Una medición más nueva y precisa establece la masa de la Vía Láctea en 1,5 billones de masas solares

Los astrónomos siguen tratando de medir la masa de la Vía Láctea y siguen obteniendo números diferentes. Pero no es que sean malos en matemáticas. Medir la masa de algo tan enorme como la Vía Láctea es confuso. Además, estamos integrados en él; se necesitan algunas maniobras muy inteligentes para limitar su masa.

La masa de la Vía Láctea es una pregunta científica fundamental que los astrónomos han estado tratando de responder durante décadas. El problema es que incluso las mejores estimaciones de los astrónomos varían enormemente. La dificultad surge no de medir la masa de las estrellas mismas. Viene del desafío de medir la materia oscura.

¿No sabes qué es la materia oscura? Bien, Universe Today está aquí para ayudar. (Si sabe lo que es, puede omitir la siguiente sección).

El obligatorio «¿Qué es la materia oscura?» Parte

En primer lugar, la materia oscura es hipotética. Realmente no sabemos qué es. Pero sabemos que está ahí, o más bien sabemos que hay algo.

Las cosas que podemos ver e interactuar están hechas de lo que se llama ‘materia bariónica’. Está hecho de átomos y es todo lo que conocemos: nuestros cuerpos, los planetas, las estrellas, los anteojos de Kim Jong-un, etc. Pero la materia bariónica solo constituye alrededor del 10-15% de la materia en el universo.

Los anteojos de Kim Jong-un están hechos de materia bariónica.  Él también.  Tú también.  Crédito de la imagen: Por Korea.net (sitio web oficial de la República de Corea) - https://www.flickr.com/photos/koreanet/41731170961, KOGL Tipo 1, https://commons.wikimedia.org/w/index .php?curid=70893523
Los anteojos de Kim Jong-un están hechos de materia bariónica. Él también. Tú también. Crédito de imagen: Por Korea.net (sitio web oficial de la República de Corea) – https://www.flickr.com/photos/koreanet/41731170961, KOGL Tipo 1, https://commons.wikimedia.org/w/index .php?curid=70893523

Creemos que la materia oscura constituye alrededor del 85-90% de la materia del universo. Es distinta de la materia regular porque no interactúa con la luz y no podemos verla. Por eso se llama materia oscura.

Pero sabemos que está ahí porque las galaxias se comportan como si tuvieran mucha más masa de la que podemos ver. La pista de que está ahí está en la gravedad. Las galaxias deben tener más masa y, por lo tanto, más gravedad de lo que podemos ver en su materia normal, o simplemente se separarían. Su masa y gravedad los mantienen unidos.

La versión corta es que las cosas simplemente no podrían ser como son a menos que hubiera mucha más masa de la que podemos medir.

Es muy difícil de medir

Simplemente no podemos detectar la materia oscura directamente.

Laura Watkins, Observatorio Europeo Austral

Simplemente no podemos detectar la materia oscura directamente,” explica Laura Watkins (Observatorio Europeo Austral, Alemania), quien dirigió el equipo que realizó el análisis. “Eso es lo que conduce a la presente incertidumbre en la masa de la Vía Láctea: ¡no puedes medir con precisión lo que no puedes ver!

Entonces, ¿cómo podemos medir algo que no podemos ver? Los astrónomos se ocupan de medir el efecto de la materia oscura y luego trabajan al revés. Pero incluso con todo el esfuerzo puesto en ello, las estimaciones varían enormemente, desde tan solo 500 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, hasta 3 billones de veces la masa de nuestro Sol. Esa es una gran discrepancia y un verdadero problema persistente en astronomía. Y es por la dificultad de medir toda la materia oscura.

ahora un nuevo estudio liderado por Laura Watkins del Observatorio Europeo Austral cree que se han acercado aún más a medir la materia oscura y, por lo tanto, toda la masa de la Vía Láctea. ¿Su número?

Dicen que la Vía Láctea contiene 1,5 billones de veces la masa de nuestro Sol, o 1,5 billones de masas solares, en un radio de 125.000 años luz desde el centro galáctico.

El estudio se basa en la segunda publicación de datos de la Agencia Espacial Europea misión gaia. Los autores lo combinaron con observaciones del caballo de batalla del Telescopio Espacial Hubble.

