Ved at måle hastigheden af de løse stjerner der kredser udenom mælkevejens skive, har man kunnet vejet den mørke masse der omgiver mælkevejen ud til 260.000lysår

Man har længe vidst at galaksernes synlige masse ikke var stor nok til alene at holde deres stjerner samlet, og at der derfor må være noget mere masse gemt, som kaldtes den mørke masse. Den har man ofte målt mellem andre galakser, men hvor meget mørk masse er der om Mælkevejen?

For at besvare det spørgsmål har et forskerhold studeret de løse stjerner om Mælkevejen. For Mælkevejen har som de fleste andre galakser en tynd halo af stjerner, der bevæger sig i et større kredsløb  udenom den skive af støv, gas og stjerner, vi normalt genkender som selve galaksen.

Hypervelocity Star survey
Den nye store undersøgelse af Mælkevejens halo-stjerners bevægelseshastighed som kaldes "Hypervelocity Star survey" er den hidtil største undersøgelse af sin art. Formålet med HS-surveyet er at afdække Mælkevejens massefordeling, ved at måle hastigheden af de løse stjerner der kredser udenom mælkevejens skive.

Undersøgelsen har afdækket alle de kendte halo-stjerners position og hastighed ud til en afstand af  260.000lysår fra galaksens centrum. Til sammenligning er Mælkevejens skives radius 50.000lysår. HS-surveyet har derfor koncentreret sig om stjerner der er mere end 80.000 lysår fra centrum, for udelukkende at fokusere på halo-stjernerne.

Ved at måle stjernernes hastigheder, kan man beregne deres bevægelses-energi og derved også den masse der skal til for at holde dem i deres baner om Mælkevejen (Centripetalkraften).

Det gør man ret enkelt ved at beregne ligningen M = rv²/ G for hver af stjernerne, når først man har målt deres afstand og hastighed (Se ill. th.)

Så med målingerne og beregningerne af alle disse stjerner, har man dermed kunnet veje hvor meget masse der er om mælkevejen i forskellige afstande

Hvis Mælkevejens masse er koncentreret i galakse-skiven vil tyngdekraften fra dens masse aftage med kvadratet på afstanden. Men hvis der er mere masse end vi kan se udenom skiven (den mørke masse) vil den aftage mindre end det.

Og resultatet af undersøgelsen viser at den aftager bemærkelsesværdigt lineært, så Mælkevejen derfor må have . Mælkevejen og denne halo's samlede masse ud til en afstand af de 260.000lysår er ifølge deres resultater 7,2x10¹¹ solmasser, hvor skivens masse normalt regnes for 5,8 x 10 ¹¹ solmasser.

Man har altså med denne undersøgelse fundet 1,4 x 10¹¹ solmasser stof, fordelt i en kugleskal udenom Mælkevejen

LÆS MERE på arXiv.org/phys