A Tejútrendszer a csillagászok becslése alapján minimum százmilliárd, de lehetséges, hogy akár ötszázmilliárd csillagnak ad otthont, amiből az Európai Űrügynökség Gaia űrtávcsöve több mint egymilliárdot figyel meg a második Lagrange-pont körül keringve. Erről az egy százaléknyi csillagról szerzett információ is elegendő azonban ahhoz, hogy az eddigieknél részletesebb és precízebb háromdimenziós térképet adjon a galaxisról és olyan fontos kérdéseket segítsen megválaszolni, ami a Tejútrendszer eredetét, evolúcióját és működését új fénybe helyezi. A teleszkópot 2013-ban indították el az űrbe és tudományos munkájának kezdete óta három alkalommal tették közzé az általa gyűjtött adatokat, amelyek elemzésével a kutatók fontos felfedezéseket tehetnek, legutóbb 2022 júniusában került erre sor.

A Gaia adatbázisa alapján kínai kutatók most a korábbiaknál pontosabb képet kaptak a galaxis tömegével kapcsolatban,

ami a méréseik szerint sokkal kisebb, mint ahogy azt gondolták, illetve ahogy azt más vizsgálatok alapján sejteni lehetett.

A vizsgálatok során az APOGEE (Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment) és a LAMOST (Large sky Area Multi-Object Spectroscopic Telescope) által megfigyelt égitestek közül 254 882 vörös óriásra, pontosabban LRGB-re (luminous red giant branch) vonatkozó adatot használtak fel, amelyeket a Gaia és a Two Micron All Sky Survey ugyanezen csillagokról szóló méréseivel vetettek össze. A vörös óriások a csillagok evolúciójának egyik utolsó fázisát képviselik, de ez a típusuk rendkívül fényes, mivel még nem fogytak ki az “üzemanyagból” és még zajlik a kiégett magjuk körüli héjukban a hidrogén fúziója. Az égitestek megfigyelése során felmérték a pontos helyzetüket és kiválasztottak közülük 54 000-et arra, hogy segítségükkel kiszámolják a galaxis rotációs görbéjét. A görbe a csillagok radiális sebességéből és távolságából matematikai képletek használatával megbecsülhető, így korábban is volt már rá példa, hogy a kutatók igyekeztek meghatározni ennek pontos formáját és az elméletek alapján várt számok, valamint a mérések során kapott eredmények eltérése miatt arra következtettek, hogy a galaxisban (és más galaxisokban is) jelentős mennyiségű sötét anyag lehet jelen, ami a vártnál laposabb görbét alakít ki.

A Tejútrendszer tömegét a rotációs görbe alapján számítják ki és a becslések szerint a sötét anyag halo, ami a galaxis korongját veszi körbe, nagyban hozzájárul az össztömegéhez, olyannyira, hogy maguk a csillagok, sőt, még a négymillió naptömegű fekete lyuk a galaxis középpontjában is csak elenyésző részét teszi a teljes tömegnek. Egy 2019-es tanulmány szerint a Tejútrendszer tömege a galaxisokra jellemző minimum (egymilliárd naptömegű) és maximum (30 billió naptömegű) értékeknek nagyjából a közepén helyezkedik el, másfél billió naptömeggel.

A kínai kutatók azonban teljesen más következtetésekre jutottak és a galaxis tömegét jóval kevesebbre, 805 milliárd naptömegűre becsülik.

Az eltérő eredmények oka lehet az egyre fejlettebb megfigyelési módszerek és eszközök elérhetősége is, bár a 2019-es számítások esetében ez nem igazán játszhat szerepet, nem csak a mérések közeli időpontja, hanem a felhasznált adatbázis miatt sem, a négy évvel ezelőtti vizsgálatokat ugyanis szintén a Gaia (és a Hubble) adataira alapozták. A mostani kutatás során azonban a szakértők jóval több csillag megfigyelésére alapozták a számításokat, ezenfelül az eddigi legpontosabban meghatározott rotációs görbét alkalmazták. A Tejútrendszer tömegének precíz definiálása fontos lehet a csillagászati kutatások során több szempontból is: ennek az alapvető fizikai paraméternek az ismerete például hozzájárulhat a galaxis fejlődésének megismeréséhez és általánosságban a galaxisok formálódásának megértéséhez.

(Fotó: NASA, ESA/S.T. Sohn, J. DePasquale (STScI)/Z. Levay, (STScI/AURA)