I 2013 satte European Space Agency ut det etterlengtede romobservatoriet Gaia. Som et av en håndfull neste generasjons romobservatorier som skal opp før slutten av tiåret, har dette oppdraget brukt de siste årene på å katalogisere over en milliard astronomiske objekter. Ved å bruke disse dataene håper astronomer og astrofysikere å lage det største og mest presise 3D-kartet over Melkeveien til dags dato.
Selv om det nesten er mot slutten av oppdraget, er det fortsatt mye av den tidligste informasjonen som bærer frukt. For eksempel ved å bruke oppdragets første datautgivelse, klarte et team av astrofysikere fra University of Toronto å beregne hastigheten som solen går i omløpet til Melkeveien. Fra dette klarte de for første gang å få et presist avstandsestimat mellom vår sol og sentrum av galaksen.
I noen tid har astronomer vært usikre på hvor langt solsystemet vårt er fra sentrum av galaksen. Mye av dette har å gjøre med det faktum at det er umulig å se den direkte, på grunn av en kombinasjon av faktorer (dvs. perspektiv, størrelsen på galaksen vår og synlige barrierer). Som et resultat har offisielle estimater siden år 2000 variert mellom 7,2 og 8,8 kiloparsek (~ 23 483 til 28 700 lysår).
For studiens skyld kombinerte teamet - som ble ledet av Jason Hunt, en Dunlap-stipendiat ved Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics ved University of Toronto - Gaias første utgivelse med data fra RAdial Velocity Experiment (RAVE). Denne undersøkelsen, som ble utført mellom 2003 og 2013 av Australian Astronomical Observatory (AAO), målte posisjoner, avstander, radielle hastigheter og spektre på 500 000 stjerner.
Over 200 000 av disse stjernene ble også observert av Gaia, og informasjon om dem ble inkludert i den første utgivelsen av data. Som de forklarer i studien, som ble publisert i Journal of Astrophysical Letters i november 2016 brukte de dette til å undersøke hastighetene disse stjernene kretser rundt sentrum av galaksen (relativt til solen), og i prosessen oppdaget det at det var en tydelig fordeling i deres relative hastigheter.
Kort sagt, vår sol beveger seg rundt sentrum av Melkeveien med en hastighet på 240 km / s (149 mi / s), eller 864.000 km / t (536.865 mph). Naturligvis gikk noen av de mer enn 200 000 kandidatene raskere eller saktere. Men for noen var det ingen tilsynelatende vinkelmoment, som de tilskrev at disse stjernene spredte seg til "kaotiske, halo-baner når de passerer gjennom den galaktiske kjernen".
Som Hunt forklarte i Dunlap Institute pressemelding:
”Stjerner med veldig nær vinkelmoment på null ville ha kastet seg ut mot det galaktiske sentrum hvor de ville bli sterkt påvirket av de ekstreme gravitasjonskreftene som er der. Dette ville spre dem i kaotiske baner og ta dem langt over det galaktiske planet og vekk fra Solar-området ... Ved å måle hastigheten som stjernene i nærheten roterer rundt vår galakse med hensyn til solen, kan vi observere mangel på stjerner med en spesifikk negativ relativ hastighet. Og fordi vi vet at dipet tilsvarer 0 km / sek, forteller det oss på sin side hvor raskt vi beveger oss. ”
Neste trinn var å kombinere denne informasjonen med riktige bevegelsesberegninger av Skytten A * - det supermassive sorte hullet som antas å være i sentrum av vår galakse. Etter å ha korrigert for bevegelsen sin i forhold til bakgrunnsobjekter, var de i stand til effektivt å trekantere jordens avstand fra sentrum av galaksen. Fra dette avledet de en raffinert estimeringsavstand på 7,6 til 8,2 kpc - noe som utgjør omtrent 24,788 til 26,745 lysår.
Denne studien bygger på tidligere arbeid utført av studiens medforfattere - prof. Ray Calberg, den nåværende styreleder for Institutt for astronomi og astrofysikk ved University of Toronto. For mange år siden gjennomførte han og prof. Kimmo Innanen ved Institutt for fysikk og astronomi ved York University en lignende studie ved bruk av radial hastighetsmåling fra 400 av Melkeveiens stjerner.
Men ved å innlemme data fra Gaia-observatoriet, var UofT-teamet i stand til å skaffe et mye mer omfattende datasett og begrense avstanden til galaktisk sentrum med en betydelig mengde. Og dette var basert på bare de opprinnelige dataene som Gaia-oppdraget ga ut. Når vi ser fremover, forventer Hunt at ytterligere datautgivelser vil gjøre det mulig for teamet hans og andre astronomer å avgrense beregningene enda mer.
"Gaias endelige utgivelse i slutten av 2017 skulle gjøre det mulig for oss å øke presisjonen for vår måling av solens hastighet til omtrent en km / sek," sa han, "som igjen vil øke nøyaktigheten til vår måling av avstanden vår fra Galaktisk sentrum. ”
Etter hvert som flere neste generasjons romteleskoper og observatorier blir distribuert, kan vi forvente at de vil gi oss et vell av ny informasjon om universet vårt. Og ut fra dette kan vi forvente at astronomer og astrofysikere vil begynne å skinne lyset på en rekke uoppklarte kosmologiske spørsmål.
