Sedan 1700-talet har astronomer varit medvetna om att vårt solsystem är inbäddat i en stor skiva stjärnor och gas känd som Vintergalaxen. Sedan den tiden har de största vetenskapliga sinnena försökt få exakta avståndsmätningar för att avgöra hur stor Vintergatan är. Detta har inte varit någon lätt uppgift, eftersom det faktum att vi är inbäddade i vår galaxskiva innebär att vi inte kan se den head-on.
Men tack vare en tidstestad teknik som kallas trigonometrisk parallax, kunde ett team av astronomer från Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) i Bonn, Tyskland och Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) nyligen direkt mäta avstånd till motsatt sida av Vintergalaxen. Bortsett från att vara en historisk först, har denna prestation nästan fördubblat den tidigare rekorden för avståndsmätningar i vår galax.
Studien som beskrev denna prestation, med titeln "Mapping Spiral Structure on the side of the Milky Way", dykte nyligen upp i tidskriften Vetenskap. Ledd av Alberto Sanna, en forskare från Max Planck Institute for Radio Astronomy, konsulterade teamet data från National Radio Astronomy Observatory's Very Long Baseline Array (VLBA) för att bestämma avståndet till en stjärnbildande region på andra sidan av vår galax .
För att göra detta förlitade sig teamet på en teknik som först användes av Freidrich Wilhelm Bessel 1838 för att mäta avståndet till stjärnan 61 Cygni. Känd som trigonometrisk parallax innebär denna teknik att se ett objekt från motsatta sidor av jordens omloppsbana runt solen och sedan mäta vinkeln på objektets uppenbara skift i position. På detta sätt kan astronomer använda enkel trigonometri för att beräkna avståndet till det objektet.
Kort sagt, ju mindre den uppmätta vinkeln, desto större avstånd till objektet. Dessa mätningar utfördes med hjälp av data från Bar and Spiral Structure Legacy (BeSSeL) -undersökningen, som namngavs till hedern för Freidrich Wilhelm Bessel. Men medan Bessel och hans samtida tvingades mäta parallax med hjälp av grundläggande instrument, har VLBA tio skålantenner fördelade över Nordamerika, Hawaii och Karibien.
Med ett sådant array till sitt förfogande kan VLBA mäta parallax med tusen gånger noggrannheten för de som utförts av astronomer under Bessels tid. Och snarare än att vara begränsad till stjärnanläggningar i närheten, är VLBA kapabel att mäta de minuscule vinklar som är förknippade med stora kosmologiska avstånd. Som Sanna förklarade i ett pressmeddelande från MPIfR nyligen:
”Med VLBA kan vi nu kartlägga hela Galaxy-omfattningen exakt. De flesta av stjärnorna och gasen i vår Galaxy är inom detta nyligen uppmätta avstånd från solen. Med VLBA har vi nu förmågan att mäta tillräckligt med avstånd för att exakt spåra galaxens spiralarmar och lära sig deras verkliga former. "
VLBA-observationerna, som genomfördes 2014 och 2015, mätte avståndet till den stjärnbildande regionen känd som G007.47 + 00.05. Liksom alla stjärnbildande regioner innehåller denna molekyler av vatten och metanol, som fungerar som naturliga förstärkare av radiosignaler. Detta resulterar i masers (radiovågekvivalentet med lasrar), en effekt som gör att radiosignalerna verkar ljusa och lätt observerbara med radioteleskop.
Denna speciella region ligger över 66 000 ljusår från Jorden och på motsatt sida av Vintergatan, relativt vårt solsystem. Den föregående posten för en parallaxmätning var cirka 36 000 ljusår, ungefär 11 000 ljusår längre än avståndet mellan vårt solsystem och centrum av vår galax. Som Sanna förklarade kommer denna prestation inom radioastronomi att möjliggöra undersökningar som når mycket längre än tidigare:
”De flesta av stjärnorna och gasen i vår Galaxy ligger inom detta nyligen uppmätta avstånd från solen. Med VLBA har vi nu förmågan att mäta tillräckligt med avstånd för att exakt spåra galaxens spiralarmar och lära sig deras verkliga former. "
Hundratals stjärnbildande regioner finns inom Vintergatan. Men som Karl Menten - en medlem av MPIfR och en medförfattare till studien - förklarade, var denna studie betydande på grund av var den här ligger. "Så vi har massor av" milposter "att använda för vårt kartläggningsprojekt," sade han. "Men den här är speciell: Ser hela vägen genom Vintergatan, förbi dess centrum, vägen ut på andra sidan."
Under de kommande åren hoppas Sanna och hans kollegor att göra ytterligare observationer av G007.47 + 00.05 och andra avlägsna stjärnbildande regioner i Vintergatan. I slutändan är målet att få en fullständig förståelse av vår galax, en sådan som är så exakt att forskare äntligen kommer att kunna sätta exakta begränsningar för dess storlek, massa och dess totala antal stjärnor.
Med de nödvändiga verktygen nu i handen uppskattar Sanna och hans team till och med att en fullständig bild av Vintergatan kan finnas tillgänglig på ungefär tio år. Tänk dig att! Framtida generationer kommer att kunna studera Vintergatan med samma lätthet som den som finns i närheten, och som de kan se på kanten. Till sist kommer alla dessa konstnärers intryck av vårt Vintergatan att vara i skala!
