Para ser claros, determinar la masa de la Vía Láctea no es una tarea simple. Por un lado, las observaciones son difíciles porque el Sistema Solar se encuentra en lo profundo del disco de la galaxia misma. Pero al mismo tiempo, también existe la masa del halo de materia oscura de nuestra galaxia, que es difícil de medir ya que no es "luminosa" 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 los maremotos de gas y los cúmulos globulares, ambos influenciados por la masa gravitacional de la galaxia. Pero hasta ahora, estas mediciones han producido estimaciones de masa que oscilan entre uno y varios billones de masas solares. Como explicó el profesor Loeb a Space Magazine 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 satelitales de la Vía Láctea depende sensiblemente de su masa. Al comparar las predicciones con el censo de galaxias satelitales conocidas, es esencial conocer la masa de la Vía Láctea. Además, 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 que puedan escapar al espacio intergaláctico ".
Por el bien de su estudio, el Prof. Loeb y el Dr. Fragione, por lo tanto, optaron por adoptar un enfoque novedoso, que consistió en modelar los movimientos de los HVS para determinar la masa de nuestra galaxia. Hasta ahora se han descubierto más de 20 HVS dentro de 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 las 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 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 tarden los HVS en completar una órbita única sea menor que la vida útil de las estrellas de halo.
A partir 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, casi lo mismo que la vida media de las estrellas de halo, pudieron obtener estimaciones gravitacionales para la Vía Láctea que permitieron estimaciones sobre su masa total .
"Al calibrar la velocidad mínima de las estrellas no unidas, encontramos que la masa de la Vía Láctea está en el rango de 1.2-1.9 billones de masas solares", dijo Loeb. Si bien aún está sujeto a un rango, esta última estimación es una mejora significativa sobre las estimaciones anteriores. Además, estas estimaciones son consistentes con nuestros modelos cosmológicos actuales que intentan explicar toda la materia visible en el Universo, así como la materia oscura y la energía oscura: el modelo Lambda-CDM.
"La masa inferida de la Vía Láctea 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 la materia ordinaria (luminosa)".
Basado en este desglose, se puede decir que la materia normal en nuestra galaxia, es decir, 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, sino que 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 significativo para el estudio de la formación y evolución cósmica. Al colocar estimaciones más precisas sobre la masa de nuestra galaxia, que sean consistentes con la descomposición actual de la materia normal y la materia oscura, los cosmólogos podrán construir cuentas más precisas de cómo surgió nuestro Universo. ¡Un paso más para entender el Universo en la escala más grande!
