střelce A, supermasivní černé díry ve středu galaxie. Víme to, protože hvězdy na vnějších okrajích galaktického disku se pohybují mnohem rychleji, než by mělo být vzhledem k gravitačnímu vlivu detekované hmoty.
Dodatečná gravitační síla, která dává této rotaci podporu, je interpretována jako pocházející z temné hmoty – obrovské sférické halo hmoty, které obklopuje galaktický disk. Ale protože nemůžeme detekovat temnou hmotu přímo, musíme její přítomnost odvodit na základě toho, jak ovlivňuje okolní hmotu.
Tady je to, co Deason a její kolegové udělali.
Nejprve provedli kosmologické simulace halos temné hmoty galaxií s hmotností Mléčné dráhy s vysokým rozlišením, a to jednotlivě i analogicky s Místní skupinou, malou skupinou galaxií o délce přibližně 9,8 milionů světelných let, ke které Mléčná dráha patří.
Schéma halo temné hmoty naší galaxie. (Digitální vesmír / Americké přírodní muzeum).
Zaměřili se zejména na blízkost Mléčné dráhy k M31, AKA, galaxii Andromeda, našemu nejbližšímu velkému sousedovi a do které se Mléčná dráha srazí asi za 4,5 miliardy let. Obě galaxie jsou v současné době od sebe vzdáleny přibližně 2,5 milionu světelných let – dost blízko, aby již mohly gravitačně interagovat.
Pomocí několika různých programů modeloval tým halo Mléčné dráhy temnou hmotu tím, že se podíval na radiální rychlost – orbitální rychlost objektů pohybujících se kolem galaxie v různých vzdálenostech – a hustotu, aby se pokusil definovat hranici halo temné hmoty.
Všechny tyto simulace ukázaly, že mimo halo temné hmoty je radiální rychlost objektů, jako jsou trpasličí galaxie, znatelně nižší.
Poté jej porovnali s databází trpasličích galaxií kolem Mléčné dráhy od Místní skupiny. A jak předpovídaly jejich simulace, došlo k prudkému poklesu radiální rychlosti. Radiální vzdálenost, kterou tým vypočítal k této hranici, byla asi 292 kiloparseků – asi 950 000 světelných let.
Zdvojnásobte to v průměru a získáte něco přes 1,9 milionu světelných let.
Tuto vzdálenost lze stále upřesnit a je třeba ji upřesnit, protože to nebylo hlavním cílem této studie, ale výpočet pomáhá uvalit na Mléčnou dráhu důležitá omezení a lze ji použít k nalezení takových hranic pro jiné galaxie.
V mnoha analýzách halo Mléčné dráhy je její vnější hranice základním omezením. Výběr je často subjektivní, ale jak jsme již řekli, je lepší definovat fyzicky a / nebo pozorovatelně vnější hranu. Zde jsme vázali hranici distribuce temné hmoty na pozorovanou hvězdnou halo, “napsali vědci ve svém článku.
„Existuje velká naděje, že nová data poskytnou spolehlivější a přesnější měření hranic Mléčné dráhy a blízkých galaxií.“
Studie byla přijata k publikaci v Měsíčních oznámeních Královské astronomické společnosti a je k dispozici na webových stránkách arXiv.
Zdroje: Foto: (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO)
