Para ficar claro, determinar a massa da Via Láctea não é uma tarefa simples. Por um lado, as observações são difíceis porque o Sistema Solar está profundamente dentro do disco da própria galáxia. Mas, ao mesmo tempo, há também a massa do halo de matéria escura da nossa galáxia, que é difícil de medir, pois não é "luminosa" e, portanto, invisível aos métodos convencionais de detecção.
As estimativas atuais da massa total da galáxia são baseadas nos movimentos das correntes de maré de aglomerados de gás e globulares, que são influenciados pela massa gravitacional da galáxia. Mas até agora, essas medições produziram estimativas de massa que variam de um a vários trilhões de massas solares. Como o professor Loeb explicou à Space Magazine por e-mail, medir com precisão a massa da Via Láctea é de grande importância para os astrônomos:
“A Via Láctea fornece um laboratório para testar o modelo cosmológico padrão. Este modelo prevê que o número de galáxias satélites da Via Láctea depende sensivelmente de sua massa. Ao comparar as previsões com o censo de galáxias satélites conhecidas, é essencial conhecer a massa da Via Láctea. Além disso, a massa total calibra a quantidade de matéria invisível (escura) e define bem a profundidade do potencial gravitacional e implica a rapidez com que as estrelas se movem para que escapem para o espaço intergaláctico. ”
Para o estudo deles, o Prof. Loeb e o Dr. Fragione escolheram, portanto, uma nova abordagem, que envolvia modelar os movimentos dos HVSs para determinar a massa de nossa galáxia. Até agora, mais de 20 HVSs foram descobertos em nossa galáxia, que viajam a velocidades de até 700 km / s (435 mi / s) e estão localizados a distâncias de 100 a 50.000 anos-luz do centro galáctico.
Pensa-se que essas estrelas tenham sido ejetadas do centro de nossa galáxia, graças às interações de estrelas binárias com o buraco negro supermassivo (SMBH) no centro de nossa galáxia - aka. Sagitário A *. Embora sua causa exata ainda seja objeto de debate, as órbitas dos HVSs podem ser calculadas, pois são completamente determinadas pelo campo gravitacional da galáxia.
Como explicam em seu estudo, os pesquisadores usaram a assimetria na distribuição de velocidade radial das estrelas no halo galáctico para determinar o potencial gravitacional da galáxia. A velocidade dessas estrelas de halo depende da velocidade de escape potencial dos HVSs, desde que o tempo necessário para que os HVSs concluam uma única órbita seja menor que a vida útil das estrelas de halo.
A partir disso, eles foram capazes de discriminar entre diferentes modelos da Via Láctea e a força gravitacional que ela exerce. Ao adotar o tempo de viagem nominal desses HVSs observados - que eles calcularam em cerca de 330 milhões de anos, aproximadamente o mesmo que o tempo de vida médio das estrelas halo -, eles foram capazes de derivar estimativas gravitacionais para a Via Láctea, o que permitiu estimativas sobre sua massa total .
"Ao calibrar a velocidade mínima de estrelas não acopladas, descobrimos que a massa da Via Láctea está na faixa de 1,2 a 1,9 trilhões de massas solares", disse Loeb. Embora ainda esteja sujeita a um intervalo, essa estimativa mais recente é uma melhoria significativa em relação às estimativas anteriores. Além disso, essas estimativas são consistentes com nossos modelos cosmológicos atuais que tentam explicar toda a matéria visível no Universo, bem como a matéria escura e a energia escura - o modelo Lambda-CDM.
"A massa inferida da Via Láctea está na faixa esperada dentro do modelo cosmológico padrão", disse Leob, "onde a quantidade de matéria escura é cerca de cinco vezes maior que a da matéria comum (luminosa)".
Com base nesse colapso, pode-se dizer que a matéria normal em nossa galáxia - ou seja, estrelas, planetas, poeira e gás - representa entre 240 e 380 bilhões de massas solares. Portanto, não apenas este último estudo fornece restrições de massa mais precisas para a nossa galáxia, como também pode nos ajudar a determinar exatamente quantos sistemas estelares existem - as estimativas atuais dizem que a Via Láctea tem entre 200 a 400 bilhões de estrelas e 100 bilhões de planetas .
Além disso, este estudo também é significativo para o estudo da formação e evolução cósmica. Colocando estimativas mais precisas sobre a massa de nossa galáxia, que são consistentes com o atual colapso da matéria normal e da matéria escura, os cosmologistas serão capazes de construir relatos mais precisos de como o nosso Universo surgiu. Um passo para entender o Universo na maior das escalas!
