Meting ontsnappingssnelheid Melkwegstelsel levert z’n massa op: 640 miljard zonsmassa

Impressie van het Melkwegstelsel. Credit: ESA.

De massa van het Melkwegstelsel is vaak bepaald en het heeft tot nu toe uiteenlopende waarden opgeleverd, van 600 miljard tot een biljoen zonsmassa, de ene keer door sterren te tellen, de andere keer door de snelheid van sterren te meten en de rotatiecurve te bepalen. Maar het blijft lastig, want je zit er als sterrenkundige zelf midden in en deels is die massa ook nog eens verborgen, onzichtbaar omdat het donkere materie betreft. Nu is er echter een andere manier gevonden om de massa te bepalen en wel door te kijken naar de ontsnappingssnelheid, de snelheid die sterren minimaal nodig hebben om uit het Melkwegstelsel te ontsnappen en terecht te komen in de intergalactische ruimte. Er zijn maar een handjevol sterren bekend die genoeg snelheid hebben om dat kunstje te flikken en dat levert slechts gedeeltelijk inzicht in de plaatselijke ontsnappingssnelheid. Wil je het van het Melkwegstelsel als geheel weten dan moet je van de kern tot de buitengebieden precies weten welke snelheid sterren nodig hebben om te ontsnappen. Om dat te weten te komen gebruikten Cian Roche en zijn collega’s de gegevens van de Europese Gaia ruimtetelescoop.

De gemeten ontsnappingssnelheid op verschillende afstanden van de kern van de Melkweg. Credit: Roche et al

Ze keken naar de ruimtelijke verdeling van de snelheden van sterren. Het lijkt op wat je zou kunnen doen als je op de maan zou staan en je zou de massa van de maan willen wegen met een handvol stof. Als je op de maan zou staan en stof naar boven zou gooien, zouden de langzamer bewegende stofdeeltjes een lagere hoogte bereiken dan de snellere deeltjes. Als je de snelheden en posities van de stofdeeltjes zou meten, zou de statistische relatie tussen snelheid en hoogte je vertellen hoe sterk de maan aan de stofdeeltjes trekt en dat zou je de massa van de maan opleveren. Bij de Melkweg zijn de sterren de stofdeeltjes analoog aan het maanexperiment en dat heeft laten zien dat het Melkwegstelsel 640 miljard zonsmassa zwaar is. Dat is aan de lage kant in het eerder gemeten spectrum van massa’s en dat betekent dat er iets minder donkere materie in het Melkwegstelsel is als gedacht.

Meer informatie over de bepaling van de massa van het Melkwegstelsel vind je in het vakartikel van Cian Roche et al, The Escape Velocity Profile of the Milky Way from Gaia DR3, arXiv (2024).

Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

Aan de rand van het Melkwegstelsel gaan sterren minder hard dan gedacht – hoe kan dat? J0927 en J1235, de twee snelst bewegende sterren in het Melkwegstelsel Melkweg bevat minder massa dan gedacht, zo laat Gaia zien