Один із способів визначити масу галактики – подивитися на так звану криву її обертання. Потрібно виміряти швидкість обертання зірок у галактиці залежно від відстані до галактичного центру. Швидкість руху зірки по орбіті пропорційна кількості маси на її орбіті, тому по кривій обертання галактики можна побудувати функцію маси на радіус і отримати уявлення про її загальну масу.

Вчені виміряли криві обертання кількох прилеглих галактик, таких як Андромеда, тому багато галактик відомі нам досить точно. Але оскільки ми знаходимося в Чумацькому Шляху, нам не дуже добре видно зірки всієї Галактики. Ближче до центру газу та пилу так багато, що ми навіть не бачимо зірок на дальній стороні.

Тому замість цього вчені вимірюють криву обертання за допомогою нейтрального водню, який випромінює слабке світло з довжиною хвилі близько 21 см. Це не так точно, як зоряні виміри, але все ж таки дає приблизне уявлення про масу нашої галактики.

Також астрономи вивчали рух кульових скупчень, що обертаються в гало Чумацького Шляху. На підставі цих спостережень вони змогли зробити найкращу оцінку маси Чумацького Шляху близько трильйона сонячних мас.

Нове дослідження ґрунтується на третьому випуску даних космічного апарату Gaia. Він містить дані про становище понад 1,8 млрд зірок і рух понад 1,5 млрд зірок.

Хоча це лише мала частина від 100-400 млрд зірок у нашій Галактиці, це досить велика кількість, щоб розрахувати точну криву обертання. Саме це й зробила команда.

Отримана крива обертання виявилася настільки точною, що команда змогла визначити так зване зменшення кеплерів. У зовнішній області Чумацького Шляху швидкість обертання зірок починає падати приблизно відповідно до законів Кеплера, оскільки майже вся маса галактики знаходиться ближче до галактичного центру.

Кеплерівське зменшення дозволило команді встановити чітку верхню межу маси Чумацького Шляху. Отримані результати виявилися несподіваними.

Найкраща відповідність з отриманими даними дозволила визначити масу близько 200 млрд. мас Сонця, що становить п’яту частину від попередніх оцінок. Абсолютна верхня межа оцінки маси Чумацького Шляху становить 540 мільярдів сонячних мас, що означає, що Чумацький Шлях принаймні вдвічі менш масивний, ніж вважалося раніше.

Враховуючи кількість відомої звичайної матерії в галактиці, це означає, що в Чумацькому Шляху значно менше темної матерії, ніж ми думали.