Massa Materi Gelap Di Ungkap Oleh Pengukuran Yang Tepat Dari Galaksi

Sebuah Artis rendering dari pandangan wajah-on dari Galaxy. Tolok ukur dari Galaksi Bima Sakti ditentukan dari analisis ini. Dua berikut nilai-nilai tepat diukur: jarak ke pusat Galaksi dari tata surya adalah 26.100 tahun cahaya, kecepatan rotasi Galaksi dalam tata surya adalah 240 km / s. Dari data pada jarak dan kecepatan, telah belajar bahwa tata surya berlangsung sekitar 200 juta tahun untuk berputar di sekitar Galaxy dalam sekali. (Kredit: NAOJ)

 
Sebuah tim peneliti, yang dipimpin oleh Associate Professor Mareki Honma dari Observatorium Astronomi Nasional Jepang (NAOJ), telah berhasil tepat menentukan tolok ukur astronomi untuk Galaxy didasarkan pada pengukuran jarak yang tepat dengan VERA dari NAOJ dan lainnya teleskop radio canggih. Temuan baru ini bahwa jarak dari matahari ke pusat Galaksi adalah 26.100 tahun cahaya, dan bahwa kecepatan rotasi Galaksi dalam tata surya adalah 240 km / s.

Kecepatan rotasi galaksi dari penelitian ini adalah lebih tinggi dari sebelumnya dikenal (220km / s). Hal ini menghasilkan kesimpulan bahwa massa Galaxy, terutama dari materi gelap, adalah sekitar 20% lebih besar dari apa yang sebelumnya telah dipertimbangkan.
 
Sebuah tim peneliti, yang dipimpin oleh Associate Professor Mareki Honma (NAOJ) telah mencapai dua kesimpulan berikut:
 
(1) Jarak dari sistem tata surya ke pusat galaksi adalah sekitar 26.100 tahun cahaya (* 1);
 
(2) The kecepatan rotasi galaksi di tata surya (V0) (* 2) adalah sekitar 240km / s.
 
Kesimpulan ini diambil berdasarkan jarak yang tepat untuk benda-benda langit di Galaxy dan gerakan yang tepat, suatu istilah teknis untuk menggambarkan perubahan-bintang 'dalam posisi. The International Astronomical Union telah disahkan V0 = 220km / s, nilai ini diumumkan pada tahun 1986. Ketika nilai V0 berasal dari penelitian ini diterapkan, massa materi gelap di galaksi adalah sekitar 20% lebih besar dari apa yang telah dipertimbangkan sejauh ini.
 
VERA (VLBI Eksplorasi Radio Astrometri) (* 3) dan array VLBI lain di dunia yang digunakan untuk mendapatkan sebagian besar dari jarak yang tepat untuk sekitar 50 obyek dan data pada gerakan yang tepat. Pada VERA, triangulasi (* 4) digunakan untuk secara tepat mengukur jarak ke obyek dan gerakan yang tepat. Tim peneliti berencana untuk lebih meningkatkan jumlah obyek-obyek yang mereka mengukur jarak yang tepat dan gerakan yang tepat. Selain itu, tim memiliki harapan untuk memperdalam pemahaman tentang Galaxy di mana kita semua hidup dengan menciptakan peta Galaxy 3D, dan kemudian menentukan gerakan dan distribusi massa di Galaxy didasarkan pada peta 3D.
 
* 1: Satu tahun cahaya adalah satuan jarak, yang adalah seberapa jauh cahaya dapat melakukan perjalanan dalam satu tahun dengan kecepatan 300.000 km / detik. Hal ini sama dengan sekitar 9,5 triliun km.
 
* 2: Galactic disk berputar di sekitar pusat Galaksi. Telah ditemukan bahwa kecepatan rotasi hampir konstan, tidak peduli apakah itu dekat pusat atau dekat tepi luar.
 
