Взвесить галактику не так просто, ведь её нельзя просто поставить на весы. Но можно изучить гравитационные следы, которые она оставляет на всём, что её окружает, и если у вас есть достаточно точные приборы, эти следы могут рассказать вам невероятно много.
Исследователи из Университета Алабамы в Хантсвилле (УАХ) только что продемонстрировали новый способ измерения массы галактики, основанный на изучении её гравитационных следов – в частности, гравитационного влияния на пульсары.
Пульсары — это схлопнувшиеся остатки массивных звёзд, погибших в результате взрывов сверхновых. После них остаётся объект диаметром несколько десятков километров, массивнее Солнца, совершающий десятки оборотов в секунду вокруг своей оси и излучающий радиоволны с регулярностью атомных часов. Именно эта необычайная точность делает их такими полезными. Любое изменение в синхронизации пульсара, даже сдвиг на микросекунды, говорит астрономам о том, что на него подействовала гравитация. При тщательных замерах пульсары становятся самыми чувствительными гравитационными детекторами, которые у нас есть.
Команда УАХ под руководством д-ра Суканьи Чакрабарти и д-ра Томаса Донлона использовала данные синхронизации от 54 миллисекундных пульсаров, разбросанных по всей нашей Галактике, для измерения крошечных асимметрий в гравитационном ускорении вблизи наших звёздных соседей. Они поняли, что эти асимметрии несут в себе гравитационный отпечаток двух ближайших к Млечному Пути галактик-спутников: Большого Магелланова Облака и Карликовой сфероидальной галактики Стрельца, которые в данный момент оказывают слабое гравитационное воздействие на все объекты в нашем галактическом окружении.
Традиционный метод оценки массы галактики основан на наблюдении за движением её звёзд — это метод, называемый кинематикой. Проблема заключается в том, что движения звёзд несут в себе накопленную историю миллиардов лет галактических взаимодействий, спиральных рукавов, газовых облаков и прошлых слияний, и всё это наслоено друг на друга. Разобраться, какое движение было вызвано каким событием, чрезвычайно сложно, и для этого требуются допущения о том, находится ли галактика в стабильном, устоявшемся состоянии, что, как мы теперь знаем, зачастую просто не соответствует действительности.
Используя данные измерений пульсаров в сочетании с компьютерным моделированием, исследователи рассчитали, что масса Большого Магелланова Облака составляет примерно 41 миллиард масс Солнца, а карликовой галактики Стрельца — около 350 миллионов масс Солнца. Важно отметить, что эти цифры включают в себя как видимые звёзды и газ, так и невидимую тёмную материю, окружающую их.
