Nieuwe metingen van NASA en ESA werpen ander licht op de spiraalarmen van de Melkweg

De meettechnieken

De belangrijkste technieken die in deze NASA/ESA-studies worden gebruikt, zijn:

• VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Trigonometrische Parallax: Radiotelescopen zoals de VLBA en de Japanse VERA-array meten de schijnbare verschuiving van een kosmische maserbron ten opzichte van achtergrondobjecten terwijl de aarde om de zon draait. Deze zuiver geometrische methode levert een nauwkeurigheid op van microboogseconden, tot op afstanden van ~10 kpc .
• Kinematische afstandsmethode (transversale bewegingen): In combinatie met VLBI-parallaxen aan de andere kant van het sterrenstelsel wordt de afstand afgeleid uit de gemeten transversale beweging van een bron, gecombineerd met een rotatiemodel van de Melkweg .
• Gaia-astrometrie (ESA): ESA's Gaia-missie mat parallaxen en eigenbewegingen van bijna 2 miljard sterren, wat statistische kartering van spiraalarm-overdensiteiten mogelijk maakte via stellaire kinematica en oppervlaktedichtheidsprofielen. Gaia-gegevens plaatsten ook de stofwolken die röntgenverstrooiingsringen produceren .
• Röntgen-stofverstrooiingsringtomografie: Wanneer een heldere röntgenbron (bijv. een gammaflits of een uitbarsting van een zwart gat) oplaait, worden de röntgenstralen verstrooid door tussenliggende stofwolken, waardoor concentrische ringen ontstaan. De ringgeometrie levert de absolute afstand tot het stof en de bron op met een foutmarge van <5%, waardoor interstellaire wolken direct in kaart worden gebracht tot aan de rand van het sterrenstelsel .

Waarom dit belangrijk is voor de structuur van de Melkweg

Deze metingen zijn baanbrekend omdat we ons in de Melkweg bevinden en deze niet van bovenaf kunnen zien. Nauwkeurige armafstanden lossen verschillende fundamentele problemen op:

• Het oplossen van de 'van binnenuit'-karteringsuitdaging. Omdat we in de galactische schijf zijn ingebed, maakten onzekerheden in afstand het historisch gezien onmogelijk om te bepalen of een kenmerk een nabije of een verre arm is. Directe geometrische parallaxen nemen die onduidelijkheid weg .
• Het kalibreren van de gehele galactische afstandsladder. Zodra de afstand van een arm geometrisch is vastgesteld, dient deze als anker voor kinematische en fotometrische afstandsschattingen van duizenden andere sterrenvormingsgebieden in die arm .
• Het onthullen van armstructuur en onderbrekingen. NASA's Spitzer-data toonden een 'breuk' in een van de armen waar jonge sterren en gas niet zijn uitgelijnd, wat ons begrip van hoe armen ontstaan en evolueren verandert .
• Het mogelijk maken van een volledig 3D-model van de Melkweg. De combinatie van VLBI-maserkaarten, Gaia-sterrenbewegingen en röntgen-stoftomografie levert de eerste datagestuurde 3D-kaart op van de spiraalarmen, het interstellaire medium en de balkstructuur van de Melkweg – essentieel om te begrijpen hoe ons sterrenstelsel is gevormd en hoe het zich verhoudt tot andere spiraalstelsels .