p Desde o nascimento da astronomia moderna, cientistas procuraram determinar a extensão total da galáxia Via Láctea e aprender mais sobre sua estrutura, formação e evolução. Atualmente, astrônomos estimam que seja 100, 000 a 180, 000 anos-luz de diâmetro e consistem de 100 a 400 bilhões de estrelas - embora algumas estimativas digam que pode haver até 1 trilhão. p E ainda, mesmo depois de décadas de pesquisas e observações, ainda há muito sobre a nossa galáxia que os astrônomos não sabem. Por exemplo, eles ainda estão tentando determinar a massa da Via Láctea, e as estimativas variam amplamente. Em um novo estudo, uma equipe de cientistas internacionais apresenta um novo método para pesar a galáxia baseado na dinâmica das galáxias dos satélites da Via Láctea.

p O estudo, intitulado "A massa da Via Láctea da dinâmica dos satélites, "apareceu recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society . O estudo foi conduzido por Thomas Callingham, do Instituto de Cosmologia Computacional da University of Durham, e incluiu membros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), o Instituto Heidelberg de Estudos Teóricos, e várias universidades.

p Como eles indicam em seu estudo, a massa da Via Láctea é fundamental para nossa compreensão da astrofísica. Não é apenas importante em termos de colocar nossa galáxia no contexto da população geral da galáxia, mas também desempenha um papel importante ao abordar alguns dos maiores mistérios que surgem de nossas teorias astrofísicas e cosmológicas atuais.

p Estes incluem os meandros da formação de galáxias, discrepâncias com o modelo atual Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM), teorias alternativas sobre a natureza da matéria escura, e a estrutura em grande escala do universo. O que mais, estudos anteriores foram dificultados por uma série de fatores, que incluem o fato de que o halo de matéria escura da Via Láctea (que constitui a maior parte de sua massa) não pode ser observado diretamente.

p Outra questão importante é o fato de que é difícil medir a extensão e a massa da Via Láctea porque estamos dentro dela. Como resultado, estudos anteriores que tentaram inferir a massa de nossa galáxia resultaram em estimativas de massa variando de cerca de 500 bilhões a 2,5 trilhões de vezes a massa do nosso sol (massas solares). Como Callingham explicou ao universo Today via e-mail, abordagem refinada era necessária:

p "A maior parte da galáxia está em seu halo de matéria escura, que não pode ser observada diretamente. Em vez de, inferimos suas propriedades por meio de observações de vários traçadores dinâmicos que sentem os efeitos gravitacionais da matéria escura - como as populações estelares, aglomerados globulares, vapores e galáxias satélites. A maioria deles está no centro de uma nossa galáxia no disco galáctico (dentro de ~ 10kpc) e no halo estelar (~ 15kpc), o que pode dar boas estimativas de massa da região interna. No entanto, o halo DM atinge ~ 200kpc, e por esta razão escolhemos focar em galáxias satélites, como um dos únicos rastreadores que sondam essas partes externas da galáxia. "

p Para o bem de seu estudo, a equipe confiou nos dados do segundo lançamento de dados do satélite Gaia (lançamento DR2) para colocar melhores restrições à massa da Via Láctea. A missão Gaia, que forneceu mais informações do que nunca sobre nossa galáxia, inclui a posição e os movimentos relativos de inúmeras estrelas na Via Láctea - incluindo aquelas que estão em galáxias satélites. Como Callingham indicou, isto provou ser muito útil para restringir a massa da Via Láctea:

p "Comparamos as propriedades orbitais de Energia e Momentum Angular das galáxias satélites MWs com as encontradas nas simulações. Usamos as últimas observações dos satélites MWs do recente conjunto de dados Gaia DR2 e uma amostra de galáxias adequadas e galáxias satélites das simulações EAGLE, uma simulação importante foi executada em Durham com um grande volume e física bariônica totalmente hidrodinâmica. "

p O software EAGLE (Evolução e Montagem de GaLaxies e seus Ambientes), que foi desenvolvido pelo Instituto de Cosmologia Computacional da Durham University, modela a formação de estruturas em um volume cosmológico medindo 100 Megaparsecs de um lado (mais de 300 milhões de anos-luz). Contudo, usar este software para inferir a massa da Via Láctea apresentou alguns desafios.

p "Um desafio para isso é a amostra limitada de galáxias de tamanho MW no EAGLE (ou mesmo em qualquer simulação), "disse Callingham." Para ajudar nisso, usamos uma relação de escala de massa para dimensionar nossa amostra total de galáxias para ter a mesma massa. Isso nos permite usar efetivamente mais do nosso conjunto de dados e melhora muito nossas estatísticas. Nosso método foi então rigorosamente testado, encontrando a massa de galáxias simuladas das simulações EAGLE e Auriga - um conjunto independente de simulações de alta resolução. Isso garante que nossa estimativa de massa seja robusta e tenha erros realistas (algo que o campo às vezes luta devido a suposições analíticas). "

p Disto, eles descobriram que a massa total do halo da Via Láctea era de cerca de 1,04 x 1012 (mais de 1 trilhão) de massas solares, com uma margem de erro de 20 por cento. Esta estimativa impõe restrições muito mais rígidas à massa da Via Láctea do que as estimativas anteriores, e pode ter algumas implicações significativas nos campos da astronomia, astrofísica e cosmologia. Como Callingham resumiu:

p "Uma estimativa de massa mais precisa pode ser usada de várias maneiras. Na modelagem de galáxias, o halo DM é o pano de fundo no qual os componentes estelares são encaixados. Muitos métodos para investigar a natureza do DM, como a estrutura do halo DM, bem como a densidade de DM na Terra para fins de detecção direta dependem da massa do MW. A massa também pode ser usada para prever o número de galáxias satélites em torno do MW que esperamos. "

p Além de fornecer aos astrônomos medições refinadas da massa da Via Láctea - o que contribuirá muito para informar nossa compreensão de seu tamanho, extensão, and satellite galaxy population – this study also has implications for our understanding of the universe as a whole. O que mais, it is yet another groundbreaking study that was made possible through Gaia's second data release.

p The third release of Gaia data is scheduled to take place in late 2020, with the final catalog being published in the 2020s. Enquanto isso, an extension has already been approved for the Gaia mission, which will now remain in operation until the end of 2020 (to be confirmed at the end of this year).