* 3: VERA singkatan Eksplorasi VLBI Radio Astrometri sementara VLBI berarti interferometri baseline Very Long. Ini adalah proyek untuk tepat mengukur jarak ke benda-benda langit dengan prinsip-prinsip triangulasi (lihat * 4), dan untuk mengidentifikasi struktur 3D dari Galaxy. Pekerjaan konstruksi selesai pada tahun 2002, dan pengamatan astronomi untuk mengukur jarak ke obyek telah dilakukan secara teratur sejak tahun 2007. Teleskop radio 20 meter digunakan untuk VERA berada di empat tempat berikut: Oshu Kota di Iwate Prefecture, Satsumasendai Kota di Kagoshima Prefecture, Ogasawara Desa di Tokyo, dan Ishigaki Kota di Okinawa Prefecture.
 
* 4: Triangulasi adalah suatu metode untuk mengamati objek dari dua tempat yang tetap dan menentukan jarak dari perbedaan arah jelas. Hal ini digunakan sebagai metode yang paling dapat diandalkan untuk menentukan jarak ke bintang di luar sistem tata surya.
 
Perbedaan arah seperti yang terlihat dari dua tempat yang berbeda disebut paralaks, atau trigonometri paralaks. Ketika jarak dari dua titik yang sama, paralaks trigonometri adalah dalam proporsi terbalik dengan jarak ke bintang. Mereka mengambil keuntungan dari fakta bahwa bumi berputar mengelilingi matahari sekali lebih dari satu tahun untuk mengukur jarak ke bintang-bintang. Itu berarti, misalnya, bahwa arah dari Bumi di musim panas berbeda dari yang di musim dingin oleh sekitar satu derajat tiga puluh juta ketika mengamati bintang di pusat galaksi. Meskipun bintang terletak di Galaxy, perbedaan arah harus tepat diukur karena jarak ke bintang. Proyek VERA membuat penuh penggunaan teknologi terdepan pengamatan astronomi, sehingga lokasi bintang diukur dengan akurasi yang tinggi super dalam satu 360000000 derajat.
 
Apa Galaksi Bima Sakti Anda suka sebagai Galaxy?
Apa Galaksi Bima Sakti kita seperti? - Seberapa besar? Bagaimana berat? Apa bentuknya? Kita tahu sekarang bahwa Galaxy adalah galaksi spiral, namun informasi yang tepat termasuk ukuran, bentuk, dan kecepatan rotasi, belum dibuat jelas belum.
 
Alasan terbesar adalah bahwa kita tidak dapat melihat Galaxy dari luar karena kita tinggal di dalam Galaxy. Untuk melihat seluruh bentuk dari Galaxy dari dalam, perlu untuk secara tepat mengukur jarak masing-masing obyek Galactic banyak, dan membuat "peta Galactic" dengan pandangan overhead.
 
Dalam hal ini, trigonometri paralaks, atau paralaks tahunan, digunakan untuk mengukur jarak ke obyek tanpa "bagaimana jika?" asumsi. The paralaks trigonometri adalah perbedaan posisi sebuah obyek, yang dihasilkan ketika bumi mengorbit mengelilingi matahari. Namun, perbedaannya sangat kecil, bahkan yang dari Alpha Centauri, bintang terdekat dari Matahari, adalah satu detik busur atau kurang. Oleh karena itu, kita tidak bisa mengukur setiap kawasan di luar 1.000 tahun cahaya dari sistem tata surya dengan menggunakan paralaks tahunan karena batas terukur dari paralaks. Jarak dari 1.000 tahun cahaya jauh lebih kecil daripada jarak dari Matahari ke pusat Galaksi (sekitar 26.100 tahun cahaya, seperti yang disebutkan kemudian). Ini berarti bahwa mengukur daerah Galaxy telah menjadi perbatasan tersisa untuk astronomi modern.
 
