Cómo Hubble y Gaia pesaron la Vía Láctea

Concepto artístico de un modelo generado por computadora de nuestra galaxia local, la Vía Láctea, y las posiciones precisas de los cúmulos globulares utilizados en este estudio que lo rodea. Imagen vía ESA / Hubble / NASA / L. Calçada / SpaceTelescope.org.

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Utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA y el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, los astrónomos dijeron a fines de la semana pasada (7 de marzo de 2019) que pudieron llegar a una de las mediciones más precisas de la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Su trabajo ha sido aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal revisado por pares (preimpresión aquí).

La Vía Láctea pesa aproximadamente 1, 5 billones de veces la masa de nuestro sol. ¿Eso significa que tiene 1, 5 billones de estrellas parecidas al sol? De ningún modo. Estos astrónomos dijeron que solo un pequeño porcentaje de la masa de la Vía Láctea es contribuido por aproximadamente 200 mil millones de estrellas de la galaxia. Ese pequeño porcentaje incluye el agujero negro supermasivo de 4 millones de masas solares en el centro de la Vía Láctea. Dijeron que la mayor parte del resto de la masa de la galaxia, alrededor del 90 por ciento, está encerrada en materia oscura invisible y misteriosa. Una declaración de HubbleSite explicó:

Investigaciones anteriores que datan de varias décadas utilizaron una variedad de técnicas de observación que proporcionaron estimaciones para la masa de nuestra galaxia que oscila entre 500 mil millones y 3 billones de masas solares. La medición mejorada está cerca de la mitad de este rango ...

La nueva estimación de masa coloca a nuestra galaxia en el lado más robusto, en comparación con otras galaxias en el universo. Las galaxias más ligeras tienen alrededor de mil millones de masas solares, mientras que las más pesadas son 30 billones, o 30, 000 veces más masivas. La masa de la Vía Láctea de 1, 5 billones de masas solares es bastante normal para una galaxia de su brillo.

Claramente, no es posible poner la Vía Láctea en una escala. ¿Cómo se pesa una galaxia? La declaración de los astrónomos decía:

Estos astrónomos utilizaron Hubble y Gaia para medir el movimiento tridimensional de los cúmulos de estrellas globulares, islas esféricas aisladas, cada una de las cuales contiene cientos de miles de estrellas que orbitan el centro de nuestra galaxia.

Aunque no podemos verlo, la materia oscura es la forma dominante de materia en el universo, y se puede pesar a través de su influencia en objetos visibles como los cúmulos globulares. Cuanto más masiva es una galaxia, más rápido se mueven sus cúmulos globulares bajo la fuerza de la gravedad. La mayoría de las mediciones anteriores han estado en la línea de visión de los cúmulos globulares, por lo que los astrónomos saben la velocidad a la que un cúmulo globular se acerca o retrocede desde la Tierra. Sin embargo, Hubble y Gaia registran el movimiento lateral de los cúmulos globulares, a partir del cual se puede calcular una velocidad más confiable (y, por lo tanto, la aceleración gravitacional).

El nuevo estudio aumentó las mediciones de Gaia para 34 cúmulos globulares a 65, 000 años luz, con mediciones del Hubble de 12 cúmulos a 130, 000 años luz que se obtuvieron de imágenes tomadas durante un período de 10 años. Los astrónomos dijeron:

Cuando las mediciones de Gaia y Hubble se combinan como puntos de anclaje, como pines en un mapa, [podemos] estimar la distribución de la masa de la Vía Láctea a casi 1 millón de años luz de la Tierra.

En pocas palabras: los científicos utilizaron las velocidades medidas de 44 cúmulos de estrellas globulares para medir la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Fuente: Evidencia de una Vía Láctea de Masa Intermedia a partir de los movimientos del cúmulo globular Halo Gaia DR2

Vía SpaceTelescope.org y HubbleSite.org