Уявіть нашу Галактику — велетенський зоряний вир, в одному з рукавів якого розташована Сонячна система. Ми давно знаємо, що Чумацький Шлях є спіральною галактикою, проте точно відтворити її структуру із Землі, що перебуває всередині диска, надзвичайно складно. Пил і газ приховують віддалені рукави, а більшість методів вимірювання базуються на припущеннях щодо швидкості обертання Галактики. Нещодавно астрономи отримали надійніші дані: зовнішні спіральні рукави простягаються далі від центру, ніж вважалося дотепер.
Відкриття було зроблено за допомогою рентгенівських телескопів NASA Chandra та європейського XMM-Newton. Команда під керівництвом Беатріче Ваї (Beatrice Vaia) з Італії дослідила так звані «світлові відлуння» — кільця рентгенівського випромінювання, що виникають, коли спалахи гамма-випромінювання від далеких джерел відбиваються від пилових хмар у рукавах Чумацького Шляху. Гамма-сплески — одни з найяскравіших подій у Всесвіті, вони стаються під час колапсу масивних зірок або злиття нейтронних зірок і відбуваються далеко за межами нашої Галактики.
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
Коли потужний імпульс світла проходить крізь Галактику, частина його розсіюється на пилу. У рентгенівському діапазоні це створює кільця, що розширюються, а їхній діаметр безпосередньо залежить від відстані до хмари. Що ближче пил до нас, то більшим виглядає кільце. Цей геометричний метод майже не залежить від моделей обертання Галактики й забезпечує високу точність.
Дослідники проаналізували дані трьох різних гамма-сплесків. Вони виміряли відстані до трьох рукавів: Персея, Зовнішнього (Outer) та Зовнішнього рукава Щита-Центавра (Outer Scutum-Centaurus). З'ясувалося, що два найвіддаленіші рукави розташовані приблизно на 10% далі від галактичного центру, ніж припускали раніше. На перший погляд різниця невелика, проте для розуміння структури Галактики вона є суттєвою.
«Це дуже прямий спосіб вимірювання відстаней, що ґрунтується виключно на геометрії», — зазначила Беатріче Вая. Раніше у віддалених районах Галактики рівень невизначеності зростав, оскільки моделі обертання ставали менш надійними. Нові дані можуть змінити оцінки загальної маси Чумацького Шляху та навіть уявлення про те, як формуються й підтримуються спіральні рукави.
Учені також оцінили ширину однієї з далеких пилових хмар — вона становить близько 3500 світлових років. Це свідчить про те, що вимірювання стосуються цілого рукава, а не випадкового невеликого скупчення пилу.
Звісно, метод має певні обмеження: яскраві гамма-сплески, які можна побачити крізь площину Галактики, трапляються рідко. За 25 років спостережень вдалося використати лише кілька придатних подій. Проте навіть ці дані вже змушують по-новому поглянути на нашу зоряну домівку.
Ми продовжуємо відкривати Чумацький Шлях, попри те, що живемо всередині нього. Кожна нова деталь — від точного розташування рукавів до розподілу маси — допомагає краще зрозуміти, як формувалася та еволюціонує наша Галактика. І хто знає, які сюрпризи чекають на нас далі.
