Астрофизики уточнили массу Млечного пути, используя суперкомпьютер Yeti

Международная группа ученых во главе с исследователем из Колумбийского университета Андреасом Купером провела исследование, в результате которого они смогли с погрешностью в 20% определить массу галактики Млечный путь и определить местоположение в ней Солнца, сообщает The Astrophysical Journal.

Шаровые скопления звезд – самые старые в галактике, они содержат большое количество звезд и обращаются вокруг ее центра как спутники. Большую часть своей жизни эти скопления проводят за пределами галактического диска, но за миллиарды лет существования они много раз пересекают плотный диск галактики, под влиянием "гравитационных ударов". Эти приливные силы разрушают скопление, заставляя его терять звезды, которые некоторое время сопровождают его по галактической орбите. Со временем они растворяются среди прочих звезд галактики. Это аналогично тому, как метеорный рой сопровождает ядро кометы.

"Оторвавшиеся" звезды, расположенные вдоль орбиты скопления за пределами галактического диска, получили название струя. Эти звездные струи выделяются среди остальных звезд, как инверсионный след самолета среди облаков. На основе компьютерного моделирования струи астрофизики могут оценить параметры галактики, приведшей к ее возникновению.

Ученые использовали данные проекта Sloan Digital Sky Survey, в рамках которого в течение более десяти лет сканировалось небо Северного полушария. При изучении скопления Palomar 5, имеющего возраст примерно 12 млрд лет и около 30 000 звезд, были обнаружены регулярные изменения его струи. Длина струи в обе стороны от скопления составляет по 1000 световых лет, причем они содержат на 30% больше массы, чем само скопление в настоящее время. Его орбита почти перпендикулярна плоскости Млечного пути. Расстояние от Солнца до скопления около 75 000 световых лет.

Используя суперкомпьютер Колумбийского университета Yeti, астрофизики создали около десяти миллионов моделей струи при разных реализациях Млечного пути. Ученые использовали современные статистические методы, используемые, например, для исследований изменчивости генома и ранжирования сайтов в интернет-поисковых системах.

В результате исследований ученые оценили массу галактики в пределах радиуса орбиты скопления (около 60 000 световых лет). Она оказалась примерно 210 млрд масс Солнца с погрешностью в 20%. Заодно была подтверждена почти сферическая форма галактического гало, включающего темную материю.

Геометрия струи накладывает сильные ограничения на позицию и движение Солнца, галактики и скопления. Благодаря этому астрофизикам удалось определить, что Солнце располагается в 8,3± 0,25 килопарсек от центра галактики и движется со скоростью 253±16 км/с.