(ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO) Wenn man sich mitten in etwas befindet, ist es ziemlich schwer, genau zu sagen, wie groß es ist. Wie zum Beispiel die Milchstraße. Wir können es nicht genau von außen fotografieren, daher basieren unsere besten Schätzungen auf Entfernungsmessungen zu Objekten in der Umgebung.
Eine Schätzung basierend auf Gaia-Kartierungsdaten vom letzten Jahr ergab eine Scheibendurchmesser von etwa 260.000 Lichtjahren , geben oder nehmen. Aber genauso wie der Einfluss der Sonne erstreckt sich weiter als der Kuipergürtel , der Gravitationseinfluss und die Dichte der Milchstraße – sie ist unsichtbar Halo aus dunkler Materie - erstreckt sich weiter als die Scheibe.
Wie weit noch? Nun ja, wie neue Berechnungen ergeben haben, ziemlich viel. In einem neuen Papier, das dem vorgelegt wurde Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society und hochgeladen auf arXiv , haben der Astrophysiker Alis Deason von der Universität Durham im Vereinigten Königreich und seine Kollegen einen Durchmesser von 1,9 Millionen Lichtjahren entdeckt.
Die Milchstraße hat mehr zu bieten als das, was wir sehen können – die Sterne und das Gas, die alle im Orbit um Sagittarius A*, den Supermassereichen, kreisen schwarzes Loch im galaktischen Zentrum. Wir wissen das, weil die Sterne am Außenkanten der galaktischen Scheibe bewegen sich viel schneller, als es aufgrund des Gravitationseinflusses nachweisbarer Materie der Fall sein sollte.
Es wird interpretiert, dass der zusätzliche Gravitationseinfluss, der dieser Rotation einen Schub verleiht, herrührt Dunkle Materie - ein riesiger, kugelförmiger Halo aus dem Stoff, der die galaktische Scheibe umhüllt. Da wir dunkle Materie jedoch nicht direkt erkennen können, müssen wir auf der Grundlage ihrer Auswirkungen auf die Materie um sie herum auf ihre Anwesenheit schließen.
Schematische Darstellung des Halos aus dunkler Materie in unserer Galaxie. ( Digitales Universum/Amerikanisches Museum für Naturgeschichte )
Genau das haben Deason und ihr internationales Kollegenteam getan.
Zunächst führten sie hochauflösende kosmologische Simulationen der Halos aus dunkler Materie von Galaxien mit der Masse der Milchstraße durch, sowohl isoliert als auch in Analogien dazu Lokale Gruppe , eine kleine Gruppe von Galaxien mit einem Durchmesser von etwa 9,8 Millionen Lichtjahren, zu der die Milchstraße gehört.
Sie konzentrierten sich insbesondere auf die Nähe der Milchstraße zu M31, der Andromedagalaxie, unserem nächsten großen Nachbarn, und mit der die Milchstraße voraussichtlich kollidieren wird in etwa 4,5 Milliarden Jahren . Die beiden Galaxien sind derzeit etwa 2,5 Millionen Lichtjahre voneinander entfernt – nahe genug, um bereits gravitativ zu interagieren.
Mithilfe verschiedener Simulationsprogramme modellierte das Team den Halo aus dunkler Materie der Milchstraße Radialgeschwindigkeit - die Umlaufgeschwindigkeit von Objekten, die sich in verschiedenen Entfernungen um die Galaxie bewegen - und die Dichte, um zu versuchen, den Rand des Halos aus dunkler Materie zu definieren.
Diese Simulationen zeigten alle, dass jenseits des Halos aus dunkler Materie die Radialgeschwindigkeit von Objekten wie Zwerggalaxien merklich abnahm.
Sie verglichen dies dann mit a Datenbank mit Beobachtungen von Zwerggalaxien rund um die Milchstraße in der Lokalen Gruppe. Und genau wie ihre Simulationen vorhersagten, kam es zu einem plötzlichen Abfall der Radialgeschwindigkeit. Die vom Team berechnete radiale Entfernung zu dieser Grenze betrug nach einer Distanz von etwa 292 Kiloparsec – etwa 950.000 Lichtjahre.
Verdoppeln Sie den Durchmesser, und Sie erhalten etwas mehr als 1,9 Millionen Lichtjahre.
Dieser Abstand kann noch verfeinert werden, und das sollte auch der Fall sein, da er nicht der Hauptschwerpunkt dieser Forschung war, aber er trägt dazu bei, der Milchstraße wichtige Beschränkungen aufzuerlegen, und könnte verwendet werden, um solche Grenzen für andere Galaxien zu finden.
„In vielen Analysen des Milchstraßen-Halos ist seine äußere Grenze eine grundlegende Einschränkung.“ Oftmals ist die Wahl subjektiv, aber wie wir dargelegt haben, ist es vorzuziehen, einen physisch und/oder durch Beobachtung motivierten äußeren Rand zu definieren. „Hier haben wir die Grenze der zugrunde liegenden Verteilung der Dunklen Materie mit dem beobachtbaren Sternhalo und der Zwerggalaxienpopulation verknüpft.“ schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Es besteht große Hoffnung, dass zukünftige Daten eine robustere und genauere Messung des Randes der Milchstraße und nahegelegener Milchstraßengalaxien liefern werden als die, die wir hier vorgestellt haben.“
Die Forschung wurde dem vorgelegt Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society und ist verfügbar unter arXiv .