Hubble y Gaia pesan con precisión la Vía Láctea.
La masa de la Vía Láctea.
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| La impresión de este artista muestra un modelo generado por computadora de la Vía Láctea y las posiciones precisas de los cúmulos globulares utilizados en este estudio que lo rodea. Los científicos utilizaron las velocidades medidas de estos 44 cúmulos globulares para determinar la masa total de la Vía Láctea, nuestro hogar cósmico. Crédito: ESA / Hubble, NASA, L. Calçada. |
En un sorprendente ejemplo de astronomía de múltiples misiones, las mediciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y la misión Gaia de la ESA se han combinado para mejorar la estimación de la masa de nuestra galaxia doméstica, la Vía Láctea: 1.500 billones de masas solares.
La masa de la Vía Láctea es una de las medidas más fundamentales que los astrónomos pueden hacer acerca de nuestro hogar galáctico. Sin embargo, a pesar de décadas de intenso esfuerzo, incluso las mejores estimaciones disponibles de la masa de la Vía Láctea están en desacuerdo. Ahora, al combinar los nuevos datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) con las observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, los astrónomos han descubierto que la Vía Láctea pesa alrededor de 1.5 billones de masas solares en un radio de 129 000 luz. -Años del centro galáctico.
Las estimaciones anteriores de la masa de la Vía Láctea oscilaban entre 500 mil millones y 3 billones de veces la masa del Sol. Esta enorme incertidumbre surgió principalmente de los diferentes métodos utilizados para medir la distribución de la materia oscura, que constituye aproximadamente el 90% de la masa de la galaxia.
"Simplemente no podemos detectar la materia oscura directamente", explica Laura Watkins (Observatorio Europeo Austral, Alemania), quien dirigió al equipo que realizó el análisis. "Eso es lo que lleva a la incertidumbre actual en la masa de la Vía Láctea: ¡no se puede medir con precisión lo que no se puede ver!"
Dada la naturaleza esquiva de la materia oscura, el equipo tuvo que usar un método inteligente para pesar la Vía Láctea, que se basaba en medir las velocidades de los cúmulos globulares: cúmulos de estrellas densas que orbitan el disco espiral de la galaxia a grandes distancias [1] .
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| El satélite Gaia de la ESA es un telescopio espacial diseñado para medir las posiciones de miles de millones de estrellas con una precisión sin precedentes. Gaia se lanzó el 19 de diciembre de 2013 y se encuentra en el punto L2 de Lagrange, el mismo lugar que tendrá el próximo Telescopio Espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA. Crédito: ESA / ATG medialab. |
“Cuanto más masiva es una galaxia, más rápido se mueven sus cúmulos bajo la fuerza de su gravedad”, explica N. Wyn Evans (Universidad de Cambridge, Reino Unido). “La mayoría de las mediciones anteriores han encontrado la velocidad a la que un grupo se acerca o retrocede de la Tierra, que es la velocidad a lo largo de nuestra línea de visión. Sin embargo, también pudimos medir el movimiento lateral de los cúmulos, a partir de los cuales se puede calcular la velocidad total y, en consecuencia, la masa galáctica ". [2]
El grupo utilizó la segunda publicación de datos de Gaia como base para su estudio. Gaia fue diseñada para crear un mapa tridimensional preciso de objetos astronómicos a lo largo de la Vía Láctea y para rastrear sus movimientos. Su segundo lanzamiento de datos incluye mediciones de cúmulos globulares hasta 65 000 años luz de la Tierra.
"Los cúmulos globales se extienden a una gran distancia, por lo que son considerados los mejores marcadores que los astrónomos usan para medir la masa de nuestra galaxia", dijo Tony Sohn (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, EE. UU.), Quien dirigió las mediciones del Hubble.
El equipo combinó estos datos con la sensibilidad incomparable y el legado observacional del Hubble. Las observaciones del Hubble permitieron que se agregaran al estudio cúmulos globulares débiles y distantes, hasta 130 000 años luz de la Tierra. Como Hubble ha estado observando algunos de estos objetos durante una década, también fue posible realizar un seguimiento preciso de las velocidades de estos grupos.
