Naukowcy odkrywają, że Droga Mleczna jest większa niż sądzono dzięki kosmicznemu "echa" rentgenowskiemu!

Mapowanie własnej galaktyki jest jak próba stworzenia planu ogromnej rezydencji, nie opuszczając łazienki przez zaklinowane drzwi. Ponieważ Układ Słoneczny znajduje się głęboko wewnątrz dysku Drogi Mlecznej, jesteśmy zmuszeni patrzeć na swój „dom” od środka, przedzierając się przez gęste chmury pyłu i gazu. Niemniej jednak astronomowie znaleźli sposób na wykorzystanie kosmicznych katastrof jako gigantycznej ruletki.

Trudności wewnętrznej obserwacji

Głównym problemem badania Drogi Mlecznej jest to, że widzimy ją z profilu. Dużo łatwiej jest rozpoznać strukturę odległej galaktyki oddalonej o miliony lat świetlnych niż dokładnie określić, gdzie kończy się nasz własny spiralny ramię. Aby pokonać tę przeszkodę, naukowcy zaprzęgli do pracy ciężką artylerię: obserwatorium rentgenowskie NASA Chandra oraz europejski satelita XMM-Newton. Zamiast polegać na pośrednich domysłach, zespół badawczy postanowił zmierzyć odległości bezpośrednio, używając „echo” świetlnego.

Kosmiczna geometria i echo świetlne

Metoda opiera się na prostym, ale eleganckim zasadzie. Gdy gdzieś w głębinach kosmosu eksploduje masywna gwiazda (supernowa) lub zlewają się gwiazdy neutronowe, powstaje potężny rozbłysk promieniowania gamma. To światło rozprzestrzenia się we wszystkich kierunkach, a część z niego odbija się od chmur pyłu międzygwiezdnego, tworząc koncentryczne pierścienie rentgenowskie. Im bliżej nas znajduje się chmura pyłu, tym większy wydaje się promień pierścienia dla obserwatora z Ziemi.

Analizując trzy takie rozbłyski gamma, naukowcy byli w stanie obliczyć dokładne położenie struktur pyłowych w ramieniu Perseusza i zewnętrznym ramieniu Tarczy – Centaura. Wyniki były nieco zaskakujące: te struktury znajdują się około 10% dalej od Ziemi niż wskazywały wcześniejsze obliczenia. Ponadto astronomowie określili rozmiar jednej z najodleglejszych chmur – jej średnica sięga około 3500 lat świetlnych.

XMM-Newton i Chandra precyzują odległość do zewnętrznych spiralnych ramion. Ilustracja: ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar, ESA/XMM-Newton / NASA/Chandra

Nowe granice i przegląd masy

Dlaczego te dodatkowe 10% odległości ma znaczenie dla kogoś poza autorami prac naukowych? Rzecz w tym, że korekta lokalizacji spiralnych ramion bezpośrednio wpływa na nasze rozumienie całkowitej masy Galaktyki. Ponieważ masa determinuje kształt grawitacyjny i rozciągłość struktur spiralnych, nowe dane mogą zmusić astrofizyków do przeglądu istniejących modeli Drogi Mlecznej.

Niestety, metoda ta nie może być stosowana codziennie. Jasne rozbłyski gamma, które przeszywają gęstą płaszczyznę Galaktyki, zdarzają się rzadko. W ciągu ostatniego ćwierćwiecza naukowcy zarejestrowali jedynie kilka przypadków odpowiednich do badań. Niemniej jednak każdy taki wybuch pozwala na dodawanie nowych szczegółów do naszej mapy, która stopniowo staje się mniej mglista. Dopóki czekamy na kolejny „fajerwerk” od Wszechświata, nauka stale dowodzi: wiemy o swoim domu znacznie mniej, niż byśmy chcieli myśleć.

Nawiasem mówiąc, podczas gdy niektórzy naukowcy badają granice galaktyki, inni zajmują się nie mniej złożonymi strukturami bliżej domu. Na przykład na ISS po raz pierwszy wydrukowano żywe tkanki za pomocą bioprintera. Potwierdza to po raz kolejny, że kosmos to najlepsze miejsce do eksperymentów, które na Ziemi wydają się niemożliwe.