Aléjate de las luces de la ciudad, mira hacia arriba y verás una de las maravillas del cielo nocturno: las brillantes bandas nubladas de estrellas que forman la galaxia de la Vía Láctea. Nuestro hogar galáctico es vasto y hermoso, pero quedan muchos misterios al respecto.
Por ejemplo, a pesar de décadas de intentos, los astrónomos aún no han determinado exactamente cuánto pesa nuestra galaxia, con estimaciones que oscilan entre 700 mil millones y 2 billones de veces la masa de nuestro sol.
Pesar una galaxia, especialmente mientras vives en ella, no es tarea fácil. "Es como tratar de hacer un censo de la población de Estados Unidos, pero no se puede usar Internet y no se puede abandonar la ciudad en la que vive", dijo a Live Science el astrónomo Ekta Patel de la Universidad de Arizona en Tucson. Nadie puede pegar la Vía Láctea en una escala cósmica y simplemente leer el resultado.
Parte del problema es que la mayor parte de la masa de una galaxia es invisible. La materia oscura, una sustancia enigmática que no emite luz de ningún tipo, constituye alrededor del 85 por ciento de nuestra Vía Láctea, dijo Patel. Entonces, simplemente contar las estrellas en nuestra galaxia no te llevará muy lejos.
Por lo tanto, los investigadores generalmente miran la órbita de algún objeto celeste, dijo Patel. El método se basa en las ecuaciones de gravedad derivadas por Isaac Newton hace más de 300 años, que le indican que la velocidad y la distancia a la que un cuerpo más pequeño gira alrededor de uno más grande está relacionado con la masa del objeto más grande.
Un método, utilizado en un estudio de 2017 publicado en The Astrophysical Journal, es observar pequeñas galaxias satelitales a cientos de miles de años luz de distancia que giran alrededor de la Vía Láctea justo cuando los planetas orbitan una estrella. Pero hay un problema con estas galaxias satélite. "Sus órbitas duran miles de millones de años", dijo Patel, lo que significa que después de unos pocos años, apenas se habrán movido y los investigadores no pueden determinar fácilmente su velocidad orbital.
En un estudio publicado en junio de 2018 en The Astrophysical Journal, Patel y sus colegas probaron un nuevo método para pesar la galaxia. Observaron las simulaciones de supercomputadoras de universos virtuales, que pueden reproducir muchos aspectos de nuestro cosmos, e intentaron encontrar ejemplos de galaxias pequeñas que orbitan alrededor de universos más grandes.
Aproximadamente 90,000 de estas galaxias satélite simuladas se compararon con datos sobre nueve galaxias reales que orbitan la Vía Láctea. El equipo eligió aquellas cuyas propiedades orbitales coincidían más con las galaxias satelitales reales y observó la masa de la galaxia simulada que rodeaban.
Esto les dio una muy buena estimación de la verdadera masa de nuestra galaxia, que registró 960 mil millones de veces la masa del sol. Patel dijo que su resultado está muy bien en el medio de la mayoría de los anteriores, aunque todavía hay espacio para una mayor precisión. Esto probablemente provendría del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, que recientemente proporcionó mediciones extremadamente buenas de las propiedades orbitales de 30 débiles galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea. El uso de estos datos junto con las simulaciones cosmológicas para ajustar la medición de peso está "en mi lista de tareas", dijo Patel.
Recientemente, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea combinaron sus observaciones de cúmulos de estrellas globulares, o islas de estrellas que orbitan el corazón de la galaxia, y descubrieron que la Vía Láctea pesa aproximadamente 1,5 billones de masas solares. Ese número, que puede ser uno de los más precisos, pronto se publicará en un próximo número de The Astrophysical Journal.
Saber que la masa de la galaxia ayudaría a los astrónomos con muchas cosas, dijo Patel. Por un lado, los astrónomos podrían calcular mejor las órbitas de las galaxias satelitales, ya que dependen de la masa de la Vía Láctea. Las galaxias más pesadas también tienen más satélites en órbita, y hasta ahora, los telescopios han detectado unas 50 galaxias alrededor de la Vía Láctea. Como no sabemos exactamente cuánto pesa la galaxia, los científicos no están seguros de cuántas galaxias satelitales esperan encontrar. Finalmente, el verdadero peso de la Vía Láctea ayudaría a los investigadores a saber qué proporción de su masa es materia oscura versus materia regular.
Patel tiene la esperanza de que estudios futuros y mejores datos eventualmente determinarán esta elusiva desconocida.
"Creo que en los próximos 10 o 20 años, tendremos una mejor respuesta", dijo.
Nota del editor: Esta historia se publicó originalmente el 4 de septiembre de 2018. Se actualizó el 7 de marzo de 2019 a la 1:30 p.m. E.T. para incluir una estimación adicional de la masa de la Vía Láctea, tomada de las observaciones reunidas por el telescopio espacial Hubble de la NASA y el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea.
