Американські астрофізики зуміли уточнити масу Чумацького Шляху, досліджуючи зоряний струмінь, що утворився в результаті приливного руйнування шарового зоряного скупчення.
Наша рідна галактика - Чумацький Шлях - давно і активно вивчається астрофізиками, проте точно оцінити основні її характеристики досить складно. Сонце знаходиться в одному зі спіральних рукавів Чумацького Шляху, і ми бачимо величезний її диск збоку. Тому за допомогою різних методів, в першу чергу вивчаючи рухи зірок, роблять оцінки форми, розмірів та інших характеристик Галактики. За сучасними уявленнями наша галактика включає близько 200 мільярдів зірок, зосереджених на диску діаметром не менше 100 тисяч світлових років. Оцінки маси Галактики лежать в інтервалі від 0,5 до 3 трильйонів мас Сонця, хоча більшість вчених схиляються до величини в 2-3 трильйони мас Сонця.
Команда астрофізиків з декількох американських університетів у статті, опублікованій в The Astrophysical Journal, запропонувала новий і, як вони стверджують, більш точний метод визначення маси галактики. Цей метод заснований на вивченні і моделюванні поведінки сліду, що складається з зірок шарового скупчення, орбіта якого лежить за межами галактичного диска.
Шарові скупчення зірок - найстаріші в галактиці, вони містять велику кількість зірок і поводяться навколо її центру як супутники. Більшу частину свого життя ці скупчення проводять за межами галактичного диска, але за мільярди років існування вони багато разів перетинають щільний диск Галактики, піддаючись величезним приливним силам, «гравітаційним ударам». Ці сили руйнують скупчення, змушуючи його втрачати зірки, які деякий час супроводжують його по галактичній орбіті. З часом вони розчиняються серед інших зірок галактики. Це аналогічно тому, як метеорний рій супроводжує ядро комети.
«Загублені» зірки, розташовані вздовж орбіти скупчення за межами галактичного диска, і були названі струменем. Ці зоряні струмені виділяються серед інших зірок як інверсійний слід літака серед хмар. На основі комп'ютерного моделювання струмені можна зробити оцінки параметрів галактики, що призвела до її виникнення.
Вчені використовували дані проекту SDSS (Sloan Digital Sky Survey), в рамках якого протягом більше десяти років сканувалося небо північної півкулі. При вивченні скупчення Palomar 5, що має вік приблизно 12 млрд. років і близько 30 000 зірок, були виявлені регулярні зміни його струменя, які здалися авторам не випадковими. Довжина «хвостів» струменя в обидва боки від скупчення становить по 1000 світлових років, причому вони містять на 30% більше маси, ніж саме скупчення в даний час. Його орбіта майже перпендикулярна площині нашої галактики. Відстань від Сонця до скупчення близько 75 000 світлових років.
Використовуючи суперкомп'ютер Колумбійського університету Yeti, астрофізики створили близько десяти мільйонів моделей струменя при різних реалізаціях Чумацького Шляху. Автори використовували сучасні статистичні методи, що використовуються, наприклад, для досліджень мінливості геному і ранжування сайтів в інтернет-пошукових системах. Унікальність зразка варіацій спостережуваного струменя дозволила відсіяти неприпустимі варіанти і оцінити масу галактики в межах радіусу орбіти скупчення (близько 60 000 світлових років). Вона виявилася приблизно 210 млрд. мас Сонця з похибкою всього в 20%. Заодно було підтверджено майже сферичну форму галактичного гало, що включає темну матерію.
Цікаво, що геометрія струменя накладає сильні обмеження на позицію і рух Сонця, галактики і скупчення. Завдяки цьому астрофізикам вдалося визначити, що Сонце розташовується в 8,3 0,25 кілопарсек від центру галактики і рухається зі швидкістю 253 16 км/с, і це узгоджується з іншими вимірами.
Шарові скупчення - досить поширені об'єкти в галактиці. У Чумацькому Шляху їх виявлено понад півтори сотні. Надалі дослідники мають намір використовувати інші струмені, щоб отримати ще більш високу точність і створити найбільш реалістичну модель Чумацького Шляху на сьогоднішній день. Вони сподіваються дізнатися про формування і склад нашої рідної галактики, і зрозуміти, як Чумацький Шлях співвідноситься з іншими галактиками у Всесвіті.
За матеріалами Колумбійського університету