In un sorprendente esempio di astronomia multi-missione, le misurazioni del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e della missione Gaia dell'ESA sono state combinate per migliorare la stima della massa della nostra galassia, la Via Lattea:1,5 trilioni di masse solari.

La massa della Via Lattea è una delle misurazioni più fondamentali che gli astronomi possono fare sulla nostra casa galattica. Però, nonostante decenni di intensi sforzi, anche le migliori stime disponibili della massa della Via Lattea sono in disaccordo selvaggiamente. Ora, combinando i nuovi dati della missione Gaia dell'Agenzia spaziale europea (ESA) con le osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, gli astronomi hanno scoperto che la Via Lattea pesa circa 1,5 trilioni di masse solari entro un raggio di 129.000 anni luce dal centro galattico.

Stime precedenti della massa della Via Lattea variavano da 500 miliardi a 3 trilioni di volte la massa del Sole. Questa enorme incertezza nasce principalmente dai diversi metodi utilizzati per misurare la distribuzione della materia oscura, che costituisce circa il 90% della massa della galassia.

"Non possiamo rilevare direttamente la materia oscura, " spiega Laura Watkins (Osservatorio europeo meridionale, Germania), che ha guidato il team che esegue l'analisi. "Questo è ciò che porta all'attuale incertezza nella massa della Via Lattea:non puoi misurare con precisione ciò che non puoi vedere!"

Data la natura sfuggente della materia oscura, il team ha dovuto utilizzare un metodo intelligente per pesare la Via Lattea, che si basava sulla misurazione delle velocità degli ammassi globulari, densi ammassi stellari che orbitano a grandi distanze intorno al disco a spirale della galassia.

"Più una galassia è massiccia, più velocemente i suoi ammassi si muovono sotto l'attrazione della sua gravità" spiega N. Wyn Evans (Università di Cambridge, UK). "La maggior parte delle misurazioni precedenti ha trovato la velocità con cui un ammasso si avvicina o si allontana dalla Terra, questa è la velocità lungo la nostra linea di vista. Però, siamo stati in grado di misurare anche il moto laterale degli ammassi, da cui la velocità totale, e di conseguenza la massa galattica, si può calcolare".

Il gruppo ha utilizzato il secondo rilascio di dati di Gaia come base per il loro studio. Gaia è stato progettato per creare una mappa tridimensionale precisa degli oggetti astronomici in tutta la Via Lattea e per tracciare i loro movimenti. La sua seconda pubblicazione di dati include misurazioni di ammassi globulari fino a 65.000 anni luce dalla Terra.

"Gli ammassi globali si estendono a grande distanza, quindi sono considerati i migliori traccianti utilizzati dagli astronomi per misurare la massa della nostra galassia" ha affermato Tony Sohn (Space Telescope Science Institute, STATI UNITI D'AMERICA), che ha condotto le misurazioni di Hubble.

Il team ha combinato questi dati con l'ineguagliabile sensibilità e l'eredità osservativa di Hubble. Le osservazioni di Hubble hanno permesso di ammassi globulari deboli e distanti, fino a 130 000 anni luce dalla Terra, da aggiungere allo studio. Poiché Hubble osserva alcuni di questi oggetti da un decennio, è stato anche possibile tracciare con precisione le velocità di questi ammassi.

"Siamo stati fortunati ad avere una così grande combinazione di dati, " ha spiegato Roeland P. van der Marel (Space Telescope Science Institute, STATI UNITI D'AMERICA). "Combinando le misurazioni di Gaia di 34 ammassi globulari con misurazioni di 12 ammassi più distanti da Hubble, potremmo fissare la massa della Via Lattea in un modo che sarebbe impossibile senza questi due telescopi spaziali".

Fino ad ora, non conoscere la massa precisa della Via Lattea ha presentato un problema per i tentativi di rispondere a molte domande cosmologiche. Il contenuto di materia oscura di una galassia e la sua distribuzione sono intrinsecamente legati alla formazione e alla crescita delle strutture nell'Universo. Determinare con precisione la massa per la Via Lattea ci dà una comprensione più chiara di dove si trova la nostra galassia in un contesto cosmologico.