Cosmonautas de la autopista, a la manera de los viajeros interplanetarios que observan de lejos el rápido envejecimiento de aquellos que siguen sometidos a las leyes del tiempo terrestre, ¿qué vamos a descubrir al entrar en un ritmo de camellos después de tantos viajes en avión, metro, tren? Julio Cortázar.
Desde Buenos Aires, Argentina

17/1/17 - DJ:

La masa de la Vía Láctea es un problema de peso

T.E.L: 3 min.

Se realizaron ya varias estimaciones de la masa de la galaxia. Algunas de las últimas, indican que sería menos de lo sospechado antes. ¿En qué consiste el problema?



En astronomía no se puede contar. Contar estrellas, por ejemplo, para saber el total de la galaxia o de un cúmulo, es sencillamente imposible. Por tanto, los astrónomos profesionales deben calcular el dato, basándose en determinaciones previas y usando la inferencia transformada en métodos matemáticos y uso de computadoras.
Este es un aspecto de las ciencias en general (notable en la astronomía por los valores usados sea para distancias o tamaños) que a algunos de nosotros -aficionados- nos deslumbra del trabajo de los investigadores profesionales.

Como ya debemos saber, la masa de un objeto no es el peso. En nuestra vida cotidiana usamos ambos términos como sinónimos. Una aproximación más científica sería considerar a la masa como la cantidad de materia de un objeto, mientras que el peso es la relación entre ese valor y la gravedad del lugar. De allí que el peso de una persona sea distinto en los diferentes planetas aunque la masa del sujeto (su materia) no cambie. Le decimos "materia" a todo aquello que ocupa un lugar, tiene energía y cambia (es decir, a todo lo conocido).

En el caso particular de las galaxias, estimar su masa tiene varias complicaciones: desde que la recientemente fallecida Vera Rubin detectara una incongruencia entre la teoría de Newton y ciertas galaxias hasta la fecha, los astrónomos consideran que debe existir un tipo de materia que no interactúa electromagnéticamente (no brilla) pero sí gravitatoriamente: la materia oscura.
Y dado que tal materia sería el principal componente de masa de la Galaxia, estimar la masa total es todo un desafío.
Como si fuera poco, los métodos desarrollados hasta ahora utilizaban lo que se conoce como "objetos trazadores" (tracer objets) que pueden ser: completos o incompletos. En el primer caso, se conocen las velocidades propias, mientras en el segundo, sólo se conocen las velocidades en la línea de visión, es decir, no se conocen las velocidades propias.
En 2010 Watkins y otros desarrollaron estimadores de masa separados para ambos casos y luego los combinaron.

Para tener una idea de lo importante del asunto, he aquí un gráfico en el que se resume los diferentes métodos usados por distintos grupos con resultados diversos [1].

Gráfico comparativo de Wang et al (2015) de diferentes métodos usados (eje y) en relación a la masa virial en términos del radio virial (200 veces la densidad crítica del universo) en el eje x.

En este caso, Gwendolyn Eadie, Aaron Springford y William Harris (los tres en universidades de Canadá), usaron la función de distribución y datos de objetos satélites como cúmulos globulares para calcular el potencial gravitacional de la galaxia, incorporando datos completos e incompletos. El resultado implica una masa dentro de 125kpc de 4.81 x 10^11 Masas Solares (Ms) [2].

Como 1 Ms es la masa de nuestro sol, la Vía Láctea equivale a 480.000.000.000 (480 mil millones) de soles como nuestra estrella. Considérese que el número aumenta si se considera el "radio virial" [3], a unos 6.14 x 10^11 Ms (600 mil millones)

Si 1 Ms es 1.98 x 10^30 kg, entonces la masa de la galaxia sería de 9.5 x 10^41 kg y por tanto sería:
9 500 000 (5)
000 000 (11)
000 000 (17)
000 000 (23)
000 000 (29)
000 000 (35)
000 000 (41)

es decir 9,5 millones de millones de millones de millones de millones de millones de millones de kilogramos, casi 9,5 septillones de kg!! (si la conversión no me falla).

¿Y ESTO PARA QUÉ SIRVE?
La astrónoma viene investigando estos métodos desde su tesis en 2013. El resultado de Eadie es menor que otras estimaciones. Por tanto, es un resultado que ha ido cambiando y es lógico esperar que se sigan publicando estimaciones algo mayores o menores en el futuro.
La utilidad de los resultados particulares dependerá de su nivel de confiabilidad y ésta se logra mejorando los métodos y comparándolos. La masa de la Vía Láctea puede servir como comparación con otras galaxias, así como para investigar la interacción con galaxias satélites o M31.
Creo que también sirve, a nivel divulgativo, para entender que el trabajo científico requiere un nivel de conocimiento teórico-matemático importante y, fundamentalmente, para comprender algo clave en ciencias: ¿cómo podemos aproximarnos a un conocimiento complejo con datos incompletos? ¿No es admirable que seres tan frágiles e imperfectos podamos aspirar a saber lo que parece imposible? En síntesis, eso es la ciencia: una aproximación a la realidad. Ni más, ni menos.

Ilustración de la Vía Láctea. Nuestro Sol (Sun) está lejos del centro galáctico, en el brazo de Orión o Local, dentro del brazo espiral de Sagitario. Nótese que en el gráfico se indica distancia, por ejemplo el Brazo Escudo-Centauro a 60.000 años luz que son apenas 18 kilo pársecs, mientras el trabajo indicado arriba toma un volumen mucho mayor, de 125 kpc.


Fuentes y enlaces relacionados
[1] Estimating the dark matter halo mass of our Milky Way using
dynamical tracers
Wang et al (2015)
arXiv:1502.03477 [astro-ph.GA]
https://arxiv.org/abs/1502.03477

[2] Bayesian Mass Estimates of the Milky Way: Including measurement uncertainties with hierarchical Bayes
Eadie et al (2016)
arXiv:1609.06304 [astro-ph.GA]
https://arxiv.org/abs/1609.06304

[3] Masa virial en Wikipedia inglés
https://en.wikipedia.org/wiki/Virial_mass

Gwendolyn Eadie
http://www.physics.mcmaster.ca/~eadiegm/intro.html

NYT: Absolutely Every Bit of Our Galaxy, por NICHOLAS BAKALAR
https://www.nytimes.com/2017/01/16/science/milky-way-galaxy-mass.html

La Vía Láctea es más liviana de lo que pensábamos
http://www.ngenespanol.com/ciencia/el-espacio/16/06/1/explicacion-sobre-la-galaxia-estrellas-via-lactea/


Sobre las imágenes
Imagen inicial
Crédito: NASA/Reid Wiseman
https://www.nasa.gov/content/milky-way-viewed-from-the-international-space-station

Mapa de la galaxia
Créditos: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)
https://www.nasa.gov/jpl/charting-the-milky-way-from-the-inside-out

Gráfico de métodos
Wang et al (2015)

No hay comentarios.:

Publicar un comentario

Anillo astronómico

Anillo Astronómico
[ Únete | Listado | Al azar | <<> | Siguiente >> ]