Χρησιμοποιώντας γαλαξίες δορυφόρους μπορούμε να βρούμε το βάρος του Γαλαξία μας

Το να ....ζυγιστούν γαλαξίες είναι μια δύσκολη δουλειά - ειδικά όταν αυτός ο γαλαξίας είναι ο δικός μας! Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι επιστήμονες αντιμετώπισαν αυτό το πρόβλημα αξιοποιώντας απίστευτα ακριβείς μετρήσεις των κινήσεων των δορυφόρων του Γαλαξία μας.

Ο Γαλαξίας μας και ορισμένοι από τους γαλαξίες δορυφόρους του είναι ορατοί με σαφήνεια σε αυτή τη φωτογραφία από τον Cerro Paranal στην έρημο Atacama της Χιλής. [ESO / Y. Beletsky]


Μία μέτρηση πρόκληση για τους δορυφόρους του Γαλαξία

Η θέση μας στη μέση του δίσκου του Γαλαξία μας δυσκολεύει να αξιολογήσουμε τη συνολική μάζα του αερίου, της σκόνης, των αστεριών και της σκοτεινής ύλης που μας περιβάλλει. Εκτιμήσεις για το   εύρος της μάζας του Γαλαξία κυμαίνονται από 700 δισεκατομμύρια έως 2 τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες! Η τεκμηρίωση του αριθμού αυτού είναι κρίσιμη για την καλύτερη κατανόηση της δομής και της δυναμικής του "τοπικού" μας... σύμπαντος.

Στην εικόνα βλέπουμε τις τοποθεσίες μερικών από τους 50 γαλαξίες δορυφόρους που είναι γνωστοί γύρω από τον Γαλαξία μας. Εικόνα: AndrewRT


Ποιο είναι λοιπόν το κλειδί για την ακριβή ζύγιση του Γαλαξία μας;

Μια νέα μελέτη με επικεφαλής την Ekta Patel (Πανεπιστήμιο της Αριζόνα) - η οποία μελέτη παρουσιάστηκε στη σύσκεψη της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας (American Astronomical Society) πριν από δύο εβδομάδες - υποδηλώνει ότι μπορεί να είναι οι ελάχιστα αντιληπτές κινήσεις στους μικρούς γαλαξίες δορυφόρους που περιστρέφονται γύρω από τον Γαλαξία. Περίπου 50 γαλαξίες δορυφόροι είναι επί του παρόντος γνωστοί, και οι προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι μπορεί να φτάσουν συνολικά τους 100 έως και τους 200. Παρακολουθώντας τις κινήσεις αυτών των δορυφόρων γαλαξιών, μπορούμε να εντοπίσουμε τις δυνατότητες του ..."οικοδεσπότη" τους - του Γαλαξία μας - και έτσι να εκτιμήσουμε τη μάζα του.


Μικροσκοπικές κινήσεις μικροσκοπικών γαλαξιών

Σε αυτή την εποχή, της λεγόμενης "αστρονομίας ακριβείας", γίνονται δυνατές αξιόλογες μετρήσεις. Στη μελέτη τους, η Patel και οι συνεργάτες της χρησιμοποιούν χρόνια κατάλληλων παρατηρήσεων της Ιδίας κίνησης (μ) (proper motion) για εννέα γαλαξίες δορυφόρους του Γαλαξία μας από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Η ακρίβεια που απαιτείται για μετρήσεις όπως αυτές είναι εξωφρενικά εκπληκτική: η παρακολούθηση αυτών των μετακινήσεων των γαλαξιών αυτών είναι περίπου σαν να παρατηρούμε την ανάπτυξη μιας ανθρώπινης τρίχας στη Σελήνη!

Στην εικόνα βλέπουμε μια προσομοίωση από τον ιστότοπο Illustris της εξέλιξης του Σύμπαντος ως τις ημέρες μας, δίνοντάς μας έτσι μια γεύση του πώς η σκοτεινή ύλη αυτοοργανώνεται σε γαλαξιακές Άλως στη διάρκεια του χρόνου. Εικόνα: Illustris Collaboration

Αντί να χρησιμοποιήσουμε την στιγμιαία θέση και την ταχύτητα που μετράται για ένα γαλαξία δορυφόρο - στοιχεία που αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου κατά τη διάρκεια της τροχιάς του γαλαξία δορυφόρου - η Patel και οι συνεργάτες της καταδεικνύουν ότι η συγκεκριμένη στροφορμή του γαλαξία δορυφόρου είναι μια πιο χρήσιμη παράμετρος όταν επιχειρείται η εκτίμηση της μάζας του γαλαξία ξενιστή.

