I 2013 udsendte Det Europæiske Rumagentur det længe ventede Gaia-rumobservatorium. Som en af en håndfuld næste generations rumobservatorier, der vil gå op inden udgangen af tiåret, har denne mission brugt de sidste par år på at katalogisere over en milliard astronomiske objekter. Ved hjælp af disse data håber astronomer og astrofysikere at skabe det største og mest præcise 3D-kort over Mælkevejen til dato.
Selvom det næsten er inde til slutningen af sin mission, bærer meget af sin tidligste information stadig frugt. For eksempel ved hjælp af missionens første dataudgivelse formåede et team af astrofysikere fra University of Toronto at beregne den hastighed, hvormed solen kredser om Mælkevejen. Fra dette var de i stand til at opnå et præcist afstandsestimat mellem vores sol og midten af galaksen for første gang.
I nogen tid har astronomer været usikre på, hvor langt vores solsystem er fra centrum af vores galakse. Meget af dette har at gøre med det faktum, at det er umuligt at se det direkte på grund af en kombination af faktorer (dvs. perspektiv, størrelsen af vores galakse og synlighedsbarrierer). Som et resultat har officielle skøn siden år 2000 varieret mellem 7,2 og 8,8 kiloparsek (~ 23.483 til 28.700 lysår).
Af hensyn til deres undersøgelse kombinerede teamet - som blev ledet af Jason Hunt, en Dunlap-stipendiat ved Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics ved University of Toronto - Gaias oprindelige udgivelse med data fra RAdial Velocity Experiment (RAVE). Denne undersøgelse, der blev foretaget mellem 2003 og 2013 af det australske astronomiske observatorium (AAO), målte positionerne, afstande, radiale hastigheder og spektre for 500.000 stjerner.
Over 200.000 af disse stjerner blev også observeret af Gaia, og information om dem blev inkluderet i dens oprindelige dataudgivelse. Som de forklarer i deres undersøgelse, der blev offentliggjort i Journal of Astrophysical Letters i november 2016 brugte de dette til at undersøge de hastigheder, hvormed disse stjerner kredser rundt om galaksen centrum (i forhold til Solen), og i processen opdagede de, at der var en tilsyneladende fordeling i deres relative hastighed.
Kort sagt bevæger vores sol sig rundt i midten af Mælkevejen med en hastighed på 240 km / s (149 mi / s) eller 864.000 km / t (536.865 mph). Naturligvis bevægede nogle af de over 200.000 kandidater sig hurtigere eller langsommere. Men for nogle var der ingen tilsyneladende vinkelmoment, som de tilskrives, at disse stjerner spredte sig på ”kaotiske, halo-baner, når de passerer gennem den galaktiske kerne”.
Som Hunt forklarede i Dunlap Institute pressemeddelelse:
”Stjerner med meget tæt på nulvinkelmomentum ville have kastet sig ud mod det galaktiske centrum, hvor de ville blive stærkt påvirket af de ekstreme tyngdekræfter, der findes der. Dette ville sprede dem i kaotiske kredsløb, der tager dem langt over det galaktiske plan og væk fra Solar-kvarteret ... Ved at måle den hastighed, hvormed nærliggende stjerner roterer rundt om vores galakse med hensyn til solen, kan vi observere en mangel på stjerner med en bestemt negativ relativ hastighed. Og fordi vi ved, at denne dukkert svarer til 0 km / sek, fortæller den os på sin side, hvor hurtigt vi bevæger os. ”
Det næste skridt var at kombinere denne information med korrekt bevægelsesberegning af Skytten A * - det supermassive sorte hul, som menes at være i centrum af vores galakse. Efter at have korrigeret for dens bevægelse i forhold til baggrundsobjekter, var de i stand til effektivt at triangulere Jordens afstand fra midten af galaksen. Fra dette udledte de en raffineret estimationsafstand på 7,6 til 8,2 kpc - hvilket fungerer til ca. 24,788 til 26,745 lysår.
Denne undersøgelse bygger på tidligere arbejde udført af studiens medforfattere - prof. Ray Calberg, den nuværende formand for Institut for Astronomi & Astrofysik ved University of Toronto. For år siden udførte han og prof. Kimmo Innanen fra Institut for Fysik og Astronomi ved York University en lignende undersøgelse ved hjælp af måling af radial hastighed fra 400 af Mælkevejens stjerner.
Men ved at inkorporere data fra Gaia-observatoriet var UofT-teamet i stand til at opnå et meget mere omfattende datasæt og indsnævre afstanden til galaktisk centrum med en betydelig mængde. Og dette var kun baseret på de oprindelige data frigivet af Gaia-missionen. Når man ser fremad, forventer Hunt, at yderligere dataudgivelser vil give hans team og andre astronomer mulighed for at forfine deres beregninger endnu mere.
”Gaias endelige frigivelse i slutningen af 2017 skulle gøre det muligt for os at øge nøjagtigheden af vores måling af solens hastighed til inden for ca. en km / sek,” sagde han, “hvilket igen vil øge nøjagtigheden af vores måling af vores afstand fra Galaktisk centrum. ”
Efterhånden som flere næste generations rumteleskoper og observatorier implementeres, kan vi forvente, at de giver os et væld af nye oplysninger om vores univers. Og ud fra dette kan vi forvente, at astronomer og astrofysikere vil begynde at skinne lyset på en række uopløste kosmologiske spørgsmål.
