באסטרונומיה, משקל (או ליתר דיוק מסה) הוא נושא בעל חשיבות רבה. המתמודדים בזירת האגרוף הגלקתית נאבקים זה בזה באמצעות צבירי-על, הקרבות מסתיימים לעתים קרובות בניצחון המסיבי מבין שני היריבים. אמנם אפשר להציב אדם על מאזניים, אך מדידת מסה של גופים מרוחקים קצת יותר מסובכת. הדרך המדויקת ביותר למדוד את המסות של גופים שמימיים היא להסתכל על האינטראקציות הכבידה שלהם. כוכבים בינאריים, כוכבי הלכת המקיפים את כדור הארץ, ואפילו שתי הגלקסיות בצבירי-על, חושפים כולם את המסה שלהם באמצעות האינטראקציה הכבידתית שלהם – והאצה – בהשפעת גופים אחרים. בשביל החלב שלנו, ניתן להשתמש בתנועות של ענני-גז וכוכבים כדי למדוד את מסת הגלקסיה. מדידה זו היא יישום נוסף של החוק השלישי של קפלר, המתייחס לזמן ההקפה, למרחק הגוף ממרכז המסה של המערכת, ומהמסה של המערכת. כפי שאתם יכולים לדמיין, התנועות בגלקסיה מסובכות מאוד. במקום שניים, שלושה או מספר גופים מועט, קיימים בגלקסיה מיליארדי כוכבים נעים בנפח גדול מאוד בחלל.
תמונת פסיפס מכסה את כל השמים כפי שצולמה על ידי מצלמה רחבת שדה בתחום אינפרא אדום המוצבת על סיפון Explorer WISE, בתצלום בולט מיקומה של גלקסיית שביל החלב המונח אופקית במרכז התמונה.
באדיבות NASA
תנועת השמש אינה מושפעת רק מכל מסת הכוכבים שבינינו לבין מרכז הגלקסיה, אלא גם מכל המסה שמעבר למסלולה. הניסיון למיין ולקחת בחשבון את כל החומר הזה נראה אולי מרתיע, אבל לאייזק ניוטון היו תובנות חשובות כיצד לפשט את הבעיה הזו. עבור התפלגות מסה כדורית, הוא הראה שתנועת גוף מסובב נשלטת רק על ידי מסת המערכת הנמצאת בתוך מסלול הגוף. במקרה של מערכת השמש, ברור כי השמש שוכנת בתוך מסלולים של כל כוכבי הלכת ולכן שולטת על תנועותיהם. במקרה של הגלקסיה, תנועת השמש נשלטת רק על ידי המסה השייכת לחלק הגלקסיה שנמצא בתוך מסלול השמש. מתברר כי הכוכבים החיצוניים למסלול השמש אינם משפיעים על מסלולה. השמש למעשה לא "מרגישה" את האזורים החיצוניים של הגלקסיה.
ניוטון הוכיח זאת מבחינה מתמטית לכל התפלגות מסה סימטרית. עבודות מחקר שבוצעו לאחרונה פיתחו את השינויים של מבנים שטוחים כגון דיסקים (ההבדל בגלקסיות הוא 30% או פחות). ההנחה הפשוטה של ניוטון שימושית מאוד, משום שפירוש הדבר שהתנועות בגלקסיה אינן צריכות להיות ממופות במלואן כדי להעריך את מסתה.
Author: Chris Impey