Wyobraźmy sobie naszą Galaktykę – potężny gwiezdny wir, w którego jednym z ramion znajduje się Układ Słoneczny. Od dawna wiemy, że Droga Mleczna to galaktyka spiralna, jednak precyzyjne nakreślenie jej struktury z perspektywy Ziemi, znajdującej się wewnątrz dysku, jest niezwykle trudne. Pył i gaz przesłaniają odległe ramiona, a wiele metod pomiarowych opiera się na założeniach dotyczących prędkości rotacji Galaktyki. Ostatnio astronomowie uzyskali jednak bardziej wiarygodne dane: zewnętrzne ramiona spiralne sięgają dalej od centrum, niż dotychczas sądzono.
Odkrycia dokonano dzięki teleskopom rentgenowskim – należącemu do NASA urządzeniu Chandra oraz europejskiemu XMM-Newton. Zespół pod kierownictwem Beatrice Vai z Włoch zbadał tak zwane echa świetlne – pierścienie promieniowania rentgenowskiego powstające, gdy błyski gamma z dalekich źródeł odbijają się od obłoków pyłu w ramionach Drogi Mlecznej. Rozbłyski gamma to jedne z najjaśniejszych zdarzeń we wszechświecie; dochodzi do nich podczas kolapsu masywnych gwiazd lub łączenia się gwiazd neutronowych, a ich źródła znajdują się daleko poza granicami naszej Galaktyki.
Gdy potężny impuls światła przemyka przez Galaktykę, część promieniowania ulega rozproszeniu na pyle. W zakresie rentgenowskim tworzy to rozszerzające się pierścienie, których średnica jest bezpośrednio powiązana z odległością do obłoku. Im bliżej nas znajduje się pył, tym większy wydaje się pierścień. Ta metoda geometryczna niemal wcale nie zależy od modeli rotacji Galaktyki, co zapewnia wysoką precyzję wyników.
Badacze przeanalizowali dane pochodzące z trzech różnych rozbłysków gamma. Zmierzyli oni odległości do trzech ramion: Perseusza, Zewnętrznego (Outer) oraz Zewnętrznego Scutum-Centaurus (Outer Scutum-Centaurus). Okazało się, że dwa najdalsze ramiona znajdują się o około 10% dalej od centrum galaktycznego, niż wcześniej zakładano. Różnica na pierwszy rzut oka wydaje się niewielka, ale dla zrozumienia struktury Galaktyki ma ona kluczowe znaczenie.
„To bardzo bezpośredni sposób pomiaru odległości, oparty wyłącznie na geometrii” – zauważyła Beatrice Vaia. Wcześniej w odległych rejonach Galaktyki niepewność pomiarowa rosła, ponieważ modele rotacji stawały się coraz mniej wiarygodne. Nowe dane mogą wpłynąć na szacunki dotyczące całkowitej masy Drogi Mlecznej, a nawet na nasze wyobrażenia o tym, jak powstają i utrzymują się ramiona spiralne.
Naukowcy oszacowali również szerokość jednego z odległych obłoków pyłowych na około 3500 lat świetlnych. Sugeruje to, że pomiary dotyczą całego ramienia, a nie przypadkowego, niewielkiego skupiska pyłu.
Oczywiście metoda ta ma swoje ograniczenia: jasne rozbłyski gamma widoczne przez płaszczyznę Galaktyki zdarzają się rzadko. W ciągu 25 lat obserwacji udało się wykorzystać zaledwie kilka odpowiednich zdarzeń. Jednak nawet te skąpe dane już teraz zmuszają nas do spojrzenia na nasz gwiezdny dom w zupełnie nowy sposób.
Wciąż odkrywamy Drogę Mleczną na nowo, choć sami w niej mieszkamy. Każdy nowy szczegół – od dokładnego położenia ramion po rozkład masy – pomaga lepiej zrozumieć, jak uformowała się i ewoluuje nasza Galaktyka. I kto wie, jakie jeszcze niespodzianki czekają na nas w przyszłości.