Kun olet keskellä jotain, voi olla vaikea kertoa tarkalleen kuinka suuri se on. Esimerkiksi Linnunradan galaksi.
Emme voi kuvata sitä tarkasti ulkopuolelta, joten parhaat arviot perustuvat etäisyysmittauksiin lähiöissä oleviin kohteisiin.
Viime vuoden Gaia-kartoitustietoihin perustuva arvio antoi levyn halkaisijan noin 260 000 valovuotta. Mutta samalla kun auringon vaikutus kulkee kauemmaksi kuin Kuiperin vyö, Linnunradan – sen näkymätön pimeän aineen halo – painovoima ja tiheys kulkevat levyä kauemmas.
Kuinka paljon kauempana? No, kuten uudet laskelmat ovat osoittaneet, melko vähän. Kuninkaallisen tähtitieteellisen yhdistyksen kuukausitiedotteille lähetetyssä ja arXiville ladatussa uudessa artikkelissa astrofyysikko Alice Dyson Durhamin yliopistosta Isossa-Britanniassa ja kollegat löysivät halkaisijan 1,9 miljoonaa valovuotta.
Linnunradalla on enemmän kuin mitä voimme nähdä – kaikki tähdet ja kaasu kiertävät Jousimies A: ta, supermassiivista mustaa aukkoa galaksin keskellä. Tiedämme tämän, koska tähdet galaktisen levyn ulkoreunoilla liikkuvat paljon nopeammin kuin niiden pitäisi olla havaittavan aineen painovoiman vaikutuksen alaisena.
Lisäpainovoima, joka antaa tälle pyörimiselle vauhdin, tulkitaan tulevan pimeästä aineesta – galaktisen levyn ympärillä olevasta aineen pallomaisesta pallosta. Mutta koska emme voi havaita pimeää ainetta suoraan, meidän on pääteltävä sen läsnäolo sen perusteella, miten se vaikuttaa ympäröivään aineeseen.
Tässä mitä Deason ja hänen kollegansa tekivät.
Ensinnäkin he tekivät korkean resoluution kosmologisia simulaatioita Linnunradan massagalaksien pimeän aineen haloista sekä yksittäin että paikallisen ryhmän, pienen, noin 9,8 miljoonan valovuoden galaksiryhmän, johon Linnunrata kuuluu, vastineina.
Kaavio galaksimme pimeän aineen halosta. (Digital Universe / American Museum of Natural History).
He keskittyivät erityisesti Linnunradan läheisyyteen M31: n, AKA: n, Andromedan galaksin, lähimmän suuren naapurimme, kanssa ja jonka Linnunradan on tarkoitus törmätä noin 4,5 miljardin vuoden kuluessa. Nämä kaksi galaksia ovat tällä hetkellä noin 2,5 miljoonan valovuoden välein – riittävän lähellä jo vuorovaikutuksessa painovoiman kanssa.
Useiden erilaisten ohjelmien avulla joukkue mallinnti Linnunradan pimeän aineen halon tarkastelemalla radiaalinopeutta – galaksin ympäri eri etäisyydellä liikkuvien esineiden kiertonopeutta – ja tiheyttä yrittäen määrittää pimeän aineen halon rajan.
Kaikki nämä simulaatiot ovat osoittaneet, että pimeän aineen halon ulkopuolella esineiden, kuten kääpiögalaksien, radiaalinen nopeus on huomattavasti pienempi.
Sitten he vertasivat sitä Paikallisen ryhmän tietokantaan Linnunradan ympärillä olevista kääpiögalakseista. Ja kuten heidän simulaatiot ennustivat, radiaalinopeus laski jyrkästi. Ryhmän radiaalinen etäisyys tähän rajaan oli noin 292 kiloparsekkiä – noin 950 000 valovuotta.
Tuplaa halkaisijaltaan ja saat hieman yli 1,9 miljoonaa valovuotta.
Tätä etäisyyttä voidaan edelleen tarkentaa ja se on puhdistettava, koska se ei ollut tämän tutkimuksen päätavoite, mutta laskelma auttaa asettamaan Linnunradalle tärkeitä rajoituksia, ja sitä voidaan käyttää tällaisten rajojen löytämiseen muille galakseille.
Monissa Linnunradan haloanalyyseissä sen ulkoreuna on perustavanlaatuinen rajoitus. Usein valinta on subjektiivinen, mutta kuten olemme sanoneet, on parempi määrittää ulkoreuna fyysisesti ja / tai havainnollisesti. Tässä sidottiin pimeän aineen jakautumisen raja havaittuun tähtihaloon '', tutkijat kirjoittivat artikkelissaan.
“On suurta toivoa, että uudet tiedot antavat luotettavamman ja tarkemman mittauksen Linnunradan ja läheisten galaksien rajoista.”
Tutkimus on hyväksytty julkaistavaksi Royal Astronomical Societyn kuukausitiedoissa ja se on saatavilla arXiv-verkkosivustolla.
Lähteet: Kuva: (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO)
