Es un problema de complejidad galáctica, pero los investigadores se están acercando a medir con precisión la masa de la Vía Láctea.

En el último de una serie de artículos que podrían tener implicaciones más amplias para el campo de la astronomía, La astrofísica de McMaster Gwendolyn Eadie, trabajando con su supervisor de doctorado William Harris y con un estadístico de Queen's University, Aaron Springford, ha refinado el propio método de Eadie y Harris para medir la masa de la galaxia que alberga nuestro sistema solar.

La respuesta corta utilizando el método refinado, está entre 4.0 X 10 ¹¹ y 5,8 X 10 ¹¹ masas solares. En términos más simples, eso es aproximadamente la masa de nuestro Sol, multiplicado por 400 a 580 mil millones. El sol, para el registro, tiene una masa de dos nonillion (eso es 2 seguido de 30 ceros) kilogramos, o 330, 000 veces la masa de la Tierra. Esta estimación de masa galáctica incluye materia a 125 kiloparsecs desde el centro de la Galaxia (125 kiloparsecs es casi 4 X 10 ¹⁸ kilómetros). Cuando la estimación de masa se amplía a 300 kpc, la masa es de aproximadamente 9 X 10 ¹¹ masas solares.

Midiendo la masa de nuestra galaxia natal, o cualquier galaxia, es particularmente difícil. Una galaxia incluye no solo estrellas, planetas lunas gases, polvo y otros objetos y materiales, pero también una gran cantidad de materia oscura, una forma misteriosa e invisible de materia que aún no se comprende completamente y no se ha detectado directamente en el laboratorio. Astrónomos y cosmólogos, sin embargo, puede inferir la presencia de materia oscura a través de su influencia gravitacional sobre los objetos visibles.

Eadie, un candidato a doctorado en Física y Astronomía en la Universidad McMaster, ha estado estudiando la masa de la Vía Láctea y su componente de materia oscura desde que comenzó la escuela de posgrado. Ella usa las velocidades y posiciones de los cúmulos de estrellas globulares que orbitan la Vía Láctea. Las órbitas de los cúmulos globulares están determinadas por la gravedad de la galaxia, que es dictada por su componente masivo de materia oscura.

Previamente, Eadie había desarrollado una técnica para usar velocidades de cúmulos globulares (GC), incluso cuando los datos estaban incompletos.

La velocidad total de un GC debe medirse en dos direcciones:una a lo largo de nuestra línea de visión, y uno a través del plano del cielo, llamado movimiento apropiado. Los investigadores aún no han medido los movimientos adecuados de todos los GC alrededor de la Vía Láctea. Eadie, sin embargo, había desarrollado previamente una forma de utilizar estas velocidades que sólo se conocen parcialmente, además de las velocidades que son completamente conocidas, para estimar la masa de la galaxia.

Ahora, Eadie ha utilizado un método estadístico llamado análisis bayesiano jerárquico que incluye no solo datos completos e incompletos, pero también incorpora incertidumbres de medición en una fórmula estadística extremadamente compleja pero más completa. Para hacer el cálculo más reciente, los autores tomaron en cuenta que los datos son meras mediciones de las posiciones y velocidades de los cúmulos globulares y no necesariamente los valores verdaderos. Ahora tratan las posiciones y velocidades verdaderas como parámetros en el modelo (lo que significó agregar 572 nuevos parámetros al método existente).

Los métodos estadísticos bayesianos no son nuevos, pero su aplicación a la astronomía aún se encuentra en sus primeras etapas, y Eadie cree que su capacidad para adaptarse a la incertidumbre sin dejar de producir resultados significativos abre muchas oportunidades nuevas en el campo.

"A medida que se acerca la era de los macrodatos, Creo que es importante que pensemos detenidamente sobre los métodos estadísticos que utilizamos en el análisis de datos, especialmente en astronomía, donde los datos pueden estar incompletos y tener diversos grados de incertidumbre, " ella dice.

Las jerarquías bayesianas han sido útiles en otros campos, pero recién están comenzando a aplicarse en astronomía. Eadie explicó.