Placeringen af vores solsystem og W3OH i vores galakse. Billedkredit: Max Planck Society Klik for større billede
Perseus-spiralarmen, den nærmeste spiralarm i Mælkevejen uden for Solens bane, ligger kun halvt så langt fra Jorden, som nogle tidligere resultater antydede. Et internationalt team af astronomer inklusive forskere fra Max-Planck-Institut f? Bf? R Radioastronomie (MPIfR) har for nylig opnået den mest nøjagtige afstandsmåling nogensinde til Perseus-armen. Dette blev gjort ved hjælp af en lang række radioteleskoper i USA kaldet Very Long Baseline Array, hvor man observerede meget lyse pletter inden for gasskyer, der indeholder methylalkohol i placentamaterialet omkring en nyligt dannet stjerne kaldet W3OH.
Dr. Xu Ye, en astronom ved Shanghai Observatorium, der nu arbejder på Max-Planck-Institut f? Bf? R Radioastronomie og et af medlemmerne af det internationale hold, der foretog målingerne, sagde, at ”vi målte afstanden med den enkleste og den mest direkte metode inden for astronomi - i det væsentlige den teknik, der anvendes af landmænd kaldet triangulation. ” Konkret brugte teamet Jordens skiftende udsigtspunkt, da det kredser om Solen for at danne et ben af en trekant. Ved at måle ændringen i en tilsyneladende position for en kilde, kunne de beregne kildens afstand ved simpel trigonometri (hvilket resulterer i 6357 ?? bf? 130 lysår).
Dette resultat løser det langvarige problem med afstanden til denne spiralarm. Tidligere har forskellige metoder til måling af afstand været uenige med mere end en faktor på 2. Professor Karl Menten, et andet medlem af teamet, siger, at “dette bekræfter afstande baseret på unge stjerners tilsyneladende lysstyrke, men er uenig i afstande baseret på en model for Mælkevejenes rotation. Årsagen til uoverensstemmelsen er, at unge stjerner i Perseus-spiralarmen har uventet store bevægelser. ”
Astronomerne fandt, at den unge stjerne ikke bevæger sig i en cirkulær bane omkring Mælkevejen, men afviger med 10% fra cirkulær. Det roterer langsommere og "falder" mod midten af Mælkevejen. Teammedlem Zheng Xing-Wu fra Nanjing University påpeger, at "den enkleste forklaring er, at skyen af gas, som stjernen dannede ud fra, blev tyngtet af en overskydende masse af materiale i Perseus-spiralarmen."
”Undersøgelser som vores er de første skridt til nøjagtigt at kortlægge Mælkevejen,” siger Dr. Mark Reid, et medlem af teamet fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Vi har konstateret, at det radioteleskop, vi brugte, Very Long Baseline Array, kan måle afstande med en hidtil uset nøjagtighed - næsten en faktor på 100 gange bedre end tidligere opnået." For at få en følelse af denne måling kan man visualisere en person, der står på månen og holde en fakkel i sin udstrakte hånd. Lad hende vende sig som en isscater, men kun gøre en enkelt drejning i løbet af et år. VLBA-målingen svarer til måling af fakkelens bevægelse med en nøjagtighed, der kan sammenlignes med fakkelens størrelse.
Den anvendte teknik er Very Long Baseline Interferometry (VLBI), hvor observationer foretaget med mange teleskoper kombineres for at opnå opløsningen af et ekstraordinært stort teleskop næsten på størrelse med Jorden. VLBA-teleskoper strækker sig fra Hawaii over det kontinentale USA til Jomfruø St. Croix, hvilket producerer opløsningen af et teleskop på 8000 km i diameter. Mens VLBA har ekstremt høj opløsning, kræver det ekstremt lyse og meget kompakte radiokilder, såsom masers til sådanne målinger (en maser er mikrobølgekvivalent af en laser.) Sammen med vand er methanol det mest udbredte maser-molekyle, der findes i stjerne- dannende regioner. Den methanol-spektrale linje, der blev brugt til det nuværende eksperiment, blev opdaget i løbet af professor Mentens afhandling i 1980'erne. I 1988, mens de arbejdede med Dr. Reid, gennemførte de de første VLBI-observationer af methanol-masers; Målet var derefter også W3OH. ”Allerede da drømte vi om observationer som denne” siger Menten.
Faktisk er der også foretaget lignende VLBA-observationer på vandmaskere i W3OH. Denne indsats, ledet af MPIfRs Kazuya Hachisuka, gav en afstand, der svarer til methanolmaskerne. “En pragtfuld bekræftelse!” siger Hachisuka. Hans team inkluderer også Reid og Menten og en række japanske forskere.
Metanolobservationer er kun starten på et meget storstilet projekt, som Reid og Menten har igangsat. Det bestemmer afstande og bevægelser af methanolmaskere over hele Mælkevejen. Det har fået tildelt en stor blok VLBA-observationstid. Ud over bevægelserne på himlen giver disse observationer også stjernens hastighed mod eller væk fra observatøren ved at måle Doppler-skiftet af methanol-linjerne. De resulterende tredimensionelle bevægelser vil levere unikke begrænsninger, ikke kun på rotationen af Mælkevejen, men også på fordelingen af det usete Dark Matter, der er postuleret til at omringe det.
Mens metoden - simpel trigonometri - lyder grundlæggende, kræver omdannelsen til praktiske resultater en omfattende forståelse af VLBA og alle aspekter af observationer, herunder grundig modellering af jordens atmosfære, der påvirker de indkommende radiobølger. Dr. Reid har dedikeret mange år af sit liv til at nå det punkt, hvor programmer som denne kan udføres.
I årenes løb blev denne virkelig internationale indsats understøttet af en forskningspris, der blev tildelt Dr. Reid af Alexander von Humboldt-fonden. Samarbejdet med Shanghai-observatoriet understøttes af et fælles program fra Max Planck Society, det kinesiske videnskabsakademi og Smithsonian Institutions besøgende program.
Original kilde: Max Planck Society