Precise Triangulasi oleh Interferometer Radio
VERA (VLBI Eksplorasi Radio Astrometri), yang kita telah melanjutkan penelitian kami, adalah sekelompok interferometer radio, teleskop radio 20 meter yang dipasang di Oshu Kota di Iwate Prefecture, Satsumasendai Kota di Kagoshima Prefecture, Ogasawara Desa di Tokyo, dan Ishigaki Kota di Okinawa Prefecture. Ini adalah proyek untuk tepat mengukur jarak ke obyek dengan teknologi interferometri baseline Sangat Panjang (VLBI), dan untuk mengidentifikasi struktur 3D dari Galaxy. Mizusawa VLBI Observatory of NAOJ beroperasi VERA bekerjasama dengan Kagoshima University dan organisasi lainnya.  

Pembangunan VERA selesai pada tahun 2002, dan pengamatan astronomi untuk mengukur jarak ke bintang telah dilakukan secara rutin sejak tahun 2007.
 
VERA telah menyelesaikan pengamatan lebih dari 100 obyek radio (maser sumber) di Galaxy, dan sejauh ini kami telah melaporkan pada jarak yang tepat dan gerakan sekitar 30 benda-benda. Kali ini, kami menentukan tolak ukur Galactic berdasarkan pengukuran jarak yang tepat dengan hasil pengamatan 52 objek secara total (Gambar 3 dan 4): 19 daerah pembentuk bintang (bintang yang baru lahir) diamati pada VERA, dan benda-benda lain yang diamati oleh Array baseline Sangat Panjang (VLBA) dari peralatan AS, dan oleh European VLBI Jaringan (EVN). Dalam laporan ini, hasil pengukuran terbaru VERA ditambahkan, sehingga analisis pertama di dunia struktur Galactic menggunakan lebih dari 50 obyek.
 
Tolak Ukur Galaksi Ditentukan Secara Tepat
Penelitian ini berhasil berhasil menentukan tolok ukur Galactic tepat: nilai R0 dari jarak ke pusat Galaksi dari tata surya, dan theΘ0 nilai kecepatan rotasi Galaksi dalam tata surya. Jarak ke pusat Galaksi adalah R0 = 8.0 + / - 0,5 kpc (sekitar 26.100 tahun cahaya + / -1600 tahun cahaya), dan kecepatan rotasi galaksi di tata surya isΘ0 = 240 + / - 14 km / s.
 
Nilai kecepatan rotasi Galaksi dari penelitian ini adalah lebih besar dari V0 = 220km / s, yang didukung oleh International Astronomical Union (IAU) sejak 1986. Temuan ini sekarang memaksa mereka untuk mengubah kecepatan rotasi dan distribusi massa dari Galaxy, seperti yang disebutkan kemudian.
 
Di sisi lain, jarak ke pusat galaksi hampir sama, dalam margin 8,5 kpc (sekitar 27.700 tahun cahaya) dari kesalahan, seperti yang didukung oleh IAU sejak 1986. Namun, salah satu poin yang paling penting adalah bahwa pengukuran ini adalah secara langsung dan lebih tepat dilakukan dengan metode triangulasi dan lebih tepat. Selain tolok ukur, ia juga menegaskan bahwa kecepatan rotasi Galactic hampir konstan antara jarak 10.000 dan 50.000 tahun cahaya dari pusat galaksi.
 
Ada Materi Gelap Lebih
Secara umum, kecepatan rotasi galaksi ditentukan oleh keseimbangan dengan gravitasi galaksi. Oleh karena itu mengukur rotasi galaksi adalah sama dengan mengukur massa Galaxy.
 
Ketika massa Bima Sakti dalam tata surya diukur dengan kecepatan rotasi terbaru Galactic dari penelitian ini (Θ0 = 240 km / s), jumlahnya harus meningkat tidak kurang dari sekitar 20%. Ini berarti bahwa jumlah materi gelap di daerah ini lebih besar dari yang diproyeksikan sampai sekarang.
 
Teori utama saat materi gelap adalah bahwa hal itu terdiri dari partikel elementer. Pada saat ini, beberapa fisikawan partikel eksperimen telah melaksanakan materi gelap percobaan deteksi untuk langsung mendeteksi materi gelap. Temuan penelitian kami juga berdampak setiap percobaan dengan untuk pencarian materi gelap.

Sumber: Dailyscience