Уявіть нашу Галактику як величезний зоряний вир, в одному з рукавів якого розташована Сонячна система. Ми давно знаємо, що Чумацький Шлях належить до спіральних галактик, проте точно відтворити її структуру з Землі, що міститься всередині диска, неймовірно складно. Пил і газ приховують віддалені рукави, а більшість методів вимірювання базується на припущеннях щодо швидкості обертання Галактики. Нещодавно астрономи отримали надійніші дані: зовнішні спіральні рукави простягаються значно далі від центру, ніж вважалося раніше.
Відкриття зробили за допомогою рентгенівських телескопів NASA Chandra та європейського XMM-Newton. Команда під керівництвом Беатріче Ваї (Beatrice Vaia) з Італії вивчила 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 є одними з найяскравіших подій у Всесвіті; вони стаються під час колапсу масивних зір або злиття нейтронних зір і відбуваються далеко за межами нашої Галактики.
Коли потужний світловий імпульс пролітає крізь Галактику, частина його розсіюється на пилу. У рентгенівському діапазоні це створює кільця, що розширюються, діаметр яких безпосередньо залежить від відстані до хмари. Чим ближче пил розташований до нас, тим більшим буде 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 Щита-Центавра (Outer Scutum-Centaurus). З’ясувалося, що два найвіддаленіші рукави розташовані приблизно на 10% далі від галактичного центру, ніж припускали раніше. Різниця на перший погляд незначна, проте для розуміння структури Галактики вона є суттєвою.
«Це дуже прямий спосіб вимірювання відстаней, заснований суто 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 й навіть уявлення про те, як формуються та підтримуються спіральні рукави.
Учені також оцінили ширину однієї з далеких пилових хмар — вона становить близько 3500 світлових років. Це свідчить про те, що отримані вимірювання стосуються цілого рукава, а не випадкового невеликого скупчення пилу.
Звісно, метод має свої обмеження: яскраві гамма-сплески, які можна побачити крізь площину Галактики, трапляються рідко. За 25 років спостережень вдалося зафіксувати лише кілька відповідних подій. Проте навіть ці дані вже змушують нас по-новому поглянути на нашу зоряну домівку.
Ми продовжуємо відкривати Чумацький Шлях, попри те що самі живемо всередині нього. Кожна нова деталь — від точного положення рукавів до розподілу маси — допомагає краще зрозуміти, як сформувалася та еволюціонує наша Галактика. І хто знає, які сюрпризи чекають на нас попереду.