In 2013 heeft de European Space Agency de langverwachte Gaia-sterrenwacht ingezet. Als een van de weinige ruimteobservatoria van de volgende generatie die voor het einde van het decennium zal verschijnen, heeft deze missie de afgelopen jaren meer dan een miljard astronomische objecten gecatalogiseerd. Met behulp van deze gegevens hopen astronomen en astrofysici tot nu toe de grootste en meest nauwkeurige 3D-kaart van de Melkweg te maken.
Hoewel het bijna aan het einde van zijn missie is, werpt veel van zijn vroegste informatie nog steeds zijn vruchten af. Met behulp van de eerste gegevensuitgave van de missie slaagde een team van astrofysici van de Universiteit van Toronto er bijvoorbeeld in om de snelheid te berekenen waarmee de zon om de Melkweg draait. Hieruit konden ze voor het eerst een nauwkeurige afstandsschatting tussen onze zon en het centrum van de melkweg verkrijgen.
Al geruime tijd weten astronomen niet precies hoe ver ons zonnestelsel van het centrum van ons sterrenstelsel verwijderd is. Veel hiervan heeft te maken met het feit dat het onmogelijk is om het rechtstreeks te bekijken vanwege een combinatie van factoren (dat wil zeggen perspectief, de grootte van ons sterrenstelsel en zichtbarrières). Als gevolg hiervan varieerden de officiële schattingen sinds 2000 tussen 7,2 en 8,8 kiloparsecs (~ 23.483 tot 28.700 lichtjaren).
Omwille van hun studie combineerde het team - dat werd geleid door Jason Hunt, een Dunlap Fellow aan het Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics aan de Universiteit van Toronto - de eerste release van Gaia met gegevens van het RAdial Velocity Experiment (RAVE). Deze enquête, die tussen 2003 en 2013 werd uitgevoerd door de Australian Astronomical Observatory (AAO), mat de posities, afstanden, radiale snelheden en spectra van 500.000 sterren.
Meer dan 200.000 van deze sterren werden ook waargenomen door Gaia en informatie over hen werd opgenomen in de eerste gegevensuitgave. Zoals ze uitleggen in hun studie, die werd gepubliceerd in de Journal of Astrophysical Letters in november 2016 gebruikten ze dit om de snelheden te onderzoeken waarmee deze sterren om het centrum van de melkweg draaien (relatief ten opzichte van de zon), en ontdekten daarbij dat er een duidelijke verdeling was in hun relatieve snelheden.
Kortom, onze zon beweegt zich rond het centrum van de Melkweg met een snelheid van 240 km / s (149 mi / s) of 864.000 km / h (536.865 mph). Natuurlijk gingen sommige van de meer dan 200.000 kandidaten sneller of langzamer. Maar voor sommigen was er geen duidelijk impulsmoment, dat ze toeschreven aan het feit dat deze sterren zich verspreidden naar 'chaotische halo-achtige banen wanneer ze door de Galactische kern gaan'.
Zoals Hunt uitlegde in het persbericht van het Dunlap Institute:
“Sterren met een impulsmoment van bijna nul zouden naar het galactische centrum zijn gedoken, waar ze sterk zouden worden beïnvloed door de extreme zwaartekracht die daar aanwezig is. Dit zou hen verspreiden in chaotische banen die hen ver boven het Galactische vlak zouden brengen en weg van de Zonne-buurt ... Door de snelheid te meten waarmee nabije sterren rond onze Melkweg draaien ten opzichte van de Zon, kunnen we een gebrek aan sterren met een specifiek negatief waarnemen relatieve snelheid. En omdat we weten dat deze dip overeenkomt met 0 km / sec, vertelt het ons op zijn beurt hoe snel we bewegen. ”
De volgende stap was om deze informatie te combineren met de juiste bewegingsberekeningen van Boogschutter A * - het superzware zwarte gat waarvan wordt aangenomen dat het zich in het centrum van ons sterrenstelsel bevindt. Nadat ze de beweging ten opzichte van achtergrondobjecten hadden gecorrigeerd, konden ze de afstand van de aarde tot het centrum van de melkweg effectief trianguleren. Hieruit hebben ze een verfijnde geschatte afstand afgeleid van 7,6 tot 8,2 kpc - wat neerkomt op ongeveer 24.788 tot 26.745 lichtjaar.
Deze studie bouwt voort op eerder werk van de co-auteurs van de studie - prof. Ray Calberg, de huidige voorzitter van de afdeling Astronomy & Astrophysics van de Universiteit van Toronto. Jaren geleden voerden hij en prof. Kimmo Innanen van de afdeling Fysica en Astronomie van de York University een soortgelijke studie uit met radiale snelheidsmeting van 400 sterren van de Melkweg.
Maar door gegevens van het Gaia-observatorium op te nemen, kon het UofT-team een veel uitgebreidere dataset verkrijgen en de afstand tot het galactische centrum aanzienlijk verkleinen. En dit was gebaseerd op alleen de eerste gegevens die door de Gaia-missie waren vrijgegeven. Vooruitblikkend, verwacht Hunt dat verdere gegevensversies zijn team en andere astronomen in staat zullen stellen hun berekeningen nog verder te verfijnen.
"Gaia's definitieve release eind 2017 zou ons in staat moeten stellen de nauwkeurigheid van onze meting van de zonnesnelheid te verhogen tot binnen ongeveer één km / sec", zei hij, "wat op zijn beurt de nauwkeurigheid van onze meting van onze afstand tot de Galactisch centrum. '
Naarmate er meer ruimtetelescopen en observatoria van de volgende generatie worden ingezet, kunnen we verwachten dat ze ons een schat aan nieuwe informatie over ons heelal zullen verschaffen. En hieruit kunnen we verwachten dat astronomen en astrofysici het licht zullen gaan schijnen op een aantal onopgeloste kosmologische vragen.
