Астрономы придумали, как взвешивать галактики при помощи мёртвых звёзд

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 свежий метод измерения массы галактики, основанный на изучении её гравитационных следов – например, гравитационного влияния на пульсары.

Пульсары — это схлопнувшиеся остатки массивных звёзд, погибших в результате взрывов сверхновых. После них остаётся объект диаметром некоторое количество 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 способ, 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, крайне 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 — приблизительно 350 миллионов масс Солнца. Важно отметить, что эти цифры включают в себя как видимые звёзды и газ, так и невидимую тёмную материю, окружающую их.