¿Qué tan masiva es la vía láctea?

Aléjese de las luces de la ciudad, mire hacia arriba y verá una de las maravillas del cielo nocturno: las brillantes bandas de estrellas que forman la galaxia de la Vía Láctea. Nuestro hogar galáctico es vasto y hermoso, pero aún quedan muchos misterios al respecto.

Por ejemplo, a pesar de décadas de intentos, los astrónomos todavía tienen que determinar exactamente cuánto pesa nuestra galaxia, con estimaciones que oscilan entre 700 mil millones y 2 billones de veces la masa de nuestro sol.

Pesar una galaxia, especialmente mientras estás viviendo en ella, no es una tarea fácil. "Es como tratar de hacer un censo de la población de EE. UU. Pero no se puede usar Internet y no se puede salir de la ciudad en la que se vive", dijo la astrónoma Ekta Patel de la Universidad de Arizona en Tucson. Nadie puede pegar la Vía Láctea en una escala cósmica y simplemente leer el resultado.

Parte del problema es que la mayor parte de la masa de una galaxia es invisible. La materia oscura, una sustancia enigmática que no emite luz de ningún tipo, constituye aproximadamente el 85 por ciento de nuestra Vía Láctea, dijo Patel. Así que simplemente contar las estrellas en nuestra galaxia no te llevará muy lejos.

Por lo tanto, los investigadores usualmente observan la órbita de algún objeto celeste, dijo Patel. El método se basa en las ecuaciones de la gravedad derivadas por Isaac Newton hace más de 300 años, que le indican que la velocidad y la distancia a la que un cuerpo más pequeño gira alrededor de uno más grande están relacionadas con la masa del objeto más grande.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, cuyo diámetro se calcula entre 100 y 120 mil años-luz, contiene desde 100 hasta 200 mil millones de estrellas.

Un método, utilizado en un estudio de 2017 publicado en The Astrophysical Journal, es observar pequeñas galaxias satélites a cientos de miles de años luz de distancia que recorren la Vía Láctea justo cuando los planetas orbitan una estrella. Pero hay un problema con estas galaxias satelitales. "Sus órbitas duran miles de millones de años", dijo Patel, lo que significa que después de unos pocos años, apenas se habrán movido y los investigadores no podrán determinar fácilmente su velocidad orbital.

En un estudio publicado en junio en The Astrophysical Journal, Patel y sus colegas probaron un nuevo método para pesar la galaxia. Observaron las simulaciones de supercomputadores de universos virtuales, que pueden reproducir muchos aspectos de nuestro cosmos, y trataron de encontrar ejemplos de pequeñas galaxias que orbitan a las más grandes.

Aproximadamente 90,000 de estas galaxias satelitales simuladas se compararon con los datos de nueve galaxias reales que orbitan la Vía Láctea. El equipo seleccionó a aquellas cuyas propiedades orbitales eran más parecidas a las galaxias satélites reales y observaron la masa de la galaxia simulada que rodeaban.

Esto les dio una buena estimación de la masa real de nuestra galaxia, que registró 960 mil millones de veces la masa del sol. Patel dijo que su resultado está muy bien en medio de la mayoría de los anteriores, aunque todavía hay espacio para una mayor precisión. Esto probablemente provendría del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, que recientemente proporcionó mediciones extremadamente buenas de las propiedades orbitales de 30 galaxias enanas débiles que orbitan la Vía Láctea. El uso de estos datos junto con las simulaciones cosmológicas para ajustar la medición del peso está "en mi lista de tareas pendientes", dijo Patel.

Saber la masa de la galaxia ayudaría a los astrónomos con muchas cosas, dijo Patel. Por un lado, los astrónomos podrían calcular mejor las órbitas de las galaxias satélites, ya que éstas dependen de la masa de la Vía Láctea. Las galaxias más pesadas también tienen más satélites que las orbitan, y hasta ahora, los telescopios han visto alrededor de 50 galaxias alrededor de la Vía Láctea. Dado que no sabemos exactamente cuánto pesa la galaxia, los científicos no están seguros exactamente de cuántas galaxias satélites deberían esperar encontrar. Finalmente, el verdadero peso de la Vía Láctea ayudaría a los investigadores a saber qué proporción de su masa es materia oscura versus materia regular.

Patel tiene la esperanza de que los estudios futuros y los mejores datos eventualmente determinen esta difícil y desconocida incógnita.

"Creo que en los próximos 10 o 20 años, tendremos una mejor respuesta", dijo.

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