Apabila anda betul-betul berada di tengah-tengah sesuatu, sukar untuk mengetahui berapa besarnya. Contohnya, galaksi Bima Sakti.
Kami tidak dapat memotretnya dengan tepat dari luar, jadi anggaran terbaik kami berdasarkan pengukuran jarak ke objek di pinggir bandar.
Anggaran berdasarkan data pemetaan Gaia tahun lalu memberi kami diameter cakera sekitar 260,000 tahun cahaya. Tetapi sama seperti pengaruh Matahari bergerak lebih jauh daripada tali pinggang Kuiper, pengaruh graviti dan ketumpatan Bima Sakti – lingkaran cahaya gelap yang tidak kelihatan – bergerak lebih jauh daripada cakera.
Berapa jauh lagi? Seperti yang telah ditunjukkan oleh pengiraan baru, sedikit sebanyak. Dalam makalah baru yang diserahkan kepada Notis Bulanan Royal Astronomical Society dan dimuat naik ke arXiv, ahli astrofizik Alice Dyson dari Universiti Durham di UK dan rakan sekerja mendapati diameter 1.9 juta tahun cahaya.
Terdapat lebih banyak lagi ke Bima Sakti daripada apa yang dapat kita lihat – semua bintang dan gas mengorbit Sagittarius A, lubang hitam supermasif di tengah galaksi. Kami mengetahui ini kerana bintang-bintang di pinggir luar cakera galaksi bergerak lebih pantas daripada yang seharusnya berada di bawah pengaruh graviti bahan yang dapat dikesan.
Daya graviti tambahan yang memberikan dorongan pada putaran ini ditafsirkan sebagai berasal dari bahan gelap – lingkaran bulatan jirim yang luas yang mengelilingi cakera galaksi. Tetapi kerana kita tidak dapat mengesan bahan gelap secara langsung, kita mesti menyimpulkan keberadaannya berdasarkan bagaimana ia mempengaruhi jirim di sekitarnya.
Inilah yang dilakukan oleh Deason dan rakan-rakannya.
Pertama, mereka melakukan simulasi kosmologi resolusi tinggi dari halo galaksi galaksi massa Bima Sakti, baik secara individu maupun rakan sejawatnya dengan Kumpulan Tempatan, sekumpulan galaksi kecil sekitar 9.8 juta tahun cahaya di mana Bima Sakti berada.
Rajah lingkaran cahaya gelap galaksi kita. (Digital Universe / Muzium Sejarah Alam Amerika).
Mereka terutama tertumpu pada jarak Bima Sakti dengan M31, AKA, galaksi Andromeda, jiran terdekat kita, dan yang Bima Sakti akan bertembung sekitar 4,5 bilion tahun. Kedua-dua galaksi pada masa ini berjarak kira-kira 2.5 juta tahun cahaya – cukup dekat untuk berinteraksi secara graviti.
Dengan menggunakan beberapa program yang berbeza, pasukan memodelkan lingkaran cahaya benda gelap Bima Sakti dengan melihat halaju radial – kelajuan orbit objek yang bergerak di sekitar galaksi pada jarak yang jauh – dan kepadatan untuk cuba menentukan batas lingkaran cahaya.
Semua simulasi ini menunjukkan bahawa di luar lingkaran cahaya gelap, halaju radial objek seperti galaksi kerdil terasa lebih rendah.
Mereka kemudian membandingkannya dengan pangkalan data galaksi kerdil di Kumpulan Tempatan di sekitar Bima Sakti. Seperti yang diramalkan oleh simulasi mereka, terdapat penurunan tajam dalam halaju radial. Jarak radial yang dikira oleh pasukan ke sempadan ini adalah sekitar 292 kiloparsecs – sekitar 950,000 tahun cahaya.
Gandakan diameternya dan anda mendapat lebih dari 1.9 juta tahun cahaya.
Jarak ini masih dapat diperhalusi, dan perlu diperhalusi kerana itu bukan tujuan utama kajian ini, tetapi pengiraannya membantu mengenakan batasan-batasan penting pada Bima Sakti, dan dapat digunakan untuk mencari batas-batas seperti itu untuk galaksi lain.
Dalam banyak analisis halo Bima Sakti, bahagian luarnya adalah batasan asas. Selalunya pilihannya bersifat subjektif, tetapi seperti yang telah kita katakan, lebih baik untuk menentukan kelebihan luar secara fizikal dan / atau pemerhatian. Di sini kita telah mengikat batas penyebaran bahan gelap dengan lingkaran cahaya yang diperhatikan, 'para penyelidik menulis dalam artikel mereka.
“Terdapat harapan besar bahawa data baru akan memberikan pengukuran yang lebih dipercayai dan tepat mengenai sempadan Bima Sakti dan galaksi berdekatan.”
Kajian ini telah diterima untuk diterbitkan dalam Notis Bulanan Royal Astronomical Society dan boleh didapati di laman web arXiv.
Sumber: Foto: (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO)
