Stel je ons sterrenstelsel voor als een gigantische draaikolk van sterren, met ons zonnestelsel in een van de armen. 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, die zich midden in de galactische schijf bevindt. Stof en gas onttrekken de verre armen aan het zicht, en veel meetmethoden zijn afhankelijk van aannames over de rotatiesnelheid van het sterrenstelsel. Onlangs hebben astronomen betrouwbaardere gegevens verkregen: de buitenste spiraalarmen reiken veel verder van het centrum weg dan voorheen werd aangenomen.
De ontdekking werd gedaan met behulp van NASA's Chandra röntgentelescoop en de Europese XMM-Newton. Een team onder leiding van de Italiaanse Beatrice Vaia bestudeerde zogeheten lichtecho's: röntgenringen die ontstaan wanneer uitbarstingen 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 bevinden zich ver buiten ons eigen sterrenstelsel.
Wanneer een krachtige lichtpuls door de Melkweg trekt, wordt een deel daarvan door het stof verstrooid. In het röntgenspectrum creëert dit uitdijende ringen waarvan de diameter direct gerelateerd is aan de afstand tot de stofwolk. Hoe dichter het stof bij ons staat, hoe groter de ring is. Deze geometrische methode is vrijwel onafhankelijk van galactische rotatiemodellen en levert een hoge mate van nauwkeurigheid op.
De onderzoekers analyseerden gegevens van drie verschillende gammaflitsen. Ze maten de afstanden tot drie armen: de Perseus-arm, de Buitenste arm (Outer) en de Buitenste Scutum-Centaurus-arm (Outer Scutum-Centaurus). Het bleek dat de twee verste armen ongeveer 10% verder van het galactische centrum afliggen dan eerder werd gedacht. Hoewel het verschil op het eerste gezicht klein lijkt, is het van wezenlijk belang voor ons begrip van de structuur van de Melkweg.
"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 sterrenstelsel toe, omdat de rotatiemodellen daar minder betrouwbaar werden. De nieuwe gegevens kunnen van invloed zijn op schattingen van de totale massa van de Melkweg en zelfs op de ideeën over hoe spiraalarmen worden gevormd en in stand gehouden.
Wetenschappers schatten ook de breedte van een van de verre stofwolken op ongeveer 3500 lichtjaar. Dit wijst erop dat de metingen betrekking hebben op een volledige arm en niet op een toevallige, kleine stofconcentratie.
Natuurlijk kent de methode ook beperkingen: heldere gammaflitsen die door het vlak van de Melkweg te zien 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 frisse blik 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 ontstaan en geëvolueerd. En wie weet welke verrassingen ons in de toekomst nog meer te wachten staan.