Lokalizacje naszego układu słonecznego i W3OH w naszej galaktyce. Źródło zdjęcia: Towarzystwo Maxa Plancka Kliknij, aby powiększyć
Ramię spiralne Perseusza, najbliższe ramię spiralne w Drodze Mlecznej poza orbitą Słońca, leży tylko w połowie odległości od Ziemi, jak sugerowały niektóre poprzednie wyniki. Międzynarodowy zespół astronomów, w tym naukowcy z Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), osiągnął ostatnio najdokładniejszy jak dotąd pomiar odległości do ramienia Perseusza. Dokonano tego za pomocą szerokiej gamy radioteleskopów w USA zwanych Very Long Baseline Array, obserwując bardzo jasne plamki w chmurach gazu, które zawierają alkohol metylowy w materiale łożyskowym otaczającym nowo powstałą gwiazdę zwaną W3OH.
Dr Xu Ye, astronom z Obserwatorium w Szanghaju, obecnie pracujący w Max-Planck-Institut für Radioastronomie oraz jeden z członków międzynarodowego zespołu, który dokonał pomiarów, stwierdził, że „mierzyliśmy odległość najprostszym i najbardziej bezpośrednia metoda w astronomii - zasadniczo technika stosowana przez geodetów zwana triangulacją. ” W szczególności zespół wykorzystał zmieniający się punkt obserwacyjny Ziemi, gdy okrąża Słońce, tworząc jedną nogę trójkąta. Mierząc zmianę pozornej pozycji źródła, mogli obliczyć odległość źródła za pomocą prostej trygonometrii (co daje 6357 ?? bf? 130 lat świetlnych).
Ten wynik rozwiązuje długotrwały problem odległości do tego spiralnego ramienia. W przeszłości różne metody pomiaru odległości nie zgadzały się ze sobą ponad dwukrotnie. Prof. Karl Menten, inny członek zespołu, stwierdza, że „potwierdza to odległości oparte na pozornej jasności młodych gwiazd, ale nie zgadza się z odległościami opartymi na model obrotu Drogi Mlecznej. Przyczyną tej rozbieżności jest to, że młode gwiazdy w spiralnym ramieniu Perseusza mają nieoczekiwanie duże ruchy. ”
Astronomowie odkryli, że młoda gwiazda nie porusza się po okrągłej orbicie wokół Drogi Mlecznej, ale odchyla się o 10% od kołowej. Obraca się wolniej i „spada” w kierunku środka Drogi Mlecznej. Członek zespołu Zheng Xing-Wu z Nanjing University zwraca uwagę, że „najprostszym wyjaśnieniem jest to, że chmura gazu, z której powstała gwiazda, została przyciągnięta grawitacyjnie przez nadmiar masy materiału w ramieniu spiralnym Perseusza”.
„Badania takie jak nasze są pierwszymi krokami do dokładnego odwzorowania Drogi Mlecznej” - mówi dr Mark Reid, członek zespołu z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Ustaliliśmy, że użyty przez nas teleskop radiowy, bardzo długi układ linii bazowej, może mierzyć odległości z niespotykaną dokładnością - prawie 100 razy lepiej niż wcześniej.” Aby wyczuć ten pomiar, można wyobrazić sobie osobę stojącą na Księżycu, trzymającą pochodnię w wyciągniętej ręce. Pozwól jej się obrócić jak lodowy krater, ale wykonuj tylko jeden obrót w ciągu roku. Pomiar VLBA jest równoważny z pomiarem ruchu pochodni z dokładnością porównywalną z rozmiarem pochodni.
Zastosowaną techniką jest bardzo długa interferometria linii bazowej (VLBI), w której obserwacje wykonane wieloma teleskopami są łączone w celu osiągnięcia rozdzielczości niezwykle dużego teleskopu prawie wielkości Ziemi. Teleskopy VLBA rozciągają się od Hawajów przez kontynentalne Stany Zjednoczone po Virgin Island of St. Croix, wytwarzając rozdzielczość teleskopu o średnicy 8000 km. Podczas gdy VLBA ma niezwykle wysoką rozdzielczość, wymaga do tego bardzo ekstremalnie jasnych i bardzo zwartych źródeł radiowych, takich jak masery (maser to mikrofalowy odpowiednik lasera). Wraz z wodą metanol jest najbardziej rozpowszechnioną cząsteczką masera występującą w gwiazdach regiony tworzące. Linia widmowa metanolu zastosowana w niniejszym eksperymencie została odkryta w trakcie rozprawy prof. Mentena w latach 80. W 1988 r., Podczas współpracy z dr Reidem, przeprowadzili pierwsze obserwacje VLBI maserów metanolu; celem był także W3OH. „Już wtedy marzyliśmy o takich obserwacjach”, mówi Menten.
W rzeczywistości podobne obserwacje VLBA dokonano również na maserach wodnych w W3OH. Wysiłek ten, prowadzony przez Kazuya Hachisuka z MPIfR, dał dystans podobny do maserów metanolu. „Wspaniałe potwierdzenie!” mówi Hachisuka. Jego zespół obejmuje także Reida i Menten oraz wielu japońskich naukowców.
Obserwacje metanolu są jedynie początkiem bardzo dużego projektu, który zainicjowali Reid i Menten. Określi odległości i ruchy maserów metanolu w całej Drodze Mlecznej. Przydzielono mu duży blok czasu obserwacji VLBA. Oprócz ruchów na niebie obserwacje te pokazują również prędkość gwiazdy w kierunku obserwatora lub od niego, mierząc przesunięcie Dopplera linii metanolu. Powstałe w ten sposób trójwymiarowe ruchy zapewnią wyjątkowe ograniczenia nie tylko w zakresie obrotu Drogi Mlecznej, ale także w rozmieszczeniu niewidzialnej Ciemnej Materii, która ma ją otaczać.
Chociaż metoda - prosta trygonometria - wydaje się podstawowa, przekształcenie w praktyczne wyniki wymaga kompleksowego zrozumienia VLBA i wszystkich aspektów obserwacji, w tym dokładnego modelowania atmosfery ziemskiej, która wpływa na nadchodzące fale radiowe. Dr Reid poświęcił wiele lat swojego życia, aby osiągnąć cel, w którym można wykonać takie programy jak ten.
Przez lata ten prawdziwie międzynarodowy wysiłek był wspierany nagrodą badawczą przyznaną dr Reidowi przez Fundację Alexandra von Humboldta. Współpraca z Obserwatorium w Szanghaju jest wspierana przez wspólny program Towarzystwa Maxa Plancka, Chińskiej Akademii Nauk oraz programu dla odwiedzających instytucji Smithsonian Institution.
Oryginalne źródło: Towarzystwo Maxa Plancka
