Samanyolu tam olarak ne kadar büyük?

Bir galaksiyi nasıl tartarsınız? Bu astronomik bir meydan okuma, özellikle de eviniz dediğiniz galaksiyse. Görünüşe göre Samanyolu’nun kütlesini ele almanın birkaç yolu var ve yakın zamanda yayınlanan bir çalışma arXiv ön baskı sunucusu, en iyi değeri sunmak için bu yöntemleri özetler.

Bir yöntem, galaksideki yıldızların hareketine bakmaktır. Çoğu Samanyolu yıldızı, galaktik merkezin etrafında kabaca dairesel bir yol izler. Tıpkı gezegenlerin Güneş’in etrafında dönmesi gibi, yıldızlar da galaksinin etrafında döner. Yerçekimi yıldızları yörüngelerinde tutan kuvvet olduğundan, bir yıldızın hızını ve merkezden uzaklığını yörüngesindeki kütleyi belirlemek için kullanabilirsiniz. Tüm yıldızların dairesel yörüngeleri yoktur, ancak ortalama olarak vardırlar. Böylece, bilinen yıldızlar için hıza karşı merkezden uzaklığı çizebilir ve dönüş eğrisi olarak bilinen şeyi elde edebilirsiniz. Samanyolu ve diğer galaksilerdeki bu eğrinin ölçümleri, galaksilerin görünür yıldızların açıklayabileceğinden çok daha fazla kütleye sahip olduğunun ilk kanıtıydı ve bu da karanlık madde fikrine yol açtı.

Dönme eğrisi yöntemiyle ilgili sorunlardan biri, yıldızları yalnızca belirli bir mesafeye kadar ölçebilmemizdir. Artık galaksimizin kütlesinin çoğunun merkezde yoğunlaşmadığını, bunun yerine galaktik bir hale şeklinde dışa doğru uzandığını biliyoruz. Dönme eğrisinden halenin kütlesini tahmin edebiliriz, ancak küresel kümelerin hareketine de bakabiliriz.

Küresel kümeler parlak, yoğun yıldız kümeleridir. Küresel bir küme içindeki yıldızlar yerçekimsel olarak bağlı olduklarından, bu kümeler galaksinin etrafında tek bir nesne gibi hareket ederler. Samanyolu’nu çevreleyen bir kürede bulunurlar, bu nedenle hareketlerini ölçmek galaktik halenin kütlesini ölçmemize yardımcı olur.

Galaktik halenin dış bölgesini ölçmek için Macellan Bulutları gibi uydu galaksilerin hareketine bakabiliriz. Samanyolu’nun yaklaşık 1,4 milyon ışıkyılı içinde yaklaşık 60 küçük gökada vardır. Hepsi galaksimizin etrafında yörüngede değil ama birçoğu öyle. Galaktik halemizin dışında kaldıkları için yörünge hareketleri galaksimizin tüm kütlesi tarafından belirlenir. Bu yaklaşımın tek dezavantajı, yalnızca birkaç düzine yörüngedeki gökada ile sonucun özellikle doğru olmamasıdır.

Tüm bu yaklaşımlar Samanyolu’nun kütlesini yörünge hareketinden hesaplar. Yörünge hareketine dayanmayan birkaç yöntem vardır. Bunlardan biri cüce galaksilerin gelgit bulutlarına bakmak. Galaksimizin tarihinde, Samanyolu’nun merkez bölgesine çok yakın bir şekilde başıboş dolaşan ve gelgit kuvvetleri tarafından parçalanan bazı küresel kümeler ve cüce galaksiler vardır. Bu galaksilerin kalıntıları, Yay akıntısı gibi bir yıldız akıntısı oluşturur. Bu akışların hareketini hesaplayarak galaktik kütleyi tahmin edebiliriz.

Başka bir yaklaşım da galaksimizden ayrılan yıldızlara bakmaktır. Bazen bir yıldız başka bir yıldızla ramak kala kalır ve galaksimizden kaçacak kadar hız kazanır. Kaçış hızı galaktik kütleye bağlı olduğundan, kaçan yıldızların istatistiksel bir ölçüsü galaksi için bir kütle verir.

Son olarak, yerel gökada grubuna bakabiliriz. Buna Andromeda galaksisi ve uydu galaksileri dahildir. Yerel grubumuz daha uzak gökada kümelerinden yerçekimsel olarak izole edilmiştir, bu nedenle yerel grubun denge durumuna bakmak bize onun toplam kütlesi ve Samanyolu’nun kütlesi hakkında bir fikir verir.

Bu yaklaşımların her birinin kendi avantajları ve doğruluk seviyeleri vardır. Hiçbiri kendi başına son söz değildir. Bu son çalışmada ekip, çeşitli yöntemlerin istatistiksel ortalamasını aldı ve galaksimizin kütlesi için en iyi diyebileceğimiz değeri elde etti. Belirledikleri değer bir trilyon güneş kütlesiydi, birkaç yüz milyar güneş kütlesi verir ya da alırdı.