Het is een probleem van galactische complexiteit, maar onderzoekers komen steeds dichter bij het nauwkeurig meten van de massa van het Melkwegstelsel.

In de laatste van een reeks artikelen die bredere implicaties zouden kunnen hebben voor het veld van de astronomie, McMaster-astrofysicus Gwendolyn Eadie, in samenwerking met haar promotor William Harris en met een statisticus van Queen's University, Aaron Springford, heeft Eadie en Harris' eigen methode verfijnd voor het meten van de massa van de melkweg die de thuisbasis is van ons zonnestelsel.

Het korte antwoord, met behulp van de verfijnde methode, ligt tussen 4.0 X 10 ¹¹ en 5,8 X 10 ¹¹ zonnemassa's. In eenvoudiger bewoordingen, dat is ongeveer de massa van onze zon, vermenigvuldigd met 400 tot 580 miljard. De zon, Voor de goede orde, heeft een massa van twee nonillion (dat is 2 gevolgd door 30 nullen) kilogram, of 330, 000 keer de massa van de aarde. Deze schatting van de Galactische massa omvat materie tot 125 kiloparsec van het centrum van de Melkweg (125 kiloparsec is bijna 4 X 10 ¹⁸ kilometer). Wanneer de massaschatting wordt uitgebreid tot 300 kpc, de massa is ongeveer 9 X 10 ¹¹ zonnemassa's.

Het meten van de massa van ons eigen sterrenstelsel, of een sterrenstelsel, is bijzonder moeilijk. Een melkwegstelsel omvat niet alleen sterren, planeten, manen, gassen, stof en andere voorwerpen en materiaal, maar ook een grote portie donkere materie, een mysterieuze en onzichtbare vorm van materie die nog niet volledig wordt begrepen en niet direct in het laboratorium is gedetecteerd. Astronomen en kosmologen, echter, kan de aanwezigheid van donkere materie afleiden door zijn zwaartekrachtsinvloed op zichtbare objecten.

Eadi, een promovendus in natuur- en sterrenkunde aan de McMaster University, bestudeert de massa van de Melkweg en zijn donkere materie-component sinds ze begon met afstuderen. Ze gebruikt de snelheden en posities van bolvormige sterrenhopen die rond de Melkweg draaien. De banen van bolvormige sterrenhopen worden bepaald door de zwaartekracht van de melkweg, die wordt gedicteerd door de enorme component van donkere materie.

Eerder, Eadie had een techniek ontwikkeld voor het gebruik van globulaire cluster (GC's) snelheden, zelfs als de gegevens onvolledig waren.

De totale snelheid van een GC moet in twee richtingen worden gemeten:één langs onze gezichtslijn, en één over het vlak van de hemel, de juiste beweging genoemd. Onderzoekers hebben nog niet de eigenbewegingen van alle GC's rond de Melkweg gemeten. Eadi, echter, eerder een manier had ontwikkeld om deze snelheden te gebruiken die slechts gedeeltelijk bekend zijn, naast de snelheden die volledig bekend zijn, om de massa van de melkweg te schatten.

Nutsvoorzieningen, Eadie heeft een statistische methode gebruikt die een hiërarchische Bayesiaanse analyse wordt genoemd en die niet alleen volledige en onvolledige gegevens omvat, maar neemt ook meetonzekerheden op in een uiterst complexe maar completere statistische formule. Om de nieuwste berekening te maken, de auteurs hielden er rekening mee dat gegevens slechts metingen zijn van de posities en snelheden van de bolvormige sterrenhopen en niet noodzakelijk de werkelijke waarden. Ze behandelen nu de werkelijke posities en snelheden als parameters in het model (wat betekende dat er 572 nieuwe parameters aan de bestaande methode moesten worden toegevoegd).

Bayesiaanse statistische methoden zijn niet nieuw, maar hun toepassing op de astronomie staat nog in de kinderschoenen, en Eadie gelooft dat hun vermogen om onzekerheid op te vangen en toch zinvolle resultaten te produceren, veel nieuwe kansen in het veld opent.

"Naarmate het tijdperk van Big Data nadert, Ik vind het belangrijk dat we goed nadenken over de statistische methoden die we gebruiken bij data-analyse, vooral in de astronomie, waar de gegevens onvolledig kunnen zijn en een verschillende mate van onzekerheid hebben, " ze zegt.

Bayesiaanse hiërarchieën zijn nuttig geweest op andere gebieden, maar worden nu pas toegepast in de astronomie, Eadi legde het uit.