Naar de content

Astronomen leggen meetlat langs de Melkweg

Radiotelescoop kijkt door het galactisch centrum en doet verste parallaxmeting ooit

EduardoMSNeves via CC BY-SA 4.0

Voor het eerst is het gelukt om een accurate meting te doen voor sterren die zich op grote afstand achter het centrum van de Melkweg bevinden. De betrokken astronomen hopen zo de gehele ‘verre’ kant van de Melkweg in kaart te brengen.

Stel je voor, je woont in een grote stad. Niet in het centrum, maar ergens in een buitenwijk. Vanaf je dakterras heb je een aardig beeld van de rest van de stad: wijken in de buurt en hoge gebouwen verderop in het centrum. Maar wat er áchter die skyline is zie je niet, de hoge gebouwen ontnemen je het zicht.

De Melkweg heeft een structuur die vergelijkbaar is met het M51-sterrenstelsel, ook wel de draaikolknevel genoemd. Deze structuur kunnen we echter niet direct zien, omdat we de ‘schijf’ van de Melkweg van opzij zien.

S. Beckwith, Hubble Heritage Team, ESA, NASA

Dit is een beetje de situatie in onze melkweg, het sterrenstelsel waar ook onze zon deel van uitmaakt, samen met honderden miljarden andere sterren. We kunnen met telescopen grote hoeveelheden andere sterren en gaswolken zien, en afstanden bepalen. Het beeld dat zo van de Melkweg ontstaat helpt astronomen om de ontstaansgeschiedenis en de verdeling van donkere materie te bepalen. Er is alleen een stuk dat we missen: voor een gebied van ongeveer tien graden om het centrum van de Melkweg heen wordt het zicht ons ontnomen door dichte gas- en stofwolken.

Astronomen zijn er nu voor het eerst in geslaagd om met een radiotelescoop door die dichte gaswolken van het galactische centrum heen te kijken. Ze bepaalden de afstand tot een helder stervormingsgebied aan de andere kant van de Melkweg. Met een afstand van zo’n 66.500 lichtjaar is dit de verste zogenoemde parallax-meting ooit. Het biedt volgens de astronomen de kans om de verre Centaurusarm van de Melkweg in kaart te brengen. Het onderzoek is vrijdag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Door de Melkweg turen

Voor hun recordafstandbepaling gebruikten Duitse en Amerikaanse astronomen de Very Long Baseline Array (VLBA), een radiotelescoop die bestaat uit tien schotelantennes met een diameter van 25 meter. Deze schotels zijn over de Verenigde Staten verspreid, van Hawaï tot aan de Caraïben. Een van de belangrijkste wetenschappelijke taken van de VLBA is het minutieus in kaart brengen van sterren en stervormingsgebieden in de Melkweg. Deze kosmische cartografie is moeilijker dan je zou denken omdat we ín de Melkweg zitten: het is onmogelijk om ons zonnestelsel te verlaten, we zien het sterrenstelsel van opzij als een lange strook aan de hemel.

Een van de schotelantennes van het Very Long Baseline Array. Verspreid over de Verenigde Staten staan tien van deze antennes met een diameter van 25 meter. Door ze met elkaar te verbinden ontstaat als het ware een enorme radiotelescoop met een diameter van ruim 8600 kilometer.

 Ethan Frogget/Los Alamos National Laboratory via CC BY-NC-ND 2.0

Toch is het mogelijk om een beeld op te bouwen van de spiraalvormige Melkweg op basis van afstanden tot de sterren, gas- en stofwolken. Zo’n afstandsbepaling berust op metingen die over een langere periode worden gedaan. In dit geval ging het om G007.47+00.05, een helder stervormingsgebied dat zich vanaf ons zonnestelsel gezien achter het centrum van de Melkweg bevindt. Met de VLBA werden tussen maart 2014 en maart 2015 opnames gemaakt van relatief heldere microgolfstraling afkomstig van het gasgebied.

De kunst is vervolgens om de verschuiving van deze gasgebieden aan de hemel te bepalen. Zo’n verschuiving (ook wel ‘parallax’ genoemd) ontstaat doordat de aarde in de loop van een jaar om de zon draait. De astronomen konden zo het stervormingsgebied bekijken vanaf verschillende punten in de ruimte die maximaal 300 miljoen kilometer uit elkaar liggen (dat is de diameter van de baan van de aarde om de zon). De positie van het gasgebied laat zo een minieme verschuiving zien ten opzichte van lichtbronnen buiten onze Melkweg. Die staan namelijk zo ver weg dat ze geen waarneembare verschuiving hebben.

Een parallaxmeting, vergroot voor meer uitleg. Het principe van een parallaxmeting is te testen door om beurten met verschillende ogen naar je uitgestrekte arm te kijken. Hierbij zal de arm steeds een klein beetje verspringen.

 Alexandra Angelich/NRAO/AUI/NSF

De meting is precisiewerk. De verschuiving van G007.47+00.05 was maximaal 0,05 milliarcseconde, vergelijkbaar met de diameter van een voetbal op de maan. Daaruit kun je berekenen dat het stervormingsgebied op een afstand van ongeveer 66.500 lichtjaar staat, met een onzekerheid van ruim 9000 lichtjaar. De meting is een verdubbeling van het eerdere ‘parallaxrecord’ van 36.000 lichtjaar. Overigens worden er in het universum veel grotere afstanden gemeten op basis van andere methodes, die binnen de Melkweg niet goed werken.

Een kaart van de Melkweg

De nieuwe metingen komen overeen met eerdere schattingen op basis van de beweging die de gaswolk om het centrum van de Melkweg heen maakt. De afstand tot het centrum is ruwweg een maat voor de snelheid waarmee sterren en gaswolken om het centrum van de Melkweg draaien. Ons eigen zonnestelsel staat op een afstand van ongeveer 26.000 lichtjaar tot het centrum van het sterrenstelsel en doet zo’n 230 miljoen jaar over een ‘rondje Melkweg’.

De astronomen hebben goede hoop dat deze methode geschikt is om ons sterrenstelsel verder in kaart te brengen. ‘De Melkweg heeft nog honderden van deze heldere regio’s, die we voor ons project kunnen gebruiken’, zegt een van de auteurs, Karl Menten, in een bijgaand persbericht. ‘Toch is dit stervormingsgebied bijzonder, we kijken door de Melkweg heen, voorbij het centrum, helemaal naar de andere kant.’

Het doel is om te laten zien hoe de Melkweg eruitziet, alsof we het zouden verlaten en terug zouden kijken. De astronomen geven toe dat dit nog een behoorlijke klus is, maar ze hebben goede hoop om de komende tien jaar behoorlijke stappen te maken in het compleet maken van de stadskaart van ons sterrenstelsel.

Bron
  • Sanna A. et al., Mapping spiral structure on the far side of the Milky Way, Science (13 oktober 2017), DOI:10.1126/science.aan5452
ReactiesReageer