Por siglos, Los astrónomos han estado mirando más allá de nuestro sistema solar para aprender más sobre la Vía Láctea. Y todavía, todavía hay muchas cosas al respecto que se nos escapan, como conocer su masa precisa. Determinar esto es importante para comprender la historia de la formación de galaxias y la evolución de nuestro universo. Como tal, Los astrónomos han intentado varias técnicas para medir la verdadera masa de la Vía Láctea.

Hasta aquí, ninguno de estos métodos ha sido particularmente exitoso. Sin embargo, un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica propuso una forma nueva e interesante de determinar cuánta masa hay en la Vía Láctea. Al utilizar estrellas de hipervelocidad (HVS) que han sido expulsadas del centro de la galaxia como punto de referencia, afirman que podemos restringir la masa de nuestra galaxia.

Su estudio, titulado "Restricción de la masa de la Vía Láctea con estrellas de hipervelocidad", fue publicado recientemente en la revista Astronomía y Astrofísica . El estudio fue elaborado por el Dr. Giacomo Fragione, astrofísico de la Universidad de Roma, y el profesor Abraham Loeb - Frank B. Baird, Profesor Jr. de Ciencias, el presidente del Departamento de Astronomía, y el Director del Instituto de Teoría y Computación de la Universidad de Harvard.

Para ser claro, determinar la masa de la Vía Láctea no es una tarea sencilla. Por un lado, las observaciones son difíciles porque el sistema solar se encuentra en las profundidades del disco de la propia galaxia. Pero al mismo tiempo, también está la masa del halo de materia oscura de nuestra galaxia, que es difícil de medir porque no es "luminoso", y por lo tanto invisible para los métodos convencionales de detección.

Las estimaciones actuales de la masa total de la galaxia se basan en los movimientos de las corrientes de marea de gas y cúmulos globulares, que están ambos influenciados por la masa gravitacional de la galaxia. Pero hasta ahora, estas mediciones han producido estimaciones de masa que van desde uno hasta varios billones de masas solares. Como explicó el profesor Loeb a Universe Today por correo electrónico, medir con precisión la masa de la Vía Láctea es de gran importancia para los astrónomos:

"La Vía Láctea proporciona un laboratorio para probar el modelo cosmológico estándar. Este modelo predice que el número de galaxias satélites de la Vía Láctea depende sensiblemente de su masa. Al comparar las predicciones con el censo de galaxias satélites conocidas, es fundamental conocer la masa de la Vía Láctea. Es más, la masa total calibra la cantidad de materia invisible (oscura) y establece bien la profundidad del potencial gravitacional e implica qué tan rápido deben moverse las estrellas para escapar al espacio intergaláctico ".

Por el bien de su estudio, Por lo tanto, el profesor Loeb y el Dr. Fragione optaron por adoptar un enfoque novedoso, que implicó modelar los movimientos de HVS para determinar la masa de nuestra galaxia. Hasta ahora se han descubierto más de 20 HVS en nuestra galaxia, que viajan a velocidades de hasta 700 km / s (435 mi / s) y se encuentran a distancias de aproximadamente 100 a 50, 000 años luz del centro galáctico.

Se cree que estas estrellas fueron expulsadas del centro de nuestra galaxia gracias a las interacciones de estrellas binarias con el agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de nuestra galaxia, también conocido como. Sagitario A *. Si bien su causa exacta sigue siendo objeto de debate, las órbitas de los HVS se pueden calcular ya que están completamente determinadas por el campo gravitacional de la galaxia.

Como explican en su estudio, los investigadores utilizaron la asimetría en la distribución de la velocidad radial de las estrellas en el halo galáctico para determinar el potencial gravitacional de la galaxia. La velocidad de estas estrellas de halo depende de la velocidad de escape potencial de los HVS, siempre que el tiempo que tardan los HVS en completar una sola órbita sea más corto que la vida útil de las estrellas halo.

De esto, pudieron discriminar entre diferentes modelos de la Vía Láctea y la fuerza gravitacional que ejerce. Al adoptar el tiempo de viaje nominal de estos HVS observados, que calcularon en unos 330 millones de años, aproximadamente lo mismo que el promedio de vida de las estrellas de halo:pudieron derivar estimaciones gravitacionales para la Vía Láctea que permitieron estimaciones de su masa general.

"Al calibrar la velocidad mínima de las estrellas sueltas, encontramos que la masa de la Vía Láctea está en el rango de 1.2-1.9 billones de masas solares, "dijo Loeb. Aunque todavía está sujeto a un rango, esta última estimación es una mejora significativa con respecto a las estimaciones anteriores. Y lo que es más, estas estimaciones son consistentes con nuestros modelos cosmológicos actuales que intentan dar cuenta de toda la materia visible en el universo, así como materia oscura y energía oscura, el modelo Lambda-CDM.

"La masa de la Vía Láctea inferida está en el rango esperado dentro del modelo cosmológico estándar, "dijo Leob, "donde la cantidad de materia oscura es aproximadamente cinco veces mayor que la de materia ordinaria (luminosa)".

Basado en este desglose, se puede decir que la materia normal en nuestra galaxia, es decir, las estrellas, planetas polvo y gas:representa entre 240 y 380 mil millones de masas solares. Entonces, este último estudio no solo proporciona restricciones de masa más precisas para nuestra galaxia, también podría ayudarnos a determinar exactamente cuántos sistemas estelares existen; las estimaciones actuales dicen que la Vía Láctea tiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas y 100 mil millones de planetas.

Más allá de eso, este estudio también es importante para el estudio de la formación y evolución cósmica. Al colocar estimaciones más precisas sobre la masa de nuestra galaxia, los que son consistentes con el desglose actual de materia normal y materia oscura, los cosmólogos podrán construir relatos más precisos de cómo surgió nuestro universo. ¡Un paso más cerca de comprender el universo en la más grandiosa de las escalas!