Nähdään Linnunradan kaukana

Tähtien muodostavan alueen havaitseminen 66 500 valovuoden päässä maapallosta, galaksin keskuksemme toisella puolella, antaa painoa Linnunradan laajennetun varren olemassaololle.

Tämän taiteilijan näkymä Linnunradasta kuvaa auringon sijainnin toisella puolella ja tähtiä muodostavan alueen (vesimallin lähde G007.47 + 00.05) vastakkaisella puolella Scutum-Centaurus -kierteessä.
c) Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF / Robert Hurt / NASA

On houkuttelevaa katsoa Andromedan galaksia, lähintä galaktista sisariamme, ikään kuin katsoisimme peiliin. Loppujen lopuksi, sekin on spiraaligalaksi, se on vain, että siinä on kaksi spiraalivarret, kun Linnunradalla on neljä (ja keskipalkki). Ei odota, infrapunahavainnot osoittivat, että Linnunradalla on oikeastaan ​​vain kaksi spiraalivarret. Odota uudelleen: Radiohavainnot paljastavat, että kaikki neljä aseita todella ovat olemassa.

Linnunradan perusrakenteen karakterisointi on osoittautunut vaikeaksi tehtäväksi, koska toisin kuin Andromedan tapauksessa, emme voi vain katsoa sitä. Toisaalta pölykaiteet estävät näkyvän valon näkymäämme, joten tähtitieteilijät turvautuvat pidempiin aallonpituuksiin puhkaistakseen pölyn ja kaasun verhot. Toisaalta istumme galaktisen keskuksen ympärillä pyörivien pilvien ja tähtijen keskuudessa - sijainti, joka haastaa kykymme havaita niiden etäisyydet.

Nyt Alberto Sanna (Max Planckin radioastronomian instituutti, Saksa) ja kollegansa ovat julkaissut 13. lokakuuta pidetyssä tieteessä konseptin, joka käyttää puhtaasti geometristä menetelmää Linnunradan kauimpaan ulottuville.

Linnunradan kartoitus

Suurin osa etäisyyksistä galakseissa määritetään esineiden liikkeiden avulla. Kaasupilvet ja tähdet pyörivät galaksin keskuksen ympäri, joten mittaamalla niiden spektrejä, sieppaamme spektriviivat, jotka ovat siirtyneet sinisellä tai punaisella, riippuen siitä, liikkuu esine kohti tai poispäin meistä. Mutta tällä tekniikalla on oma osuutensa ongelmista. Olettaen, että pyöreät kiertoradat eivät ole päteviä lähellä galaksin keskustaa, jossa tähdet kiertävät keskipalkin läsnäolon takia. Toinen ongelma on, että etäisyys esineeseen, joka kiertää galaktisen keskuksen Auringon sisällä, on epäselvä. Tähden mitattu nopeus voisi vastata kahta mahdollista etäisyyttä, yksi lähempänä ja toinen kauempana.

Joten kun Thomas Dame ja Patrick Thaddeus (molemmat Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksessa) löysivät kierrevarren segmentin Linnunradan takapuolelta, nimeltään Outer Scutum-Centaurus -varre, he halusivat vahvistusta. Dame ja Thaddeus olivat tarkkailleet radioaallon taivasta vuonna 2011, osoittaen 115 gigahertsin säteilyn tähtiä muodostavista pilvistä noin 68 000 valovuoden päässä galaktisen keskuksen kauimmalta puolelta, mutta nämä etäisyydet saatiin mittaamalla pilvien nopeudet .

Myöhemmät havainnot HII-alueista, onteloista, jotka on syntynyt vastasyntyneiden tähtien ultraviolettisäteilyltä, osoittivat myös, että tähdet olivat muodostumassa Linnunradan ulkoosissa. Niiden etäisyydet sopivat ensimmäisiin mittauksiin, mutta jälleen kerran ne johdettiin lähteen nopeuksista.

Nyt yksi uusi havaitseminen antaa enemmän painoarvoa ulomman käsivarteen olemassaololle kuin kymmeniä aiempia havaintoja. Tämä johtuu siitä, että nopeuden mittaamisen sijasta Sanna ja kollegat määrittivät lähteen etäisyyden parallaksin perusteella, joka oli puhtaasti geometrinen ja erittäin tarkka etäisyyden mitta.

