Come si pesa una galassia? È una sfida astronomica, soprattutto se è la galassia che chiami casa. Si scopre che ci sono diversi modi per ottenere un controllo sulla massa della Via Lattea e uno studio recente riassume questi metodi per presentare il miglior valore.
Il metodo della curva di rotazione
Un metodo consiste nell’osservare il moto delle stelle nella galassia. La maggior parte delle stelle della Via Lattea seguono un percorso approssimativamente circolare attorno al centro galattico. Proprio come i pianeti orbitano attorno al Sole, le stelle orbitano intorno alla galassia. Poiché la gravità è la forza che trattiene le stelle nella loro orbita, puoi utilizzare la velocità e la distanza di una stella dal centro per determinare la massa all’interno della sua orbita. Non tutte le stelle hanno orbite circolari, ma in media le hanno. Quindi puoi tracciare la velocità rispetto alla distanza dal centro per le stelle conosciute e ottenere quella che è nota come curva di rotazione. Le misurazioni di questa curva nella Via Lattea e in altre galassie furono la prima prova che le galassie avevano una massa molto maggiore di quella che poteva essere spiegata dalle stelle visibili, portando all’idea della materia oscura.
Uno dei problemi con il metodo della curva di rotazione è che possiamo misurare le stelle solo a una certa distanza. Ora sappiamo che la maggior parte della massa della nostra galassia non è concentrata al centro, ma si estende piuttosto verso l’esterno in un alone galattico. Possiamo stimare la massa dell’alone dalla curva di rotazione, ma possiamo anche osservare il moto degli ammassi globulari.
Il moto degli ammassi globulari
Gli ammassi globulari sono ammassi luminosi densi di stelle. Poiché le stelle all’interno di un ammasso globulare sono legate gravitazionalmente, questi ammassi si muovono intorno alla galassia come un singolo oggetto. Si trovano in una sfera che circonda la Via Lattea, quindi misurare il loro movimento ci aiuta a misurare la massa dell’alone galattico.
Per misurare la regione esterna dell’alone galattico, possiamo osservare il moto delle galassie satelliti come le Nubi di Magellano. Ci sono circa 60 piccole galassie entro circa 1,4 milioni di anni luce dalla Via Lattea. Non tutti sono in orbita intorno alla nostra galassia, ma molti lo sono. Poiché si trovano al di fuori del nostro alone galattico, i loro movimenti orbitali sono determinati da tutta la massa della nostra galassia. L’unico svantaggio di questo approccio è che con solo poche dozzine di galassie in orbita, il risultato non è particolarmente accurato.
Tutti questi approcci calcolano la massa della Via Lattea dal moto orbitale. Ci sono alcuni metodi che non si basano sul moto orbitale. Uno di questi è guardare i pennacchi di marea delle galassie nane. Nella storia della nostra galassia, ci sono alcuni ammassi globulari e galassie nane che si sono allontanati troppo dalla regione centrale della Via Lattea e sono stati fatti a pezzi dalle forze di marea. I resti di queste galassie formano un flusso di stelle, come il flusso del Sagittario. Calcolando il moto di questi flussi possiamo stimare la massa galattica.
Un altro approccio è guardare le stelle che lasciano la nostra galassia. Occasionalmente una stella avrà un quasi incidente con un’altra stella e guadagnerà una velocità sufficiente per sfuggire alla nostra galassia. Poiché la velocità di fuga dipende dalla massa galattica, una misura statistica delle stelle in fuga fornisce una massa per la galassia.
Infine, possiamo osservare il gruppo locale di galassie. Ciò include la galassia di Andromeda e le sue galassie satelliti. Il nostro gruppo locale è isolato gravitazionalmente da ammassi di galassie più distanti, quindi osservare lo stato di equilibrio del gruppo locale ci dà un’idea della sua massa complessiva e della massa della Via Lattea.
Ciascuno di questi approcci ha i propri vantaggi e livelli di accuratezza. Nessuno di loro ha l’ultima parola. In quest’ultimo lavoro, un team ha preso una media statistica di vari metodi e ha derivato quello che potremmo definire il miglior valore per la massa della nostra galassia. Il valore che hanno determinato era di un trilione di masse solari, più o meno qualche centinaio di miliardi di masse solari.
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