In ons universum zijn naar schatting zo’n 100 miljard sterrenstelsels. Van de stelsels die niet al te ver weg van ons staan weten we heel veel. Door naar hun helderheid en beweging te kijken, kunnen we afleiden hoe zwaar de stelsels zijn, en hoeveel sterren er ongeveer in zitten. Het bijzondere is dat we over sommige nabije sterrenstelsels veel meer weten dan over het meest nabije stelsel van allemaal: onze eigen Melkweg. Dat komt doordat we daar zelf middenin zitten, en het dus heel moeilijk is om overzicht te krijgen van wat er in ons stelsel aanwezig is.

Zo werd een paar maanden geleden nog een tot dan toe onbekende spiraalarm ontdekt in onze Melkweg. Zo’n spiraalarm is zeker geen klein detail, maar door een combinatie van ruimtestof, heldere sterren en het centrum van de Melkweg was het tot dan toe onzichtbaar. Nu blijkt dat naast de vorm ook het formaat van ons Melkwegstelsel verkeerd was ingeschat. We draaien zo’n 150.000 kilometer per uur sneller dan voorheen werd aangenomen, en omdat de snelheid en de massa van een sterrenstelsel direct samenhangen, betekent dat ook dat de Melkweg maar liefst 50 procent zwaarder is dan we dachten.

Very Long Baseline Array

Astronomen van het Harvard-Smithsonian observatorium in de Verenigde Staten zijn de foute inschatting op het spoor gekomen. Daarvoor gebruikten ze observaties van de Very Long Baseline Array (VLBA), een rij van tien radiotelescopen in de zuidelijke staten van de VS. De VLBA heeft bestaat uit tien schotels met elk een doorsnede van 25 meter. De afstand tussen de twee verste schotels is 8611 kilometer, wat betekent dat de metingen die door de rij telescopen worden gedaan een ongekende precisie hebben.

Met de VLBA hebben de onderzoekers , onder leiding van de Amerikaan Mark Reid, heel gedetailleerde plaatjes van bewegingen en afstanden in ons Melkwegstelsel gemaakt. De methode die ze gebruikten om afstanden te bepalen is triangulatie, een eenvoudige meetkundige methode die ook voor landmeting op aarde wordt toegepast. Het voordeel daarvan is dat het een zeer precieze methode is, het nadeel is dat de metingen heel goed moeten zijn. Tot nu toe werd de afstand tot objecten in onze Melkweg daarom vaak bepaald met behulp van andere parameters, zoals de helderheid van sterren. Daarmee sluipt een onnauwkeurigheid de metingen binnen waar de Amerikanen nu geen last meer van hebben.

Masers

Het resultaat: de oude afstandsmetingen zaten er vaak flink naast. Soms bleken sterren wel twee keer zo ver weg te staan als voorheen aangenomen, of juist veel dichterbij. Ook de snelheid en baan van objecten in ons sterrenstelsel bleek wel eens verkeerd te zijn ingeschat. Om daar achter te komen bekeken de sterrenkundigen zowel de zichtbare verschuiving van objecten in de buurt van het centrum van de Melkweg als het verschil in kleur van heldere stervormingsgebiedjes, zogenaamde masers. Objecten die snel van ons weg bewegen lijken iets roder te zijn dan gemiddeld, terwijl objecten die naar ons toe komen een beetje blauwer worden. Ook hier maakten de onderzoekers gebruik van de buitengewone precisie van de VLBA om alles tot in de puntjes te berekenen.

Door de nieuwe afstands- en snelheidsmetingen te combineren vonden de astronomen een nieuw gewicht voor onze Melkweg: zo’n 700 miljard keer zo zwaar als onze zon. Massa en snelheid zijn via zwaartekracht aan elkaar gekoppeld, en daarom betekent een zwaarder sterrenstelsel ook een sneller sterrenstelsel. Vandaar de nieuwe inschatting van de snelheid waarmee onze zon rond het centrum van de Melkweg zoeft.

Botsing met Andromeda

In de Lokale Groep, de verzameling sterrenstelsels waar onze Melkweg deel van uitmaakt, leken we altijd het kleine stelseltje naast het grotere Andromeda te zijn. Nu blijkt dat we ongeveer even groot en zwaar zijn als het buurstelsel. Dat is niet alleen leuk: zwaardere objecten trekken elkaar namelijk ook sterker aan. Andromeda en de Melkweg zullen waarschijnlijk ooit met elkaar in botsing raken – niets om je zorgen over te maken, want zo’n proces duurt miljoenen jaren. Maar op den duur zal het heelal er in deze buurt dus wel heel anders uit gaan zien.

De bijgestelde massa en snelheid van de Melkweg waren niet de enige resultaten van het onderzoek aan ons sterrenstelsel. De stervormingsgebiedjes waar de onderzoekers naar keken hadden nog een verrassing in petto. De baan die ze om het centrum van de Melkweg beschrijven is namelijk geen cirkel, maar een ellips. Bovendien draaien ze een stuk langzamer dan de gebieden waarin geen nieuwe sterren geboren worden. Volgens de onderzoekers komt dat door de schokgolven die het hete gas tot nieuwe sterren ineen drukken. Die golven stuwen de gebiedjes in een elliptische baan, met als bijeffect dat de stervormingsgebiedjes bijdragen aan de spiraalstructuur van onze Melkweg.

De onderzoekers bespeurden nog een ander interessant detail: het lijkt er sterk op dat de Melkweg niet twee, maar vier spiraalarmen heeft. Twee van die armen zitten vol met volwassen sterren zoals onze zon, terwijl de andere twee bijna geheel uit gas en stof bestaan. Hoe dat komt blijft vooralsnog een raadsel, en bewijst maar weer eens dat er nog genoeg te ontdekken valt in ons eigen, vertrouwde sterrenstelsel.