De buitenste spiraalarmen van de Melkweg liggen tot 10 procent verder van de aarde dan eerder werd aangenomen. Die ontdekking komt van een nieuwe methode die gebruikmaakt van röntgenecho's van drie verre explosies, waargenomen door de Europese ruimtetelescoop XMM-Newton en NASA's röntgenobservatorium Chandra. De herziening verandert ons begrip van het sterrenstelsel waarin we leven.
Röntgenecho's onthullen verborgen afstanden
Het in kaart brengen van de Melkweg van binnenuit is berucht moeilijk. Het zonnestelsel ligt ingebed in de schijf van het sterrenstelsel, waardoor een duidelijk overzicht van bovenaf ontbreekt. Dikke wolken van kosmisch stof verbergen veel gebieden. ESA's Gaia-telescoop heeft de sterrenkaarten getransformeerd, maar de afstandsmetingen worden minder nauwkeurig voor de buitenste armen van het sterrenstelsel. Een team onder leiding van Beatrice Vaia van het Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Italië probeerde een andere aanpak. Ze keken naar drie heldere explosies, gammastraaluitbarstingen genaamd, die plaatsvonden in veel verder weg gelegen sterrenstelsels. Die uitbarstingen stootten röntgenstralen uit die naar de Melkweg reisden en verstrooiden op stofkorrels in de spiraalarmen van ons sterrenstelsel. De verstrooide röntgenstralen vormden heldere ringen die langzaam in de loop van de tijd uitdijden. Door die uitdijing te meten met XMM-Newton en Chandra, berekende het team de afstand tot de stofwolken. Omdat die wolken in de spiraalarmen liggen, kregen de wetenschappers een directe meting van de armen zelf.
Twee armen verschuiven naar buiten
Het team bevestigde de bekende afstand tot de Perseus-arm. Maar ze ontdekten dat twee andere armen, de Outer Scutum-Centaurus Arm en de Outer Arm, tot 10 procent verder weg liggen dan eerdere modellen suggereerden. Eerdere schattingen waren gebaseerd op indirecte methoden die gebruikmaken van hoe het sterrenstelsel roteert. Die aanpak liet ruimte voor fouten. Het gebruik van röntgenecho's biedt een directe meting die nauwkeurig blijft over lange afstanden. Het werk demonstreert een nieuwe manier om de buitenste regionen van het sterrenstelsel te onderzoeken, waar Gaia's gegevens minder betrouwbaar worden.
Een gezamenlijke inspanning verfijnt de galactische kaart
Vaia leidde het onderzoek als onderdeel van haar promotie. Ze merkte op dat wetenschappers de buitenste armen meestal indirect modelleren op basis van rotatie, maar de nieuwe methode gebruikt de nasleep van kosmische explosies om afstanden direct te meten. De ontdekking is een sterk voorbeeld van hoe het combineren van gegevens van verschillende ruimtetelescopen ons beeld van de Melkweg kan verbeteren. XMM-Newton en Chandra, beide verouderde maar nog steeds productieve observatoria, blijven onverwachte resultaten opleveren. De herziene afstanden zullen astronomen helpen een nauwkeurigere kaart van de structuur van ons sterrenstelsel te maken, een die rekening houdt met de ware schaal van de buitenste spiraalarmen.