La nave espacial Gaia de la ESA.  Gaia está midiendo las posiciones de miles de millones de estrellas con mayor precisión que nunca.  Crédito de la imagen: ESA/ATG medialab
La nave espacial Gaia de la ESA. Gaia está midiendo las posiciones de miles de millones de estrellas con mayor precisión que nunca. Credito de imagen:
Laboratorio de medios ESA/ATG

Entremos en las entrañas de cómo los astrónomos miden la masa de la Vía Láctea.

Los astrónomos no pueden simplemente tomar medidas de muestra de estrellas y luego extrapolar. Eso no funciona porque no pueden ver toda la materia oscura. Entonces miden otras cosas. Y gracias a la misión Gaia, ya se han realizado muchas mediciones.

Introduzca Gaia y cúmulos globulares

Gaia es la misión de ESO para crear un mapa 3D de la Vía Láctea. Es una misión ambiciosa, pero ha dado grandes resultados. Gaia ha medido la velocidad posicional y radial de alrededor de mil millones de estrellas en la Vía Láctea y en la Grupo local. Esto es aproximadamente el uno por ciento de las estrellas de nuestra galaxia. Puede que no parezca mucho, pero la precisión de las mediciones también es muy importante, especialmente cuando se trata de medir la materia oscura.

Algunas de las aproximadamente mil millones de estrellas que midió Gaia se encuentran en los cúmulos globulares que se encuentran cerca de la Vía Láctea. cúmulos globulares son colecciones esféricas de estrellas, y hay unas 150 de ellas orbitando la Vía Láctea. Lo más importante es que cuanto más masiva es la galaxia, más rápido orbitan los cúmulos globulares. Y Gaia nos ha proporcionado medidas de su velocidad más precisas que nunca.

Cuanto más masiva es una galaxia, más rápido se mueven sus cúmulos bajo la atracción de su gravedad.

N. Wyn Evans, Universidad de Cambridge, Reino Unido.

Cuanto más masiva es una galaxia, más rápido se mueven sus cúmulos bajo la atracción de su gravedad.” explica N. Wyn Evans (Universidad de Cambridge, Reino Unido). “La mayoría de las mediciones anteriores han encontrado la velocidad a la que un cúmulo se acerca o se aleja de la Tierra, esa es la velocidad a lo largo de nuestra línea de visión. Sin embargo, también pudimos medir el movimiento lateral de los cúmulos, a partir del cual se puede calcular la velocidad total y, en consecuencia, la masa galáctica.

Una imagen del telescopio espacial Hubble del cúmulo globular NGC 4147, uno de los cúmulos utilizados para medir la masa de la Vía Láctea en este nuevo estudio.  NGC 4147 está a unos 60.000 años luz de la Tierra.  Crédito de imagen: ESA/Hubble y NASA, T. Sohn et al.
Una imagen del telescopio espacial Hubble del cúmulo globular NGC 4147, uno de los cúmulos utilizados para medir la masa de la Vía Láctea en este nuevo estudio. NGC 4147 está a unos 60.000 años luz de la Tierra. Credito de imagen:
ESA/Hubble y NASA, T. Sohn et al.

El Hubble ayuda

Cuanto más lejos esté el cúmulo globular, más nos dirán sobre la masa de la Vía Láctea. Aunque Gaia proporcionó las mediciones de velocidad extremadamente precisas de los cúmulos, fue el venerable Telescopio Espacial Hubble el que midió los cúmulos a una distancia de hasta 130.000 años luz de la Tierra, agregando una gran precisión a la nueva medición de masa de la Vía Láctea.

Los cúmulos globales se extienden a una gran distancia, por lo que se consideran los mejores trazadores que usan los astrónomos para medir la masa de nuestra galaxia.”, dijo Tony Sohn (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, EE. UU.), quien dirigió las mediciones del Hubble.

Tuvimos la suerte de tener una gran combinación de datos,” explicó Roeland P. van der Marel (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, EE. UU.). “Al combinar las medidas de Gaia de 34 cúmulos globulares con las medidas de 12 cúmulos más distantes del Hubble, pudimos precisar la masa de la Vía Láctea de una manera que sería imposible sin estos dos telescopios espaciales.

Por qué importa

¿Y ahora que?

La masa de la Vía Láctea es más que una simple curiosidad, es una parte intrínseca e importante de preguntas mucho más grandes. El contenido de materia oscura de una galaxia está vinculado a la formación y crecimiento de estructuras en el Universo.

Esta medida más precisa de la masa de la Vía Láctea nos ayuda a comprender nuestra galaxia de origen y su lugar en el cosmos.

Nada mal.

Fuentes:

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