หนีจากไฟในเมืองเงยหน้าขึ้นมองแล้วคุณจะเห็นหนึ่งในสิ่งมหัศจรรย์ของท้องฟ้ายามค่ำคืน - แถบดวงดาวที่สว่างไสวซึ่งประกอบเป็นกาแลคซีทางช้างเผือก บ้านกาแลคซีของเรานั้นกว้างใหญ่และสวยงาม แต่มีความลึกลับมากมายเกี่ยวกับที่นี่
ยกตัวอย่างเช่นแม้จะมีความพยายามมานานหลายสิบปี แต่นักดาราศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดว่ากาแลคซีของเรามีน้ำหนักเท่าไรโดยมีค่าประมาณตั้งแต่ 700,000 ถึง 2 ล้านล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ของเรา
การชั่งกาแลคซีโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่คุณกำลังอยู่ในนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย "มันเหมือนกับการพยายามสำรวจสำมะโนประชากรของประชากรในสหรัฐอเมริกา แต่คุณไม่สามารถใช้อินเทอร์เน็ตได้และคุณไม่สามารถออกจากเมืองที่คุณอาศัยอยู่ได้" นักดาราศาสตร์ Ekta Patel จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาในทูซอนกล่าวกับ Live Science ไม่มีใครสามารถติดทางช้างเผือกในระดับจักรวาลและอ่านผลออกมาได้
ส่วนหนึ่งของปัญหาคือมวลของกาแลคซีส่วนใหญ่มองไม่เห็น สสารมืดซึ่งเป็นปริศนาอันลึกลับที่ให้แสงไม่ว่าชนิดใดก็คิดเป็น 85% ของทางช้างเผือกของเรา Patel กล่าว ดังนั้นการนับดาวในกาแลคซีของเราจะไม่ทำให้คุณไปได้ไกล
ดังนั้นนักวิจัยจึงมักดูวงโคจรของวัตถุท้องฟ้าบางอย่าง Patel กล่าว วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับสมการของแรงโน้มถ่วงที่ไอแซกนิวตันได้รับมานานกว่า 300 ปีมาแล้วซึ่งบอกคุณว่าความเร็วและระยะทางที่วัตถุตัวเล็กหมุนรอบตัวที่ใหญ่กว่านั้นเกี่ยวข้องกับมวลของวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า
วิธีหนึ่งที่ใช้ในการศึกษาปี 2017 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal คือการตรวจดูกาแลคซีดาวเทียมขนาดเล็กหลายแสนปีแสงที่ไปรอบทางช้างเผือกเช่นเดียวกับดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ แต่มีปัญหากับกาแลคซีดาวเทียมเหล่านี้ "วงโคจรของพวกมันมีอายุหลายพันล้านปี" Patel กล่าวซึ่งหมายความว่าหลังจากผ่านไปไม่กี่ปีพวกเขาก็จะได้รับการพัฒนาและนักวิจัยไม่สามารถระบุความเร็วของวงโคจรได้อย่างง่ายดาย
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในเดือนมิถุนายน 2018 ในวารสาร Astrophysical Journal Patel และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ลองวิธีการใหม่เพื่อชั่งน้ำหนักกาแลคซี พวกเขาดูการจำลองเสมือนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจักรวาลเสมือนจริงซึ่งสามารถจำลองจักรวาลได้หลายแง่มุมและพยายามหาตัวอย่างของกาแลคซีขนาดเล็กที่โคจรรอบดวงใหญ่ขึ้น
กาแลคซีดาวเทียมเหล่านี้ประมาณ 90,000 แห่งถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลเกี่ยวกับกาแลคซีจริงเก้าแห่งที่โคจรรอบทางช้างเผือก ทีมได้เลือกกลุ่มที่มีคุณสมบัติการโคจรใกล้เคียงกับกาแลคซีดาวเทียมจริงมากที่สุดและดูที่มวลของกาแลคซีจำลองที่พวกเขาไปรอบ ๆ
สิ่งนี้ทำให้พวกเขาประมาณมวลที่แท้จริงของกาแลคซีของเราได้ดีทีเดียวซึ่งมีจำนวน 960 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ Patel กล่าวว่าผลลัพธ์ของเธออยู่ตรงกลางของผลลัพธ์ก่อนหน้านี้แม้ว่าจะมีพื้นที่สำหรับความแม่นยำมากขึ้น สิ่งนี้น่าจะมาจากดาวเทียม Gaia ขององค์การอวกาศยุโรปซึ่งเพิ่งให้การตรวจวัดสมบัติการโคจรที่ดีมากของกาแลคซีแคระ 30 ดวงที่โคจรรอบทางช้างเผือก การใช้ข้อมูลนี้พร้อมกับการจำลองทางดาราศาสตร์เพื่อปรับแต่งการวัดน้ำหนักคือ "ในรายการที่ต้องทำ" Patel กล่าว
เมื่อเร็ว ๆ นี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าและดาวเทียม Gaia ขององค์การอวกาศยุโรปได้รวมการสังเกตของกระจุกดาวทรงกลมหรือหมู่เกาะดาวฤกษ์ที่โคจรรอบใจกลางกาแลคซีและพบว่าทางช้างเผือกนั้นมีน้ำหนักประมาณ 1.5 ล้านล้านดวง หมายเลขนั้นซึ่งอาจเป็นหนึ่งในจำนวนที่ถูกต้องที่สุดจะถูกตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ที่กำลังจะมาถึง
การรู้ว่ามวลของกาแลคซีจะช่วยนักดาราศาสตร์ในหลาย ๆ สิ่ง Patel กล่าว สำหรับหนึ่งนักดาราศาสตร์จะสามารถคำนวณวงโคจรของกาแลคซีดาวเทียมได้ดีขึ้นเนื่องจากสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับมวลของทางช้างเผือก กาแลคซีที่หนักกว่านี้ยังมีดาวเทียมอีกดวงที่โคจรรอบพวกมันและจนถึงตอนนี้กล้องโทรทรรศน์ได้สำรวจกาแลคซีประมาณ 50 แห่งที่โคจรรอบทางช้างเผือก เนื่องจากเราไม่ทราบว่ากาแลคซีมีน้ำหนักเท่าไรนักวิทยาศาสตร์จึงไม่แน่ใจอย่างชัดเจนว่ามีกาแลคซีดาวเทียมกี่แห่งที่พวกเขาคาดหวังว่าจะพบ ในที่สุดน้ำหนักที่แท้จริงของทางช้างเผือกจะช่วยให้นักวิจัยทราบว่าสัดส่วนใดของสสารนั้นคือสสารมืดและสสารปกติ
มิสปาเต็ลหวังว่าการศึกษาในอนาคตและข้อมูลที่ดีกว่านี้จะทำให้ทราบสิ่งที่ไม่เข้าใจได้ในที่สุด
“ ฉันคิดว่าในอีก 10 หรือ 20 ปีข้างหน้าเราจะได้คำตอบที่ดีกว่า” เธอกล่าว
หมายเหตุจากบรรณาธิการ: เรื่องนี้ได้รับการเผยแพร่ครั้งแรกเมื่อ 4 กันยายน 2018 มันได้รับการปรับปรุงเมื่อ 7 มีนาคม 2019 เวลา 13:30 น. E.T. เพื่อรวมการประมาณมวลของทางช้างเผือกเพิ่มเติมจากการสังเกตที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าและดาวเทียม Gaia ขององค์การอวกาศยุโรป
