Vi bor inde i Mælkevejens galakse, og det er et problem.

For videnskabsfolk, der ønsker at forstå, hvor stor vores galakse er. Det er svært at svare på! Fordi vi befinder os inde i den, er en stor del af den for eksempel blokeret fra synet af uigennemsigtige støvskyer. Det kan også være svært at få et overblik over omfanget og formen af et objekt, som man befinder sig inde i. Hvis du befinder dig i et rum inde i et hus, hvordan kan du så se, hvor stort huset er?

Glædeligt nok giver naturen fingerpeg. Vi ser et sløret bånd af lys på himlen og kalder det Mælkevejen – det er i virkeligheden det kombinerede lys fra milliarder af fjerne stjerner. Det er en tyk linje, og det fortæller os, at en stor del af galaksen er flad: Vi befinder os inde i en tyk stjerneskive, så vi ser den projiceret som en lysstrøm hen over himlen.

Vi kan også se en udbuling af stjerner i midten, som er ægte. Spiralarmene i skiven er vanskeligere at opdage, men radiobservationer viser dem tydeligt, og de giver os mulighed for at kortlægge galaksens form og struktur klart til den anden side. Ved at se på stjerner, der ændrer lysstyrke på en forudsigelig måde, kan vi måle skivens form og udstrækning og konstatere, at den er skæv (som kanten på en fedora) og hele 120.000 lysår i diameter – 120 quadrillioner kilometer!

Vi ved også, at galakser som vores egen er omgivet af en enorm halo af stjerner og mørkt stof. Sidstnævnte består af vi-ved-ikke-hvad, sandsynligvis en eksotisk form for subatomare partikler, som udøver indflydelse på galaksen via tyngdekraften. Med hensyn til masse overgår det langt det, vi kalder “normalt” stof (selv om, hvis man tænker over det, hvis der er mere mørkt stof derude, så burde det være det, vi kalder normalt), sandsynligvis med en faktor fem eller mere.

Men hvor stor er denne halo? Det er langt den største struktur i vores galakse, og den definerer velsagtens, hvor stor Mælkevejen virkelig er, men den er overordentlig svag eller usynlig for vores øjne, så det er svært at få fat i dens størrelse.

Et hold af astronomer har for nylig taget fat på dette spørgsmål. De brugte computermodeller af, hvordan galakser dannes og udvikler sig, til at se, om haloen i en galakse som Mælkevejen har en naturlig kant, noget hvor man kan plante et skilt og sige “Her er der, hvor galaksen slutter”. Det er ikke så enkelt – haloer har en tendens til at forsvinde gradvist i stedet for at komme til et hårdt stop – men ved at bruge både disse modeller og observationer af mindre galakser omkring os finder de, at Mælkevejens halo strækker sig til 950.000 lysår fra centrum, hvilket betyder, at vores galakse er dobbelt så stor: 1,9 millioner lysår.

Der skal dog gøres opmærksom på, at usikkerheden på dette er ca. ±200.000 lysår. Det er ikke præcist. Men som jeg sagde ovenfor, så måler de jo ikke rigtig en kant.

Også måden, det blev gjort på, var interessant. Tilbage i universets tidlige dage blev galakserne dannet af skyer af gas og mørkt stof. For det meste var dette stof spredt ud over det hele, men der var lokale steder, der havde en højere tæthed, så materialet ville (bogstaveligt talt) tiltrækkes derhen. Når der først var dannet en kerne af materiale, faldt der ting længere udefra ind, og derefter ting længere udefra osv. Det er en indefra og ud-proces.

Halo’en ville blive dannet af materiale ret langt ude. Det ville falde ned mod den spirende galakse, og meget af det ville svinge tilbage ud igen. Det danner to slags kanter til haloen. Den ene kaldes “splashback”-kanten, hvor materiale ville falde ind fra haloen og så tilbage ud igen; hvor det bremsede op til et stop definerer dette område. Materien hober sig op der, fordi den bevæger sig langsomt, så lige uden for dette område får man et stort fald i tætheden.

En anden kant er tættere på centrum og kaldes “2. kaustik”. Det er her, hvor materiale er faldet rundt om galaksen et par gange og er faldet lidt til ro (det, som astronomer kalder “virialiseret” materiale). Forskerne i dette nye arbejde brugte denne anden kaustik til at regne Mælkevejens størrelse ud, fordi den yderste kaustik har en tendens til at overlappe med haloer fra andre galakser (som Andromeda, der er 2,5 millioner lysår væk), og også fordi de fandt ud af, at denne afstand fungerer både ved modellering af mørkt stof og stjerner.

De kiggede også på opførslen af dværggalakser i vores lokale gruppe af galakser og fandt, at dem, der er tættere på Mælkevejen end denne 2. kaustik, har en tendens til at bevæge sig gennem rummet med en anden hastighed end dem, der er længere væk. De kommenterer, at dette kan være en tilfældighed, men det kan også være et fysisk forhold, som de har til Mælkevejen i gravitationel henseende. Hvis det er tilfældet, er det endnu et bevis på, at dette er et godt valg for grænsen.

Så der kan du se. Vi lever på en planet, der kredser om en stjerne omkring 40 % af vejen fra centrum til kanten af skiven i en spiralgalakse med en meget større halo, der strækker sig over næsten to millioner lysår. Det er ikke den største galakse, vi kender, men heller ikke en at spotte.