Ξεχωριστά για τον κάθε έναν από τους εννέα γαλαξίες δορυφόρους, οι συγγραφείς της σχετικής εργασίας συγκρίνουν τη μετρούμενη ορμή με αυτήν των περίπου  ~ 90.000 προσομοιωμένων δορυφόρων γαλαξιών από την κοσμολογική προσομοίωση Illustris-Dark (Illustris-Dark cosmological simulation). Αυτή η αντιστοίχιση χρησιμοποιείται για να δημιουργηθεί μια κατανομή πιθανοτήτων για τη μάζα του γαλαξία ξενιστή που πιθανότατα θα έχει σε τροχιά γύρω του έναν τέτοιο γαλαξία δορυφόρο. Οι κατανομές πιθανοτήτων για τους εννέα γαλαξίες δορυφόρους στη συνέχεια συνδυάζονται για να βρεθεί η καλύτερη συνολική εκτίμηση για τη μάζα του Γαλαξία μας.

Γραφική αναπαράσταση του Γαλαξία μας. 

Εικόνα:Robert Hurt of NASA and JPL-Caltech

Περιορίζοντας τη κλίμακα

Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, η Patel και οι συνεργάτες της ανακάλυψαν μια μάζα 0,96 τρισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών για τον Γαλαξία μας. Το εύρος σφάλματος για τη μέτρησή τους αυτή είναι περίπου 30% - και ενώ αυτό είναι πιο περιορισμένο από το ευρύ φάσμα προηγούμενων εκτιμήσεων, δεν είναι ακόμη εξαιρετικά ακριβές. Η ομορφιά της μεθόδου της Patel και των συνεργατών της , ωστόσο, είναι ότι είναι τόσο επεκτάσιμη όσο και γενικεύσιμη.

Στην εικόνα: Περίληψη της πιο πιθανής μάζας για τον Γαλαξία, η οποία υπολογίζεται από κάθε έναν από τους 9 γαλαξίες δορυφόρους , χρησιμοποιώντας τις στιγμιαίες θέσεις και τις ταχύτητες (αριστερά) και την ορμή (δεξιά) των δορυφόρων αυτών. Η μέθοδος της ορμής δείχνει μικρότερη διασπορά στις μάζες του ξενιστή γαλαξία. Κάτω: κατανομές πιθανοτήτων για την πιο πιθανή μάζα του Γαλαξία για κάθε έναν από τους γαλαξίες δορυφόρους (έγχρωμες καμπύλες) και συνδυασμός αυτών (γκρίζα καμπύλη). Κάντε κλικ για καλύτερη εμφάνιση.

 Εικόνα: [Patel et al*. 2018 ]

Οι συγγραφείς της εργασίας είχαν μόνο πρόσβαση σε ακριβείς Ίδιες κινήσεις (proper motions), για εννέα γαλαξίες δορυφόρους κατά τη διεξαγωγή της μελέτης τους - αλλά από τότε η αποστολή ¨Γαία¨ έδωσε μετρήσεις για 30 γαλαξίες δορυφόρους, με περισσότερες να αναμένονται στο μέλλον. Η πρόσθετη χρήση των δεδομένων γι αυτούς τους γαλαξίες δορυφόρους, καθώς και η χρήση βελτιωμένων κοσμολογικών προσομοιώσεων υψηλότερης ανάλυσης για σύγκριση θα συνεχίσουν να αυξάνουν την ακρίβεια των εκτιμήσεων της Patel και των συνεργατών της στο μέλλον.

Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη ζύγιση του γειτονικού μας γαλαξία της Ανδρομέδας ή οποιουδήποτε άλλου γαλαξία για τον οποίο είμαστε σε θέση να πάρουμε ακριβείς μετρήσεις Ιδίας κίνησης (μ) για τους γαλαξίες δορυφόρους τους. 

Έχετε την προσοχή σας στο μέλλον, καθώς τέτοιες τεχνικές συνεχίζουν να αποκαλύπτουν περισσότερες ιδιότητες του τοπικού μας ...Σύμπαντος.  

H τοπική υποομάδα γαλαξιών στην οποία ανήκει ο Γαλαξίας μας

--------------------*--------------------

*Η συντομογραφία "et al" σημαίνει "και με τους υπόλοιπους" εννοώντας τους συμμετέχοντες σε μια εργασία ή μια έρευνα. 

Από την Susanna Kohler 

--------------------*--------------------

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:

. Άρατος- Παρατηρησιακή Αστρονομία Σαλαμίνας

. Αστρονομία και Επιστήμη

. Αστροβραδιές Σαλαμίνας

Πηγή

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου 

(οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.

 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 https:/www.facebook.com/groups/174408446026959/

Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Για την ομάδα : @Aratosastronomy