Чумацький Шлях виявився просторішим: рентгенівське «відлуння» відсунуло межі нашої галактики
Малювати карту власної галактики — це як намагатися скласти план величезного маєтку, не виходячи з ванної кімнати через заклинені двері. Оскільки Сонячна система розташована глибоко всередині диска Чумацького Шляху, ми змушені дивитися на свій «дім» зсередини, продираючись крізь густі хмари пилу та газу. Проте астрономи знайшли спосіб використати космічні катастрофи як велетенську рулетку.
Складнощі внутрішнього спостереження
Головна проблема вивчення Чумацького Шляху полягає в тому, що ми бачимо його в профіль. Нам набагато простіше розгледіти структуру далекої галактики за мільйони світлових років, ніж точно визначити, де закінчується наш власний спіральний рукав. Щоб обійти цю перешкоду, вчені залучили важку артилерію: рентгенівську обсерваторію NASA Chandra та європейський супутник XMM-Newton. Замість того, щоб покладатися на непрямі припущення, команда дослідників вирішила виміряти відстані напряму, використовуючи світлове «луння».
Космічна геометрія та світлове луння
Метод базується на простому, але елегантному принципі. Коли десь у глибинах космосу вибухає масивна зоря (наднова) або зливаються нейтронні зорі, виникає потужний спалах гамма-випромінювання. Це світло розлітається в усі боки, і частина його відбивається від хмар міжзоряного пилу, створюючи концентричні рентгенівські кільця. Чим ближче до нас розташована пилова хмара, тим більшим здається радіус кільця для спостерігача з Землі.
Це дуже прямий спосіб — заснований виключно на геометрії — точно виміряти відстані до спіральних рукавів Чумацького Шляху.
Проаналізувавши три такі гамма-сплески, вчені змогли вирахувати точне розташування пилових структур у рукаві Персея та зовнішньому рукаві Щита — Центавра. Результати виявилися дещо несподіваними: ці структури розташовані приблизно на 10% далі від Землі, ніж показували попередні розрахунки. Крім того, астрономи визначили розмір однієї з найвіддаленіших хмар — її діаметр сягає близько 3500 світлових років.
XMM-Newton та Chandra уточнюють відстань до зовнішніх спіральних рукавів. Ілюстрація: ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar, ESA/XMM-Newton / NASA/Chandra
Нові кордони та перегляд маси
Чому ці зайві 10% відстані мають значення для когось, крім авторів наукових робіт? Річ у тім, що уточнення координат спіральних рукавів безпосередньо впливає на наше розуміння загальної маси Галактики. Оскільки маса визначає гравітаційну форму та протяжність спіральних структур, нові дані можуть змусити астрофізиків переглянути існуючі моделі Чумацького Шляху.
На жаль, такий метод не можна використовувати щодня. Яскраві гамма-сплески, які пробиваються крізь щільну площину Галактики, трапляються рідко. За останні чверть століття вчені зафіксували лише кілька придатних випадків. Проте кожен такий спалах дозволяє додавати нові деталі на нашу карту, яка поступово стає менш туманною. Поки ми чекаємо на наступний «феєрверк» від Всесвіту, наука продовжує доводити: ми знаємо про свій дім набагато менше, ніж нам хотілося б думати.
До речі, поки одні вчені вивчають межі галактики, інші займаються не менш складними структурами ближче до дому. Наприклад, на МКС вперше надрукували живі тканини за допомогою біопринтера. Це ще раз підтверджує, що космос — найкращий майданчик для експериментів, які на Землі здаються неможливими.