Divulgación La masa de la Vía Láctea

[Alriga]

Un reciente estudio ha combinado las observaciones de los telescopios espaciales Hubble y Gaia, consiguiendo la medida más precisa de la que se dispone en la actualidad de la masa de nuestra Galaxia, La Vía Láctea.

Han medido con gran precisión las distancias y velocidades de 46 Cúmulos Globulares (GCs) satélites de nuestra galaxia, (34 Gaia y 12 GCs más lejanos Hubble) A partir de las medidas, las leyes de la gravedad han permitido calcular la masa de la Vía Láctea obteniéndose un resultado de 1.5 billones de masas solares ( $\boldsymbol{\notcien{1.5}{12}\ M_{\sun}}$ ) que se extiende en un radio de 129 mil años luz desde el centro de la galaxia, (lógicamente, por la naturaleza de la medida, esos 1.5 billones de $M_{\sun}$ incluyen materia normal y materia oscura)

Lo he leído en Hubble & Gaia accurately weigh the Milky Way

El estudio preliminar en el que aparecían los 34 GCs medidos por Gaia era Evidence for an Intermediate-Mass Milky Way from Gaia DR2 Halo Globular Cluster Motions

Finalmente, adjunto un mapa esquemático con la posición del Sol respecto del centro de la galaxia con los nombres de cada uno de los brazos conocidos de la espiral

NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

Saludos.

[Alriga]

Hoy me he topado con un pre-print de arxiv de un artículo en el que estima la masa de nuestra galaxia en 1.02E+12 masas solares. Lo que me ha parecido más interesante del artículo no es el valor obtenido en si, sino que enumera los métodos posibles para determinar la masa de la galaxia, dando algunos interesantes detalles, los resumo en español:

1. Mediante la curva de rotación de las estrellas de la galaxia. Realizando un gráfico "radio orbital" vs "velocidad" de una amplia muestra de estrellas, se puede determinar la masa. Es el método que usó la astrónoma Vera Rubin, y que le proporcionó la evidencia de la existencia de la materia oscura.

2. Estudiando los movimientos orbitales de los cúmulos globulares. Es el método utilizado por los protagonistas del post que inicia este hilo. Estos cúmulos de estrellas se mueven alrededor de la galaxia "como un solo objeto". Se encuentran en una esfera que rodea la Vía Láctea, por lo que medir su movimiento nos ayuda a medir la masa del interior de la galaxia más el halo galáctico.

3. Mediante la cinemática de las galaxias-satélite, como por ejemplo las Nubes de Magallanes. Hay alrededor de ~60 galaxias pequeñas dentro de aproximadamente 1,4 millones de años luz de la Vía Láctea. No todas ellas están en órbita alrededor de nuestra galaxia, pero muchas de ellas sí. Dado que se encuentran fuera del halo galáctico, sus movimientos orbitales están determinados por toda la masa de nuestra galaxia.

Esto tres enfoques calculan la masa de la Vía Láctea a partir de movimientos orbitales. Pero hay algunos métodos que no se basan en el movimiento orbital:

4. Mediante el estudio de los penachos ("colas de marea") de galaxias satélite. En la historia de nuestra galaxia, hay algunos cúmulos globulares y galaxias enanas que se desviaron pasando demasiado cerca de la región central de la Vía Láctea y fueron destrozadas por las fuerzas de marea. Los remanentes de estas galaxias forman una corriente de estrellas, como la corriente de Sagitario. Calculando el movimiento de estas corrientes podemos estimar la masa galáctica.

5. Según las velocidades de salida de estrellas que escapan de nuestra Galaxia. Ocasionalmente, alguna estrella tiene un accidente cercano con otra estrella y gana suficiente velocidad para escapar de nuestra galaxia. Dado que la velocidad de escape depende de la masa galáctica, una medida estadística de las estrellas que escapan permite estimar la masa de la galaxia.

6. Otro método es estudiar movimientos de las estrellas del halo, el paper explica varios tipos de estrellas a estudiar en el halo galáctico.

7. Estudiando el equilibrio con la galaxia de Andrómeda. Mirando el grupo local de galaxias incluida la galaxia de Andrómeda y sus galaxias satélite. Nuestro grupo local está en la práctica gravitacionalmente aislado de los cúmulos de galaxias más distantes, por lo que mirar el estado de equilibrio del grupo local y en concreto de la galaxia más masiva (M31) nos da una idea de la masa total del grupo y de la masa de la Vía Láctea.

El enlace al estudio es: Review of current estimates of the Galaxy mass. (Bobylev and Bajkova)

Saludos.

[carroza]

Gracias, Alriga.

Aparte del valor, dan una desviación estandar? Los digerentes métodos, cuadran, o hay tensión?

Un saludo, y perdona mi pereza por no ir a la fuente.

[Alriga]

...Aparte del valor, dan una desviación estándar?...

Dicen:

$\overline M_{vir}=1.02\cdot 10^{12} \ M_{\sun}$ was obtained with a dispersion of $0.41\cdot 10^{12} \ M_{\sun}$ and a weighted average error of $0.09\cdot 10^{12} \ M_{\sun}$

...Los diferentes métodos, cuadran, o hay tensión?...

Son consistentes entre si. En el paper detallan los resultados de cada método por separado y las respectivas fuentes de datos y cálculos.

Saludos.