¿Dónde termina la Vía Láctea?

Estaba leyendo este artículo y dice lo siguiente:

Los investigadores midieron la masa de la Vía Láctea y descubrieron que nuestra galaxia tiene aproximadamente la mitad del peso de una galaxia vecina conocida como Andrómeda, que tiene una estructura similar a la nuestra.

Así que estaba pensando, si consideramos una galaxia vecina a nosotros, entonces nuestra galaxia debería tener un punto final y la galaxia vecina debería tener un punto de inicio. Entonces, ¿cómo sabemos cuál es el punto inicial y final de una galaxia, y cómo lo calculamos?

Aquí hay un bosquejo de la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda , ^{* que} muestra sus tamaños aproximados y la distancia entre ellos para escalar:

Lo que ilustra la imagen (con suerte) es la brecha increíblemente vasta del espacio vacío, alrededor de 2.5 millones de años luz, para ser exactos, entre las galaxias, cada una de las cuales tiene un diámetro de solo (!) Alrededor de 100 mil años luz más o menos.

Si bien ambas galaxias tienen una forma muy parecida a "remolinos difusos" de polvo y gas (y, aparentemente, materia oscura), sin un borde exterior afilado definido con precisión, todavía están bastante inequívocamente separados. Si bien es posible que no podamos señalar una línea específica en el espacio y decir que "la Vía Láctea termina aquí", todavía está claro que la Vía Láctea está por aquí , mientras que la galaxia de Andrómeda está por allá , y hay una gran brecha de casi absolutamente nada en el medio.

(Por supuesto, hay algunas cosas incluso en el espacio intergaláctico , incluido un gas muy difuso, un poco de polvo e incluso una estrella perdida ocasional . Sin embargo, en comparación con las galaxias mismas, que, desde el punto de vista humano, ya están bastante llenas de espacio vacío: el medio intergaláctico puede describirse bastante bien como vacío).

_{*) Las pequeñas manchas en la imagen alrededor de cada galaxia principal están destinadas a representar sus galaxias satélite más pequeñas, como las nubes de Magallanes menores y mayores . Sus posiciones relativas y distancias, por desgracia, probablemente no son muy precisas.}

Actualización para mayor claridad:

Para la parte visible de una galaxia independiente, todas las estrellas se pueden medir para orbitar el núcleo de esa galaxia. Por lo tanto, si quisiera medir el mayor alcance en este nivel simplificado, sería muy fácil. El problema es que hay mucha masa que no son estrellas y que es materia oscura. Algunos de ellos están tan lejos, que puede ser imposible calcular lo que está orbitando.

Si lee el documento, verá que eligieron un límite más allá del cual el efecto de la masa insignificante más allá no era relevante para este cálculo.

Una galaxia puede considerarse como una esfera aplanada, en lo que respecta a la masa. Las estrellas, al menos para las galaxias espirales, tienden a estar en un plano, pero hay una masa en órbita alrededor del centro común en todos los planos. Entonces, no hay un punto de inicio, solo hay una necesidad de decidir qué tan lejos queremos decir que la galaxia se extiende.

Para la Vía Láctea y Andrómeda, se ha tomado una decisión que es la misma para ambos (la decisión exacta no parece haber sido publicada para este documento, pero mientras sea consistente, las masas relativas serán correctas)

Para las galaxias que están colisionando o cerca unas de otras, es mucho más difícil: ¿calculan a qué galaxia pertenece una estrella por la dirección de su movimiento? Las estrellas pueden cambiar de una a la otra. De la página de la Vía Láctea de Wikipedia:

Alrededor del disco galáctico hay un halo galáctico esférico de estrellas y cúmulos globulares que se extiende más hacia el exterior, pero está limitado en tamaño por las órbitas de dos satélites de la Vía Láctea, las Grandes y Pequeñas Nubes de Magallanes, cuyo acercamiento más cercano al centro galáctico es aproximadamente 180,000 ly (55 kpc). [51] A esta distancia o más allá, las nubes de Magallanes interrumpirían las órbitas de la mayoría de los objetos de halo. Por lo tanto, tales objetos probablemente serían expulsados ​​de la vecindad de la Vía Láctea.

tl; dr - es una decisión bastante arbitraria :-)

Como ya se respondió, la definición del tamaño de una galaxia siempre debe ser, hasta cierto punto, arbitraria. En astronomía, se usan varias definiciones, de acuerdo con el contexto en el que se usa, por ejemplo:

• $R_{\mathrm{vir}}$$GM_{\mathrm{vir}}/R_{\mathrm{vir}} \sim V^2$$G$$M_{\mathrm{vir}}$$V$$V$
• $R_{1/2}$
• $R_{200}$$R_{500}$$R_{1000}$

Aunque estas definiciones dan diferentes tamaños, todas son del mismo orden de magnitud.