超高速星を使った天の川の質量の決定

明確に言うと、天の川銀河の質量を決定することは簡単な作業ではありません。一方で、太陽系は銀河の円盤の奥深くにあるため、観測は困難です。しかし、同時に、私たちの銀河の暗黒物質ハローの質量もあります。これは「発光」していないため測定が困難であり、従来の検出方法では見えません。

銀河の総質量の現在の推定は、ガスの潮流と球状星団の動きに基づいており、どちらも銀河の重力質量の影響を受けます。しかし、これまでのところ、これらの測定により、1兆から数兆の太陽質量の範囲の質量推定値が生成されています。ローブ教授がスペースマガジンに電子メールで説明したように、天の川の質量を正確に測定することは天文学者にとって非常に重要です。

「天の川は、標準的な宇宙論モデルをテストするための実験室を提供します。このモデルは、天の川の衛星銀河の数がその質量に敏感に依存することを予測しています。予測を既知の衛星銀河の国勢調査と比較する場合、天の川の質量を知ることが不可欠です。さらに、総質量は目に見えない（暗い）物質の量を校正し、重力ポテンシャルの深さを適切に設定し、星が銀河間空間に逃げるためにどれだけ速く移動する必要があるかを示します。」

彼らの研究のために、Loeb教授とFragione博士は、私たちの銀河の質量を決定するためにHVSの動きをモデル化することを含む、新しいアプローチを取ることを選びました。これまでに20を超えるHVSが銀河内で発見されており、最大700 km / s（435 mi / s）の速度で移動し、銀河中心から約100から50,000光年の距離に位置しています。

これらの星は、銀河の中心にある超大質量ブラックホール（SMBH）と連星が相互作用することにより、銀河の中心から放出されたと考えられています。射手座A *。それらの正確な原因はまだ議論の対象ですが、HVSの軌道は銀河の重力場によって完全に決定されるため、計算できます。

研究で彼らが説明しているように、研究者たちは銀河のハロー内の星の半径方向速度分布の非対称性を使用して、銀河の重力ポテンシャルを決定しました。これらのハロースターの速度は、HVSが単一軌道を完了するのにかかる時間がハロースターの寿命よりも短い場合、HVSの潜在的な脱出速度に依存します。

このことから、彼らは天の川の異なるモデルとそれが及ぼす重力を区別することができました。これらの観測されたHVSの公称移動時間（ハロースターの平均寿命とほぼ同じ、約3億3000万年と計算された）を採用することにより、全体の質量の推定を可能にする天の川の重力推定を導き出すことができました。 。

「結合されていない星の最低速度を較正することにより、天の川の質量が1.2から1.9兆の太陽質量の範囲にあることがわかります」とローブは言いました。この最新の見積もりは、まだ範囲の影響を受けますが、以前の見積もりよりも大幅に改善されています。さらに、これらの推定値は、宇宙のすべての可視物質、ならびに暗黒物質と暗黒エネルギーを説明しようとする現在の宇宙論モデルと一貫している– Lambda-CDMモデル。

「推測された天の川の質量は、標準の宇宙論モデル内で予想される範囲内にあります」とLeobは言います。「暗黒物質の量は通常の（発光）物質の量の約5倍です。」

この内訳に基づいて、私たちの銀河の通常の物質、つまり、星、惑星、塵、ガスは、2400〜3800億の太陽質量を占めていると言えます。したがって、この最新の研究は銀河に対してより正確な質量制約を提供するだけでなく、そこにある星系の数を正確に決定するのにも役立つ可能性があります。現在の推定では、天の川には200から4,000億の星と1,000億の惑星があるとされています。