Vuonna 2013 Euroopan avaruusjärjestö otti käyttöön kauan odotetun Gaian avaruusobservatorio . Yhtenä kourallisista seuraavan sukupolven avaruusobservatorioista, jotka valmistuvat ennen vuosikymmenen loppua, tämä tehtävä on viettänyt viimeiset vuodet luetteloimalla yli miljardia tähtitieteellistä kohdetta. Näiden tietojen avulla tähtitieteilijät ja astrofyysikot toivovat voivansa luoda tähän mennessä suurimman ja tarkimman Linnunradan 3D-kartan.
Vaikka tehtävänsä on lähes lopussa, suuri osa sen varhaisimmista tiedoista kantaa edelleen hedelmää. Esimerkiksi Toronton yliopiston astrofyysikkojen ryhmä onnistui laskemaan nopeuden, jolla aurinko kiertää Linnunrataa, käyttämällä operaation alustavaa tiedonantoa. Tämän perusteella he pystyivät saamaan tarkan arvion Auringon ja galaksin keskustan välisestä etäisyydestä ensimmäistä kertaa.
Jo jonkin aikaa tähtitieteilijät ovat olleet epävarmoja siitä, kuinka kaukana aurinkokuntamme on tarkalleen galaksimme keskustasta. Suurin osa tästä liittyy siihen tosiasiaan, että se on mahdotonta katsoa sitä suoraan , johtuen useiden tekijöiden yhdistelmästä (eli perspektiivistä, galaksimme koosta ja näkyvyysesteistä). Tämän seurauksena vuodesta 2000 lähtien viralliset arviot ovat vaihdelleet 7,2 ja 8,8 kiloparsekin välillä (~23 483 - 28 700 valovuotta).
Spitzer-avaruusteleskoopin infrapunakuva, joka näyttää tähdet Linnunradan galaksin keskustassa. Kiitos: NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (SSC/Caltech)
Tutkimuksensa vuoksi tiimi – jota johti Dunlapin tutkija Jason Hunt Toronton yliopiston Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics -instituutista – yhdisti Gaian alkuperäisen julkaisun tietoihin RADIAL Velocity Experiment (RAVE). Tämä kysely, jonka suoritti vuosina 2003-2013 Australian tähtitieteellinen observatorio (AAO), mittasi 500 000 tähden sijainnit, etäisyydet, säteittäiset nopeudet ja spektrit.
Myös Gaia havaitsi yli 200 000 näistä tähdistä, ja tiedot niistä sisällytettiin sen alkuperäiseen tietojulkaisuun. Kuten he selittävät tutkimuksessaan, joka julkaistiin Journal of Astrophysical Letters marraskuussa 2016 he käyttivät tätä tutkiakseen nopeuksia, joilla nämä tähdet kiertävät galaksin keskustaa (suhteessa aurinkoon), ja prosessissa havaitsivat, että niiden suhteellisissa nopeuksissa oli näennäinen jakautuminen.
Lyhyesti sanottuna aurinkomme liikkuu Linnunradan keskustan nopeudella 240 km/s (149 mi/s) eli 864 000 km/h (536 865 mph). Luonnollisesti osa yli 200 000 ehdokkaasta eteni nopeammin tai hitaammin. Mutta joillekin ei ollut ilmeistä kulmamomenttia, jonka he katsoivat näiden tähtien hajaantumiseen 'kaaoottisille, halo-tyyppisille kiertoradoille, kun ne kulkevat galaktisen ytimen läpi'.
Kuten Hunt selitti Dunlap Institutessa Lehdistötiedote :
'Tähdet, joiden kulmamomentti on hyvin lähellä nollaa, olisivat syöksyneet kohti Galaktista keskustaa, missä siellä olevat äärimmäiset gravitaatiovoimat vaikuttaisivat niihin voimakkaasti. Tämä hajottaisi ne kaoottisille kiertoradoille, jotka vievät ne kauas galaktisen tason yläpuolelle ja pois Auringon naapurustosta… Mittaamalla nopeuden, jolla lähellä olevat tähdet pyörivät galaksissamme aurinkoon nähden, voimme havaita tähtien puutteen, joilla on tietty negatiivinen merkki. suhteellinen nopeus. Ja koska tiedämme, että tämä lasku vastaa 0 km/s, se kertoo puolestaan, kuinka nopeasti liikumme.
Havaittiin epätavallisen kirkas röntgensoihdutus Sagittarius A*:sta, supermassiivisesta mustasta aukosta Linnunradan galaksin keskustassa. Kiitos: NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva et ai.
Seuraava askel oli yhdistää nämä tiedot oikeisiin liikelaskelmiin Jousimies A* - supermassiivinen musta aukko, jonka uskotaan olevan galaksimme keskellä. Korjattuaan sen liikkeen suhteessa taustaobjekteihin, he pystyivät tehokkaasti kolmiomaan Maan etäisyyden galaksin keskustasta. Tästä he päättelivät tarkennetun etäisyyden arviolta 7,6-8,2 kpc, mikä vastaa noin 24 788 - 26 745 valovuotta.
Tämä tutkimus perustuu aiempaan työhön, jonka ovat suorittaneet tutkimuksen yhteistyökumppanit – professori Ray Calberg, Toronton yliopiston tähtitieteen ja astrofysiikan laitoksen nykyinen puheenjohtaja. Vuosia sitten hän ja professori Kimmo Innanen Yorkin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta tekivät samanlaisen tutkimuksen, jossa käytettiin 400 Linnunradan tähdestä säteittäisen nopeuden mittausta.
Mutta ottamalla mukaan Gaian observatorion tiedot, UofT-tiimi pystyi saamaan paljon kattavamman tietojoukon ja kaventamaan etäisyyttä galaksin keskustaan huomattavasti. Ja tämä perustui vain Gaia-operaation julkaisemiin alkuperäisiin tietoihin. Tulevaisuudessa Hunt odottaa, että lisätietojen julkaiseminen antaa hänen tiimilleen ja muille tähtitieteilijöille mahdollisuuden tarkentaa laskelmiaan entisestään.
'Gaian lopullisen julkaisun loppuvuodesta 2017 pitäisi antaa meille mahdollisuus lisätä Auringon nopeuden mittaustarkkuutta noin yhteen kilometriin sekunnissa', hän sanoi, 'mikä vuorostaan lisää merkittävästi tarkkuutta mittaamme etäisyyttämme Auringon nopeudesta. Galaktinen keskus.'
Kun uusia seuraavan sukupolven avaruusteleskooppeja ja observatorioita otetaan käyttöön, voimme odottaa niiden antavan meille runsaasti uutta tietoa universumistamme. Ja tämän perusteella voimme odottaa, että tähtitieteilijät ja astrofyysikot alkavat valaista monia ratkaisemattomia kosmologisia kysymyksiä.
Lisälukemista: Toronton yliopisto , The Astrophysical Journal Letters