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| Este cúmulo globular, NGC 4147, visto con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, fue uno de los muchos que fueron utilizados por los astrónomos para medir la masa total de la Vía Láctea. NGC 4147 se encuentra a unos 60 000 años luz de la Tierra en la constelación del norte de Coma Berenices (el cabello de Berenice). Crédito: ESA / Hubble y NASA, T. Sohn et al. |
"Tuvimos la suerte de tener una gran combinación de datos", explicó Roeland P. van der Marel (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, EE. UU.). "Al combinar las mediciones de Gaia de 34 cúmulos globulares con las mediciones de 12 cúmulos más distantes del Hubble, podríamos precisar la masa de la Vía Láctea de una manera que sería imposible sin estos dos telescopios espaciales".
Hasta ahora, no saber la masa precisa de la Vía Láctea ha presentado un problema para los intentos de responder muchas preguntas cosmológicas. El contenido de materia oscura de una galaxia y su distribución están intrínsecamente vinculados a la formación y el crecimiento de estructuras en el Universo. Determinar con precisión la masa de la Vía Láctea nos da una comprensión más clara de dónde se encuentra nuestra galaxia en un contexto cosmológico.
Notas
[1] Los cúmulos globulares se formaron antes de la construcción del disco en espiral de la Vía Láctea, donde se formaron nuestro Sol y el Sistema Solar. Debido a sus grandes distancias, los cúmulos de estrellas globulares permiten a los astrónomos rastrear la masa de la vasta envoltura de materia oscura que rodea nuestra galaxia más allá del disco espiral.
[2] La velocidad total de un objeto se compone de tres movimientos: un movimiento radial más dos que definen los movimientos laterales. Sin embargo, en astronomía, la mayoría de las veces, solo las velocidades de línea de visión están disponibles. Con un solo componente de la velocidad disponible, las masas estimadas dependen en gran medida de las suposiciones para los movimientos laterales. Por lo tanto, la medición de los movimientos laterales reduce de manera significativa el tamaño de las barras de error para la masa.
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| El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. |
Más información.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
El satélite Gaia de la ESA se lanzó en 2013 para crear el mapa tridimensional más preciso de más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea. La misión ha publicado dos lotes de datos hasta el momento: Gaia Data Release 1 en 2016 y Gaia Data Release 2 en 2018. Más lanzamientos seguirán en los próximos años.
El estudio se presentó en el documento "Evidencia para una vía láctea de masa intermedia de Gaia DR2 Halo Globular Cluster Motions", que se publicará en The Astrophysical Journal.
El equipo internacional de astrónomos en este estudio está formado por Laura L. Watkins (Observatorio Europeo Austral, Alemania), Roeland P. van der Marel (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, EE. UU., Y Centro de Ciencias Astrofísicas de la Universidad Johns Hopkins, EE. UU.), Sangmo T Sohn (Space Telescope Science Institute, EE. UU.) Y N. Wyn Evans (Universidad de Cambridge, Reino Unido).
Crédito de la imagen: ESA / Hubble, L. Watkins, L. Calçada.
Enlaces de interés.
Contactos.
Laura watkins
Observatorio Europeo del Sur
Garching, Alemania
Tel: +49 89 3200 6257
Correo electrónico: lwatkins@eso.org
N. Wyn Evans
Universidad de Cambridge
Cambridge, Reino Unido
Tel: + 44-01223-765847
Correo electrónico: nwe@ast.cam.ac.uk
Roeland P. van der Marel
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial
Baltimore, USA
Tel: + 1-410-338-4931
Correo electrónico: marel@stsci.edu
Bethany Downer
ESA / Hubble, responsable de información pública
Garching, Alemania
Correo electrónico: bethany.downer@partner.eso.org
• Publicado en Hubble el 7 de marzo del 2.019, enlace publicación.
