Рентгеновская картография космоса. Астрономы уточнили размеры Млечного Пути с помощью гамма-всплесков
Оценить реальные размеры и структуру нашей галактики — задача чрезвычайно сложная. Главное препятствие заключается в том, что человечество находится внутри самого Млечного Пути, а потому исследователи не имеют возможности взглянуть на него со стороны и получить полное прямое изображение. Европейскому космическому агентству (ESA) потребовались годы кропотливой работы, чтобы составить самую точную карту галактики.
Эти усилия, в частности, помогли подтвердить, что Млечный Путь имеет четыре основных спиральных рукава, а не два, как предполагалось ранее. Однако точное расстояние до самых удаленных из них долгое время оставалось предметом дискуссий. Новое исследование международной группы астрономов показало, что внешние структуры галактики расположены значительно дальше, чем ожидалось.
Для проведения этого уникального измерения ученые применили нестандартный подход, использовав самые мощные катастрофические явления во Вселенной — гамма-всплески. Эти колоссальные выбросы энергии, сопровождающие взрывы сверхновых звёзд, произошли не в нашей Галактике, а в чрезвычайно далёких космических системах. В результате этих вспышек также высвобождалось мощное рентгеновское излучение. Проходя через Млечный Путь, эти лучи рассеивались частицами межзвездной пыли, сосредоточенными в спиральных рукавах.
Используя орбитальные телескопы XMM-Newton Европейского космического агентства и Chandra Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), команда ученых зафиксировала концентрические кольца рассеянного излучения. Анализ этих рентгеновских «отголосков» позволил провести прямые геометрические измерения на огромных расстояниях. Выяснилось, что два внешних рукава галактики удалены от нас дальше, чем предполагали теоретические расчеты.
Учёные смогли чётко подтвердить расстояние между нашим родным рукавом, который называют рукавом Ориона, и следующим за ним рукавом Персея. Кроме того, наблюдения позволили точно рассчитать расстояние до двух следующих спиральных ветвей, удаляющихся от галактического центра. Так, Внешний рукав и Внешний рукав Щита-Центавра расположены на 10 процентов дальше, чем считалось ранее. В частности, рукав Щита-Центавра пролегает на расстоянии около 62 000 световых лет от Земли.
Обычно астрономы моделируют структуру внешних участков Млечного Пути косвенными методами, опираясь на скорость вращения и движение газов в галактике. Однако такой подход оставляет значительное поле для погрешностей. Новая методика позволила зафиксировать рентгеновские отпечатки трёх далёких внегалактических взрывов и непосредственно измерить расстояние до этих космических ориентиров.
Космические обсерватории XMM-Newton и Chandra — проверенные временем инструменты, которые исследуют Вселенную в высокоэнергетическом спектре. Их способность фиксировать жесткое рентгеновское излучение в свое время произвела революцию в изучении черных дыр, остатков сверхновых звезд и других экстремальных объектов. Теперь выяснилось, что они способны помочь человечеству составить подробную карту собственной галактики. Этот успех является прекрасным примером того, как долгосрочные космические миссии (например, аппарат XMM-Newton был запущен на орбиту ещё в конце прошлого века, в 1999 году) продолжают играть ключевую роль в фундаментальной науке.
Подробные результаты этого открытия опубликованы в авторитетном научном журнале Astronomy & Astrophysics.