p Uma nova técnica para estimar a massa de galáxias promete resultados mais confiáveis, especialmente quando aplicado a grandes conjuntos de dados gerados por pesquisas atuais e futuras, de acordo com uma equipe de pesquisa liderada por Ekta Patel da Universidade do Arizona. Publicado no Astrophysical Journal , o estudo é o primeiro a combinar os movimentos tridimensionais completos observados de várias galáxias satélites da Via Láctea com extensas simulações de computador para obter uma estimativa de alta precisão para a massa de nossa galáxia. p Determinar a massa das galáxias desempenha um papel crucial em desvendar mistérios fundamentais sobre a arquitetura do universo. De acordo com os modelos cosmológicos atuais, matéria visível de uma galáxia, como estrelas, gás e poeira, representa apenas 15 por cento de sua massa. Acredita-se que os 85 por cento restantes residam na matéria escura, um componente misterioso que nunca foi observado e cujas propriedades físicas permanecem amplamente desconhecidas. A grande maioria da massa de uma galáxia (principalmente matéria escura) está localizada em seu halo, um vasto, região circundante contendo poucos, caso existam, estrelas e cuja forma é amplamente desconhecida.

p Em um modelo cosmológico amplamente aceito, filamentos de matéria escura abrangem todo o universo, desenhar matéria luminosa ("regular") com eles. Onde eles se cruzam, gás e poeira se acumulam e se aglutinam em galáxias. Ao longo de bilhões de anos, pequenas galáxias se fundem para formar outras maiores, e à medida que crescem em tamanho e sua atração gravitacional alcança mais e mais no espaço, eles atraem um zoológico de outras pequenas galáxias, que então se tornam galáxias satélites. Suas órbitas são determinadas por sua galáxia hospedeira, muito parecido com a atração gravitacional do sol direciona o movimento dos planetas e corpos no sistema solar.

p "Agora sabemos que o universo está se expandindo, "diz Patel, um estudante de graduação do quarto ano no Departamento de Astronomia e Observatório Steward da UA. "Mas quando duas galáxias se aproximam o suficiente, sua atração mútua é maior do que a influência do universo em expansão, então eles começam a orbitar um ao outro em torno de um centro comum, como nossa Via Láctea e nosso vizinho mais próximo, a Galáxia de Andrômeda. "

p Embora Andrômeda esteja se aproximando da Via Láctea a 110 quilômetros por segundo, os dois não se fundirão até cerca de 4,5 bilhões de anos a partir de agora. De acordo com Patel, rastrear o movimento de Andrômeda é "equivalente a assistir a um cabelo humano crescer à distância da lua".

p Porque é impossível "pesar" uma galáxia simplesmente olhando para ela - muito menos quando o observador está dentro dela, como é o caso da nossa Via Láctea - os pesquisadores deduzem a massa de uma galáxia estudando os movimentos dos objetos celestes enquanto dançam ao redor da galáxia hospedeira, conduzido por sua atração gravitacional. Esses objetos, também chamados de rastreadores, porque eles rastreiam a massa de sua galáxia hospedeira - podem ser galáxias satélite ou fluxos de estrelas criados a partir da dispersão de antigas galáxias que chegaram perto demais para permanecer intactas.

p Ao contrário dos métodos anteriores comumente usados ​​para estimar a massa de uma galáxia, como medir as velocidades e posições de seus traçadores, a abordagem desenvolvida por Patel e seus co-autores usa seu momento angular, o que produz resultados mais confiáveis ​​porque não muda com o tempo. O momento angular de um corpo no espaço depende tanto de sua distância quanto de sua velocidade. Como as galáxias satélites tendem a se mover ao redor da Via Láctea em órbitas elípticas, suas velocidades aumentam à medida que se aproximam de nossa galáxia e diminuem à medida que se distanciam. Como o momento angular é o produto da posição e da velocidade, não há alteração líquida, independentemente de o traçador estar na posição mais próxima ou mais distante da órbita.

p "Pense em um patinador artístico fazendo uma pirueta, "Patel diz." Enquanto ela desenha em seus braços, ela gira mais rápido. Em outras palavras, a velocidade dela muda, mas seu momento angular permanece o mesmo durante toda a duração de seu ato. "

p O estudo, que Patel apresenta na quinta-feira, 7 de junho, na 232ª reunião da Sociedade Astronômica Americana em Denver, é o primeiro a olhar para os movimentos tridimensionais completos de nove das 50 galáxias satélites conhecidas da Via Láctea de uma vez e comparar suas medições de momento angular com um universo simulado contendo um total de 20, 000 galáxias hospedeiras que se assemelham à nossa própria galáxia. Juntas, essas galáxias simuladas hospedam cerca de 90, 000 galáxias satélites.

p A equipe de Patel determinou a massa da Via Láctea em 0,96 trilhão de massas solares. Estimativas anteriores colocaram a massa de nossa galáxia entre 700 bilhões e 2 trilhões de massas solares. Os resultados também reforçam estimativas que sugerem que a Galáxia de Andrômeda (M31) é mais massiva do que a Via Láctea.

p Os autores esperam aplicar seu método aos dados sempre crescentes à medida que se tornam disponíveis por pesquisas galácticas atuais e futuras, como o observatório espacial de Gaia e LSST, o Large Synoptic Survey Telescope. De acordo com a co-autora Gurtina Besla, um professor assistente de astronomia na UA, restrições na massa da Via Láctea irão melhorar à medida que novas observações são obtidas que cronometram a velocidade de mais galáxias satélites, e como as simulações de próxima geração fornecerão maior resolução, permitindo que os cientistas obtenham melhores estatísticas para os menores rastreadores de massa, as chamadas galáxias ultra-fracas.

p "Nosso método nos permite tirar proveito das medições da velocidade de várias galáxias satélites simultaneamente para obter uma resposta para o que a teoria da matéria escura fria poderia prever para a massa do halo da Via Láctea de uma forma robusta, "Besla diz." É perfeitamente adequado para aproveitar o rápido crescimento atual em conjuntos de dados observacionais e capacidades numéricas. "