Seit dem 18. Jahrhundert wissen Astronomen, dass unser Sonnensystem in eine riesige Scheibe von Sternen und Gasen eingebettet ist, die als Milchstraßengalaxie bekannt ist. Seit dieser Zeit haben die größten wissenschaftlichen Köpfe versucht, genaue Entfernungsmessungen zu erhalten, um festzustellen, wie groß die Milchstraße ist. Dies war keine leichte Aufgabe, da wir aufgrund der Tatsache, dass wir in die Festplatte unserer Galaxie eingebettet sind, diese nicht direkt anzeigen können.
Dank einer bewährten Technik namens trigonometrische Parallaxe konnten kürzlich ein Team von Astronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik (CfA) die direkt messen Entfernung zur gegenüberliegenden Seite der Milchstraße. Abgesehen davon, dass es sich um eine historische Premiere handelt, hat dieses Kunststück den bisherigen Rekord für Entfernungsmessungen in unserer Galaxie fast verdoppelt.
Die Studie mit dem Titel „Kartierung der Spiralstruktur auf der anderen Seite der Milchstraße“, die diese Leistung beschrieb, erschien kürzlich in der Zeitschrift Wissenschaft. Unter der Leitung von Alberto Sanna, einem Forscher des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, konsultierte das Team Daten des Very Long Baseline Array (VLBA) des National Radio Astronomy Observatory, um die Entfernung zu einer sternbildenden Region auf der anderen Seite unserer Galaxie zu bestimmen .
Zu diesem Zweck stützte sich das Team auf eine Technik, die Freidrich Wilhelm Bessel erstmals 1838 anwendete, um die Entfernung zum Stern 61 Cygni zu messen. Diese als trigonometrische Parallaxe bekannte Technik umfasst das Betrachten eines Objekts von entgegengesetzten Seiten der Erdumlaufbahn um die Sonne und das Messen des Winkels der scheinbaren Positionsverschiebung des Objekts. Auf diese Weise können Astronomen mithilfe einfacher Trigonometrie die Entfernung zu diesem Objekt berechnen.
Kurz gesagt, je kleiner der gemessene Winkel ist, desto größer ist der Abstand zum Objekt. Diese Messungen wurden unter Verwendung von Daten aus der BeSSeL-Umfrage (Bar and Spiral Structure Legacy) durchgeführt, die zu Ehren von Freidrich Wilhelm Bessel benannt wurde. Während Bessel und seine Zeitgenossen gezwungen waren, die Parallaxe mit Basisinstrumenten zu messen, verfügt die VLBA über zehn Antennen, die in Nordamerika, Hawaii und der Karibik verteilt sind.
Mit einem solchen Array ist die VLBA in der Lage, Parallaxen mit der tausendfachen Genauigkeit derjenigen zu messen, die Astronomen zu Bessels Zeiten durchgeführt haben. Und anstatt sich auf nahegelegene Sternensysteme zu beschränken, kann der VLBA die winzigen Winkel messen, die mit großen kosmologischen Entfernungen verbunden sind. Wie Sanna kürzlich in einer MPIfR-Pressemitteilung erklärte:
„Mit der VLBA können wir jetzt die gesamte Ausdehnung unserer Galaxie genau abbilden. Die meisten Sterne und Gase in unserer Galaxie befinden sich in dieser neu gemessenen Entfernung von der Sonne. Mit dem VLBA können wir jetzt genügend Entfernungen messen, um die Spiralarme der Galaxie genau zu verfolgen und ihre wahren Formen zu lernen. “
Die VLBA-Beobachtungen, die in den Jahren 2014 und 2015 durchgeführt wurden, maßen den Abstand zur sternbildenden Region, bekannt als G007.47 + 00.05. Wie alle sternbildenden Regionen enthält auch diese Moleküle aus Wasser und Methanol, die als natürliche Verstärker von Funksignalen wirken. Dies führt zu Masern (dem Radiowellenäquivalent von Lasern), ein Effekt, der die Funksignale hell und mit Radioteleskopen gut beobachtbar erscheinen lässt.
Diese besondere Region befindet sich über 66.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und auf der gegenüberliegenden Seite der Milchstraße, relativ zu unserem Sonnensystem. Der bisherige Rekord für eine Parallaxenmessung lag bei etwa 36.000 Lichtjahren, ungefähr 11.000 Lichtjahre weiter als die Entfernung zwischen unserem Sonnensystem und dem Zentrum unserer Galaxie. Wie Sanna erklärte, wird diese Errungenschaft in der Radioastronomie Umfragen ermöglichen, die viel weiter reichen als die vorherigen:
„Die meisten Sterne und Gase in unserer Galaxie befinden sich in dieser neu gemessenen Entfernung von der Sonne. Mit dem VLBA können wir jetzt genügend Entfernungen messen, um die Spiralarme der Galaxie genau zu verfolgen und ihre wahren Formen zu lernen. “
In der Milchstraße gibt es Hunderte von Sternentstehungsgebieten. Aber wie Karl Menten - ein Mitglied des MPIfR und Mitautor der Studie - erklärte, war diese Studie aufgrund des Standorts dieser Studie von Bedeutung. "Wir haben also viele Meilensteine für unser Kartierungsprojekt", sagte er. "Aber dieser ist etwas Besonderes: Den ganzen Weg durch die Milchstraße schauen, an ihrem Zentrum vorbei, weit hinaus auf die andere Seite."
In den kommenden Jahren hoffen Sanna und seine Kollegen, zusätzliche Beobachtungen von G007.47 + 00.05 und anderen entfernten sternbildenden Regionen der Milchstraße durchführen zu können. Letztendlich ist es das Ziel, ein vollständiges Verständnis unserer Galaxie zu erlangen, das so genau ist, dass Wissenschaftler endlich in der Lage sein werden, ihre Größe, Masse und die Gesamtzahl der Sterne genau zu beschränken.
Mit den notwendigen Werkzeugen schätzen Sanna und sein Team sogar, dass in etwa zehn Jahren ein vollständiges Bild der Milchstraße verfügbar sein könnte. Stell dir das vor! Zukünftige Generationen werden in der Lage sein, die Milchstraße mit der gleichen Leichtigkeit zu studieren wie eine, die sich in der Nähe befindet und die sie direkt betrachten können. Endlich wird der Eindruck aller Künstler von unserer Milchstraße maßstabsgetreu sein!
