Stel je ons sterrenstelsel voor als een gigantische draaikolk van sterren, met ons zonnestelsel in een van de zijarmen. We weten al lang dat de Melkweg een spiraalstelsel is, maar het is enorm lastig om de structuur ervan nauwkeurig in kaart te brengen vanaf de aarde, midden in de galactische schijf. Stof en gas onttrekken de verre armen aan ons zicht, terwijl veel meetmethoden steunen op aannames over de rotatiesnelheid van het stelsel. Onlangs hebben astronomen echter betrouwbaardere gegevens verzameld: de buitenste spiraalarmen blijken zich verder van het centrum uit te strekken dan voorheen werd aangenomen.
Deze ontdekking werd gedaan met behulp van de röntgentelescopen NASA Chandra en de Europese XMM-Newton. Een team onder leiding van de Italiaanse Beatrice Vaia bestudeerde zogenaamde 'lichtecho’s' – ringen van röntgenstraling die ontstaan wanneer flitsen van gammastraling van verre bronnen weerkaatsen op stofwolken in de armen van de Melkweg. Gammaflitsen behoren tot de helderste fenomenen in het universum; ze ontstaan bij het inklappen van massieve sterren of het samensmelten van neutronensterren en vinden plaats ver buiten ons eigen sterrenstelsel.
The images include X-ray data from Chandra and optical data from Pan-STARRS. The composite image shows X-ray rings generated by a gamma-ray burst (GRB), a bright X-ray source located outside our galaxy. In a phenomenon called light echoes, the X-rays from the GRB bounced off dust
Wanneer een krachtige lichtpuls door het sterrenstelsel raast, wordt een deel daarvan door stof verstrooid. In het röntgenspectrum creëert dit uitdijende ringen, waarvan de diameter direct samenhangt met de afstand tot de stofwolk. Hoe dichter het stof bij ons staat, hoe groter de ring verschijnt. Deze geometrische methode is vrijwel onafhankelijk van rotatiemodellen van de Melkweg en levert daardoor een hoge precisie op.
Onderzoekers analyseerden gegevens van drie verschillende gammaflitsen. Ze maten de afstanden tot drie specifieke armen: de Perseusarm, de Buitenarm en de Buitenste Scutum-Centaurusarm. Het bleek dat de twee buitenste armen ongeveer 10% verder van het galactische centrum liggen dan voorheen gedacht. Op het eerste gezicht lijkt dat verschil klein, maar voor ons begrip van de galactische structuur is het essentieel.
"Dit is een zeer directe manier om afstanden te meten, puur gebaseerd op geometrie," aldus Beatrice Vaia. Voorheen nam de onzekerheid in de afgelegen gebieden van het stelsel toe, omdat de rotatiemodellen daar minder betrouwbaar werden. De nieuwe data kunnen invloed hebben op schattingen van de totale massa van de Melkweg en zelfs op onze ideeën over hoe spiraalarmen ontstaan en behouden blijven.
De wetenschappers schatten ook de breedte van een van de verre stofwolken in op ongeveer 3500 lichtjaar. Dit wijst erop dat de metingen betrekking hebben op een volledige arm en niet op een toevallige kleine concentratie van stof.
Natuurlijk kent de methode ook beperkingen: heldere gammaflitsen die precies door het vlak van de Melkweg zichtbaar zijn, komen zelden voor. In 25 jaar aan observaties konden slechts enkele geschikte gebeurtenissen worden gebruikt. Maar zelfs deze beperkte gegevens dwingen ons al tot een nieuwe kijk op ons kosmische thuis.
We blijven de Melkweg ontdekken, ook al leven we er middenin. Elk nieuw detail – van de exacte positie van de armen tot de massaverdeling – helpt ons beter te begrijpen hoe ons sterrenstelsel is gevormd en geëvolueerd. En wie weet welke verrassingen er nog meer in het verschiet liggen.
