אם להיות ברור, קביעת המסה של גלקסיית שביל החלב אינה משימה פשוטה. מצד אחד, תצפיות קשות מכיוון שמערכת השמש שוכנת עמוק בתוך דיסק הגלקסיה עצמה. אך יחד עם זאת, יש גם את המסה של הילה החומר האפל של הגלקסיה שלנו, שקשה למדידה מכיוון שהיא אינה "זוהרת", ולכן אינה נראית לשיטות גילוי קונבנציונאליות.
האומדנים הנוכחיים של המסה הכוללת של הגלקסיה מבוססים על תנועותיהם של זרמי גאות וצבירי כדוריים, אשר מושפעים שניהם ממסת הכבידה של הגלקסיה. אך עד כה, מדידות אלה הניבו הערכות מסה הנעות בין טריליון מסות שמש. כפי שהסביר פרופסור לוב למגזין החלל באמצעות הדוא"ל, למדידת המוני של שביל החלב יש חשיבות רבה לאסטרונומים:
"שביל החלב מספק מעבדה לבדיקת המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי. מודל זה מנבא שמספר גלקסיות הלוויין של שביל החלב תלוי ברגישות במסה שלו. כשמשווים את התחזיות למפקד של גלקסיות לוויין ידועות, חשוב לדעת את המסה של שביל החלב. יתר על כן, המסה הכוללת מכיילת את כמות החומר הבלתי נראה (האפל) וקובעת היטב את עומק פוטנציאל הכבידה ומרמז כמה מהר צריכים הכוכבים לנוע בשבילם לברוח לחלל הבין-גלקטי. "
לצורך המחקר, בחרו פרופ 'לוב וד"ר פרגיונה לפיכך לנקוט בגישה חדשה, שכללה דוגמנות לתנועות HVS לקביעת מסת הגלקסיה שלנו. עד כה התגלו יותר מ -20 HVS בתוך הגלקסיה שלנו, שנוסעות במהירויות של עד 700 קמ"ש ונמצאות במרחקים של בין 100 ל 50,000 שנות אור מהמרכז הגלקטי.
הכוכבים האלה נחשבים שנפלטו ממרכז הגלקסיה שלנו בזכות האינטראקציות של כוכבים בינאריים עם החור השחור העל-מסיבי (SMBH) במרכז הגלקסיה שלנו - aka. קשת A *. בעוד שהגורם המדויק שלהם עדיין נושא לדיון, ניתן לחשב מסלולי HVS מכיוון שהם נקבעים לחלוטין על ידי שדה הכבידה של הגלקסיה.
כפי שהם מסבירים במחקר שלהם, החוקרים השתמשו באסימטריה בפיזור המהירות הרדיאלית של כוכבים בהילה הגלקטית כדי לקבוע את פוטנציאל הכבידה של הגלקסיה. מהירותם של כוכבי ההילה הללו תלויה במהירות הפלישה הפוטנציאלית של HVS, בתנאי שהזמן שלוקח ל- HVS להשלים מסלול בודד קצר מחייהם של כוכבי ההילה.
מכאן הם הצליחו להבחין בין דגמים שונים לשביל החלב לבין כוח הכבידה שהוא מפעיל. על ידי אימוץ זמן הנסיעה הנומינלי של HVS נצפו אלה - שהם חישבו לכ -330 מיליון שנה, בערך כמו משך החיים הממוצע של כוכבי ההילה - הם הצליחו לגזור הערכות כבידה עבור שביל החלב שאיפשרו אומדנים על מסתו הכוללת .
"על ידי כיול המהירות המינימלית של כוכבים לא קשורים, אנו מגלים שמסת שביל החלב נמצאת בטווח של 1.2-1.9 טריליון מסות שמש," אמר לוב. אומנם זה עדיין טווח טווח, אולם הערכה אחרונה זו היא שיפור משמעותי ביחס לאומדנים קודמים. יתרה מזו, הערכות אלה תואמות את המודלים הקוסמולוגיים הנוכחיים שלנו המנסים לתת דין וחשבון לכל החומר הגלוי ביקום, כמו גם לחומר אפל ואנרגיה אפלה - מודל Lambda-CDM.
"המסה הנגזרת של שביל החלב נמצאת בטווח הצפוי במודל הקוסמולוגי הסטנדרטי", אמר ליוב, "שם כמות החומר האפל גדולה פי חמישה מזו של החומר הרגיל (הזוהר)."
על סמך התמוטטות זו ניתן לומר כי חומר נורמלי בגלקסיה שלנו - כלומר כוכבים, כוכבי לכת, אבק וגז - מהווה בין 240 ל -380 מיליארד מסות שמש. כך שלא רק שהמחקר האחרון הזה מספק אילוצים המוניים מדויקים יותר לגלקסיה שלנו, הוא גם יכול לעזור לנו לקבוע בדיוק כמה מערכות כוכבים יש בחוץ - הערכות עדכניות אומרות כי שביל החלב יש בין 200 ל -400 מיליארד כוכבים ו -100 מיליארד כוכבי לכת .
מעבר לכך, מחקר זה משמעותי גם לחקר היווצרות והתפתחות קוסמית. על ידי הצבת אומדנים מדויקים יותר למסת הגלקסיה שלנו, אלה התואמים את ההתפלגות הנוכחית של חומר רגיל וחומר אפל, הקוסמולוגים יוכלו לבנות תיאורים מדויקים יותר כיצד התגלה היקום שלנו. צעד אחד מתייחס להבנת היקום במידות הגדולות ביותר!
