Wenn Sie mitten in etwas sind, kann es schwierig sein, genau zu sagen, wie groß es ist. Zum Beispiel die Milchstraße.
Wir können es von außen nicht genau fotografieren, daher basieren unsere besten Schätzungen auf Entfernungsmessungen zu Objekten in den Vororten.
Eine Schätzung, die auf den Gaia-Kartendaten des letzten Jahres basiert, ergab einen Scheibendurchmesser von etwa 260.000 Lichtjahren. Doch genau wie der Einfluss der Sonne weiter als der Kuipergürtel reicht, bewegt sich der Gravitationseinfluss und die Dichte der Milchstraße – ihres unsichtbaren Halos aus dunkler Materie – weiter als die Scheibe.
Wie weit noch? Nun, wie neue Berechnungen gezeigt haben, ziemlich viel. In einem neuen Artikel, der in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society eingereicht und auf arXiv hochgeladen wurde, fanden die Astrophysikerin Alice Dyson von der Durham University in Großbritannien und Kollegen einen Durchmesser von 1,9 Millionen Lichtjahren.
Die Milchstraße bietet mehr als das, was wir sehen können – alle Sterne und Gase, die Schütze A umkreisen, das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie. Wir wissen das, weil sich die Sterne an den Außenkanten der galaktischen Scheibe viel schneller bewegen, als sie unter dem Gravitationseinfluss nachweisbarer Materie stehen sollten.
Die zusätzliche Gravitationskraft, die diesem Spin einen Schub verleiht, wird so interpretiert, dass sie von dunkler Materie kommt – dem riesigen kugelförmigen Halo der Materie, der die galaktische Scheibe umgibt. Da wir dunkle Materie jedoch nicht direkt erkennen können, müssen wir auf ihre Anwesenheit schließen, basierend darauf, wie sie die umgebende Materie beeinflusst.
Hier ist, was Deason und ihre Kollegen getan haben.
Zunächst führten sie hochauflösende kosmologische Simulationen der Halos der dunklen Materie von Galaxien mit der Masse der Milchstraße durch, sowohl einzeln als auch in Analoga der lokalen Gruppe, einer kleinen Gruppe von Galaxien mit einem Durchmesser von etwa 9,8 Millionen Lichtjahren, zu denen die Milchstraße gehört.
Diagramm des Halos der dunklen Materie unserer Galaxie. (Digitales Universum / Amerikanisches Naturkundemuseum).
Sie konzentrierten sich insbesondere auf die Nähe der Milchstraße zu M31, AKA, der Andromeda-Galaxie, unserem nächsten großen Nachbarn, und die Milchstraße wird in etwa 4,5 Milliarden Jahren kollidieren. Die beiden Galaxien sind derzeit etwa 2,5 Millionen Lichtjahre voneinander entfernt – nahe genug, um bereits gravitativ zu interagieren.
Mit verschiedenen Programmen modellierte das Team den Halo der dunklen Materie der Milchstraße, indem es die Radialgeschwindigkeit – die Umlaufgeschwindigkeit von Objekten, die die Galaxie in verschiedenen Entfernungen umkreisen – und die Dichte untersuchte, um zu versuchen, den Rand des Halos der dunklen Materie zu definieren.
Alle diese Simulationen haben gezeigt, dass außerhalb des Halos der dunklen Materie die Radialgeschwindigkeit von Objekten wie Zwerggalaxien merklich geringer ist.
Sie verglichen es dann mit der Datenbank der lokalen Gruppe von Zwerggalaxien rund um die Milchstraße. Und wie ihre Simulationen vorausgesagt hatten, gab es einen starken Abfall der Radialgeschwindigkeit. Die radiale Entfernung, die das Team zu dieser Grenze berechnete, betrug ungefähr 292 Kiloparsec – ungefähr 950.000 Lichtjahre.
Wenn Sie den Durchmesser verdoppeln, erhalten Sie etwas mehr als 1,9 Millionen Lichtjahre.
Diese Entfernung kann noch verfeinert werden und muss verfeinert werden, da dies nicht das Hauptziel dieser Studie war. Die Berechnung hilft jedoch dabei, der Milchstraße wichtige Einschränkungen aufzuerlegen, und kann verwendet werden, um solche Grenzen für andere Galaxien zu finden.
In vielen Analysen des Halos der Milchstraße ist seine Außenkante eine grundlegende Einschränkung. Oft ist die Wahl subjektiv, aber wie gesagt, es ist vorzuziehen, den äußeren Rand physikalisch und / oder beobachtend zu definieren. Hier haben wir die Grenze der Verteilung der Dunklen Materie an den beobachteten Sternhalo gebunden “, schrieben die Forscher in ihrem Artikel.
“Es besteht große Hoffnung, dass die neuen Daten zuverlässigere und genauere Messungen der Grenzen der Milchstraße und der nahe gelegenen Galaxien ermöglichen.”
Die Studie wurde zur Veröffentlichung in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society angenommen und ist auf der arXiv-Website verfügbar.
Quellen: Foto: (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO)