Lähde on vesimylly, vesimolekyylitasku, joka on absorboinut vastasyntyneiden tähtien ultraviolettisäteilyä ja pumppaa nyt mikroaaltoja 22, 2 gigahertsin nopeudella. Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä käytti Very Long Baseline Array: ta (VLBA) tarkkailemaan vesimiehen tarkkaa sijaintia taivaalla suhteessa taustalähteisiin. Se vastaa kasvojen edessä pidetyn sormen sijainnin seurantaa. Suhteessa taustakohteisiin sormi näyttää liikkuvan katselukulman perusteella (esim. Vasen tai oikea silmä). Mitä kauempana sormesi, sitä vähemmän se siirtyy muutettaessa katselukulmaa. (VLBA: n tapauksessa katselukulma muuttuu vuoden ympäri, kun maa kiertää aurinkoa.)

Astronomit määrittivät vesimiehen etäisyyden mittaamalla esineen näennäisen sijaintipaikan muutoskulman nähtynä Maan kiertoradan vastakkaisilta puolilta Auringon ympäri. Tekniikka tunnetaan trigonometrisena parallaksina.
c) Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF / Robert Hurt / NASA

Havainnot tuottavat 0, 049 millisekunnin (eli 0, 000049 kaarisekuntia!) Parallaksikulman, joka vastaa 66 500 valovuoden etäisyyttä. Se on yksi uskomattoman tarkka ja yksiselitteinen mittaus, ja se toimii todisteena konseptista. Tulevien vuosien aikana VLBA jatkaa etälähteiden, kuten vesimasereiden, rinnakkaisten ja taivaalla tapahtuvien liikkeiden kartoittamista pyrkimyksenä kartoittaa koko Linnunradan rakenne.

"Seuraavan 10 vuoden aikana meillä pitäisi olla melko täydellinen kuva", ennustaa yhteistyökumppani Mark Reid (Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskus).

Yllätyksiä myymälässä?

Nämä tulevat tulokset saattavat sisältää yllätyksiä, kuten aiemmissa tutkimuksissa on jo vihjattu.

Yhdessä Michael Feastin (Kapkaupungin yliopisto, Etelä-Afrikka) tutkimuksessa käytettiin täysin erilaista menetelmää Linnunradan reunan kartoittamiseen: Cepheid-muuttuvat tähdet. Henrietta Leavitt huomasi vuonna 1908, että nämä tähdet sykkyvät suhteessa valoisuuteensa, mikä tekee niistä ihanteellisen kosmisen hallitsijan. (He ovat nuoria tähtiä, joten, kuten vesimasereita ja HII-alueita, heidät yhdistetään myös tähtiä muodostaviin alueisiin.)

Juhla löysi kefeidit Linnunradan toisella puolella - mutta ne sijaitsevat vielä kauempana kuin vesimestari, jopa 72 000 valovuoden päässä maasta.

Michael Feastin ja kollegoiden löytämät viisi Cepheid-muuttuvaa tähteä sijaitsevat galaksimme tason ylä- ja alapuolella, kuten tässä on esitetty. Kirjoittajat ehdottivat, että ne voisivat olla osa ulkoista Scutum-Centaurus (OSC) -haaraa, joka leimahtaa levyn aivan ulkoreunaan, mutta uusien mittausten ollessa kädessä näyttää siltä, ​​että tähdet sijaitsevat kaukana OSC-varsi. Auringon oikealla puolella on keltainen ympyrä, jota ympäröivät tuolloin tunnetut paikalliset kefeidimuuttujat.
Robin Catchpole (Cambridgen yliopisto, UK)

Dame, Outer Scutum-Centaurus (OSC) -varren löytäjä ja rinnakkaispaperiin liittyvä avustaja, toteaa, että kun Cepheid-tulokset ilmestyivät ensimmäisen kerran, hän ajatteli, että ne saattavat tarkoittaa hänen alustavaa etäisyyttä OSC-varteen. Mutta uusi parallaksitulos on täysin yhdenmukainen hänen alkuperäisen arvionsa kanssa, joka asettaa nuoret Cepheid-tähdet selvästi OSC-varren ulkopuolelle.

"Joten en tiedä mitä sanoa juhlakefeideistä tässä vaiheessa", Dame toteaa. "Ehkä he ovat käsivarteen vielä kauempana kuin OSC, mutta tällaisesta käsivarresta ei ole tällä hetkellä paljon muuta näyttöä."

Kun VLBA jatkaa huolellista tutkimusta Linnunradan spiraalirakenteesta, on mielenkiintoista nähdä, mitä muuta se löytää.

Siitä huolimatta, tämä uusi havaitseminen osoittaa, että tekniikka on kannattava, vaikkakin hienoa ja aikaa vievää. Näin voidaan kuvata Linnunradan reuna seuraavien 10 vuoden aikana.