Zdecydowanie najprostszą metodą pomiaru masy galaktyki jest uważne przyjrzenie się gwiazdom krążącym wokół centrum Drogi Mlecznej po orbitach kołowych. Jakby nie patrzeć to grawitacja utrzymuje gwiazdy na orbicie kołowej wokół centrum galaktyki. Pomiar odległości takiej gwiazdy od centrum galaktyki i prędkości jej obiegu pozwala ustalić masę materii znajdującej się wewnątrz tej orbity. Warto tutaj zauważyć, że Układ Słoneczny znajduje się w odległości około 27 000 lat świetlnych od supermasywnej czarnej dziury SgrA* w centrum galaktyki, a cały dysk galaktyki ma promień około 50 000 lat świetlnych. Jesteśmy zatem gdzieś w połowie odległości między centrum a krawędzią dysku. Im dalszą od centrum gwiazdę zmierzymy, tym ustalimy masę większej części galaktyki.
Czytaj także: Droga Mleczna zawiera setki tajemniczych struktur. Znajdują się w centrum naszej galaktyki
Warto wspomnieć, że historycznie była to pierwsza metoda, którą wykorzystano do prób pomiaru masy galaktyki. To właśnie podczas tych prób naukowcy dowiedzieli się, że masa galaktyki jest zaskakująco wysoka, dużo wyższa od łącznej masy wszystkich widocznych gwiazd.
Dodajmy jeszcze halo galaktyczne
Co więcej, warto tutaj pamiętać, że galaktyka to nie tylko składający się z gwiazd, pyłu i gazu dysk. Dysk galaktyki jest otoczony sferycznym halo, w którym np. poruszają się krążące wokół naszej galaktyki gromady kuliste. Owe kompaktowe zgrupowania od kilkuset tysięcy do kilku milionów gwiazd utrzymywanych grawitacyjnie można traktować jako pojedyncze obiekty. Pomiar ich prędkości wokół centrum Drogi Mlecznej może nam co nieco powiedzieć o masie dysku galaktyki i przynajmniej całego halo galaktycznego.
Co mówią galaktyki satelitarne?
Czy da się jeszcze dalej rozciągnąć tę metodę? Jak najbardziej. Jeżeli chcemy uwzględnić całą masę naszej galaktyki, to możemy dokładnie w ten sam sposób zbadać prędkość galaktyk karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. Dobrymi przykładami mogą być Wielki i Mały Obłok Magellana, dwie galaktyki widoczne gołym okiem na nocnym niebie (dla mieszkańców półkuli południowej), które krążą wokół naszej galaktyki, a znajdują się już daleko poza halo naszej galaktyki. Problem jednak w tym, że takich galaktyk mamy zaledwie kilkadziesiąt, a to uniemożliwia precyzyjne wykonanie wielu pomiarów i uśrednienie otrzymanych wartości.
A gdyby spojrzeć na galaktyki w Grupie Lokalnej?
Idąc jeszcze dalej, można przyjrzeć się wzajemnemu ruchowi galaktyk tworzących Grupę Lokalną Galaktyk, do której należymy. Mówimy tu o zgromadzeniu co najmniej pięćdziesięciu galaktyk połączonych ze sobą grawitacyjnie. Największymi galaktykami w grupie są Droga Mleczna, Galaktyka Andromedy oraz Galaktyka Trójkąta. W ich otoczeniu znajduje się kilkadziesiąt mniejszych galaktyk. Warto tutaj zwrócić uwagę, że Grupa Lokalna znajduje się stosunkowo daleko od innych grup tego typu, dzięki temu stanowi samodzielny układ. Z tego też powodu analiza ruchu wszystkich składników gromady pozwala wywnioskować masę całej gromady jak i jej poszczególnych składników, w tym także Drogi Mlecznej.
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym na portalu preprintów naukowych arXiv naukowcy z Rosyjskiej Akademii Nauk dokonali przeglądu pomiarów masy naszej galaktyki wykonanych przy wykorzystaniu każdej z powyższych metod i doszli do wniosku, że masa Drogi Mlecznej wynosi około biliona (+/-kilkaset mld) mas Słońca.