Fijar la masa de una galaxia puede parecer una empresa esotérica, pero los científicos piensan que es la clave para desentrañar la naturaleza de la materia oscura evasiva, aún por verse, y el tejido de nuestro cosmos.
Una nueva técnica para estimar la masa de galaxias promete resultados más confiables, especialmente cuando se aplica a grandes conjuntos de datos generados por encuestas actuales y futuras, según un equipo de investigación dirigido por Ekta Patel en la Universidad de Arizona. Publicado en el Revista astrofísica , el estudio es el primero en combinar los movimientos tridimensionales completos observados de varias de las galaxias satelitales de la Vía Láctea con extensas simulaciones por computadora para obtener una estimación de alta precisión para la masa de nuestra galaxia local.
Determinar la masa de galaxias juega un papel crucial en desentrañar misterios fundamentales sobre la arquitectura del universo. Según los modelos cosmológicos actuales, la materia visible de una galaxia, como las estrellas, el gas y el polvo, representa solo el 15 por ciento de su masaSe cree que el 85 por ciento restante reside en la materia oscura, un componente misterioso que nunca se ha observado y cuyas propiedades físicas siguen siendo en gran parte desconocidas. La gran mayoría de la masa de una galaxia principalmente materia oscura se encuentra en su halo, un vasto,región circundante que contiene pocas estrellas, si es que tiene alguna, y cuya forma es en gran parte desconocida.
En un modelo cosmológico ampliamente aceptado, los filamentos de materia oscura abarcan todo el universo, arrastrando materia luminosa "regular" con ellos. Donde se cruzan, el gas y el polvo se acumulan y se unen en galaxias. Durante miles de millones de años, pequeñas galaxias se fusionanpara formar más grandes, y a medida que crecen en tamaño y su atracción gravitacional llega más y más al espacio, atraen un zoológico de otras galaxias pequeñas, que luego se convierten en galaxias satélite. Sus órbitas están determinadas por su galaxia anfitriona, al igual que la galaxia anfitriona.La atracción gravitacional del sol dirige el movimiento de planetas y cuerpos en el sistema solar.
"Ahora sabemos que el universo se está expandiendo", dice Patel, un estudiante graduado de cuarto año en el Departamento de Astronomía y Observatorio Steward de la UA. "Pero cuando dos galaxias se acercan lo suficiente, su atracción mutua es mayor que la influencia deel universo en expansión, por lo que comienzan a orbitarse alrededor de un centro común, como nuestra Vía Láctea y nuestro vecino más cercano, la galaxia de Andrómeda ".
Aunque Andromeda se acerca a la Vía Láctea a 110 kilómetros por segundo, los dos no se fusionarán hasta unos 4.500 millones de años a partir de ahora. Según Patel, rastrear el movimiento de Andromeda es "equivalente a ver crecer un cabello humano a la distancia delLuna."
Debido a que es imposible "pesar" una galaxia simplemente mirándola, mucho menos cuando el observador se encuentra dentro de ella, como es el caso de nuestra Vía Láctea, los investigadores deducen la masa de una galaxia al estudiar los movimientos deLos objetos celestes que bailan alrededor de la galaxia anfitriona, liderados por su atracción gravitacional, tales objetos, también llamados trazadores, porque trazan la masa de su galaxia anfitriona, pueden ser galaxias satélite o corrientes de estrellas creadas a partir de la dispersión de las antiguas galaxias.eso se acercó demasiado para permanecer intacto.
A diferencia de los métodos anteriores comúnmente utilizados para estimar la masa de una galaxia, como medir las velocidades y posiciones de sus trazadores, el enfoque desarrollado por Patel y sus coautores utiliza su momento angular, que produce resultados más confiables porque no cambiatiempo. El momento angular de un cuerpo en el espacio depende tanto de su distancia como de su velocidad. Dado que las galaxias satélite tienden a moverse alrededor de la Vía Láctea en órbitas elípticas, sus velocidades aumentan a medida que se acercan a nuestra galaxia y disminuyen a medida que se alejan.Debido a que el momento angular es el producto de la posición y la velocidad, no hay cambio neto independientemente de si el marcador está en su posición más cercana o más lejana en su órbita.
"Piensa en una patinadora haciendo piruetas", dice Patel. "Mientras dibuja en sus brazos, gira más rápido. En otras palabras, su velocidad cambia, pero su impulso angular permanece igual durante toda su actuación"."
El estudio, que Patel presenta el jueves 7 de junio, en la 232ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Denver, es el primero en observar los movimientos tridimensionales completos de nueve de las 50 galaxias satelitales conocidas de la Vía Lácteaa la vez y compare sus medidas de momento angular con un universo simulado que contiene un total de 20,000 galaxias anfitrionas que se asemejan a nuestra propia galaxia. Juntas, esas galaxias simuladas albergan aproximadamente 90,000 galaxias satélite.
El equipo de Patel determinó la masa de la Vía Láctea en 0,96 billones de masas solares. Las estimaciones anteriores habían colocado la masa de nuestra galaxia entre 700 mil millones y 2 billones de masas solares. Los resultados también refuerzan las estimaciones que sugieren que la Galaxia de Andrómeda M31 es más masiva que nuestraVía láctea.
Los autores esperan aplicar su método a los datos cada vez mayores a medida que estén disponibles a través de los estudios galácticos actuales y futuros, como el observatorio espacial Gaia y LSST, el Gran telescopio de estudio sinóptico grande. Según la coautora Gurtina Besla, asistenteprofesor de astronomía en la UA, las restricciones en la masa de la Vía Láctea mejorarán a medida que se obtengan nuevas observaciones que registren la velocidad de más galaxias satelitales, y las simulaciones de próxima generación proporcionarán una resolución más alta, lo que permitirá a los científicos obtener mejores estadísticas pararastreadores de masa más pequeños, las llamadas galaxias ultra débiles.
"Nuestro método nos permite aprovechar las mediciones de la velocidad de múltiples galaxias satelitales simultáneamente para obtener una respuesta de lo que la teoría de la materia oscura fría predeciría de manera robusta la masa del halo de la Vía Láctea", dice Besla ".Se adapta perfectamente para aprovechar el rápido crecimiento actual tanto en los conjuntos de datos de observación como en las capacidades numéricas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :