מאז המאה ה-18, אסטרונומים היו מודעים לכך שמערכת השמש שלנו מוטבעת בדיסק עצום של כוכבים וגז הידוע בשם שביל החלב . מאז, המוחות המדעיים הגדולים ביותר ניסו להשיג מדידות מרחק מדויקות כדי לקבוע עד כמה גדול שביל החלב. זו לא הייתה משימה קלה, שכן העובדה שאנו משובצים בדיסק של הגלקסיה שלנו פירושה שאיננו יכולים לראות אותה חזיתית.
אבל הודות לטכניקה שנבדקה בזמן שנקראת פרלקסה טריגונומטרית, צוות של אסטרונומים מה- מכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיו (MPIfR) בבון, גרמניה, וה מרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה (CfA) הצליחו לאחרונה למדוד ישירות את המרחק ל- הצד הנגדי של גלקסיית שביל החלב . מלבד היותו ראשון היסטורי, ההישג הזה כמעט הכפיל את השיא הקודם למדידת מרחק בגלקסיה שלנו.
המחקר שתיאר את ההישג הזה, שכותרתו ' מיפוי מבנה ספירלה בצד הרחוק של שביל החלב ', הופיע לאחרונה בכתב העתמַדָע.בראשותו של אלברטו סאנה, חוקר מה- מכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיו , הצוות עיין בנתונים מהמצפה הלאומי לרדיו אסטרונומיה מערך בסיס ארוך מאוד (VLBA) כדי לקבוע את המרחק לאזור יצירת כוכבים בצד השני של הגלקסיה שלנו.
מבט האמן על שביל החלב עם מיקומם של השמש ואזור יצירת הכוכבים בצד הנגדי בזרוע הספירלית Scutum-Centaurus. קרדיט: ביל סקסטון, NRAO/AUI/NSF; רוברט הרט, נאס'א.
לשם כך, הצוות הסתמך על טכניקה שיישם לראשונה פרידריך וילהלם בסל בשנת 1838 כדי למדוד את המרחק לכוכב 61 Cygni. המכונה פרלקסה טריגונומטרית, טכניקה זו כוללת צפייה באובייקט מצדדים מנוגדים של מסלול כדור הארץ סביב השמש, ולאחר מכן מדידת זווית השינוי הנראה של האובייקט במיקום. בדרך זו, אסטרונומים מסוגלים להשתמש בטריגונומטריה פשוטה כדי לחשב את המרחק לעצם זה.
בקיצור, ככל שהזווית הנמדדת קטנה יותר, כך המרחק לאובייקט גדול יותר. מדידות אלו בוצעו באמצעות נתונים מ- מורשת מבנה ספירלה ובר (BeSSeL) סקר, שנקרא לכבודו של פרידריך וילהלם בסל. אבל בעוד שבסל ובני דורו נאלצו למדוד פרלקסה באמצעות מכשירים בסיסיים, ל-VLBA יש עשר אנטנות צלחת הפזורות ברחבי צפון אמריקה, הוואי והאיים הקריביים.
עם מערך כזה ברשותו, ה-VLBA מסוגל למדוד פרלקסים ברמת דיוק של פי אלף מאלה שבוצעו על ידי אסטרונומים בתקופתו של בסל. ובמקום להיות מוגבל למערכות כוכבים סמוכות, ה-VLBA מסוגל למדוד את הזוויות הזעירות הקשורות למרחקים קוסמולוגיים עצומים. כפי שסאנה הסבירה ב-MPIfR לאחרונה ידיעה לתקשורת :
'באמצעות ה-VLBA, אנו יכולים כעת למפות במדויק את כל היקף הגלקסיה שלנו. רוב הכוכבים והגזים בגלקסיה שלנו נמצאים במרחק שנמדד זה עתה מהשמש. עם ה-VLBA, יש לנו כעת את היכולת למדוד מספיק מרחקים כדי לעקוב במדויק אחר זרועות הספירלה של הגלקסי וללמוד את הצורות האמיתיות שלהן.'
בעזרת טכניקת פרלקסה, אסטרונומים צופים באובייקט בקצוות מנוגדים של מסלול כדור הארץ סביב השמש כדי למדוד במדויק את מרחקו. קרדיט: אלכסנדרה אנג'ליך, NRAO/AUI/NSF.
תצפיות VLBA, שנערכו בשנים 2014 ו-2015, מדדו את המרחק לאזור יצירת הכוכבים המכונה G007.47+00.05. כמו כל האזורים היוצרים כוכבים, זה מכיל מולקולות של מים ומתנול, הפועלים כמגברים טבעיים של אותות רדיו. כתוצאה מכך נוצרים מאסרים (מקבילה לגלי רדיו של לייזרים), אפקט שגורם לאותות הרדיו להיראות בהירים וניתנים לצפייה בקלות באמצעות טלסקופי רדיו.
אזור מסוים זה ממוקם יותר מ-66,000 שנות אור מכדור הארץ ובצד הנגדי של שביל החלב, ביחס למערכת השמש שלנו. השיא הקודם למדידת פרלקסה היה כ-36,000 שנות אור, בערך 11,000 שנות אור רחוק יותר מהמרחק בין מערכת השמש שלנו למרכז הגלקסיה שלנו. בתור סאנה הסביר , הישג זה באסטרונומיה ברדיו יאפשר סקרים שמגיעים הרבה יותר רחוק מאלה הקודמים:
'רוב הכוכבים והגז בגלקסיה שלנו נמצאים במרחק שנמדד זה עתה מהשמש. עם ה-VLBA, יש לנו כעת את היכולת למדוד מספיק מרחקים כדי לעקוב במדויק אחר זרועות הספירלה של הגלקסי וללמוד את הצורות האמיתיות שלהן.'
מאות אזורים היוצרים כוכבים קיימים בתוך שביל החלב. אבל כפי שהסביר קארל מנטן - חבר ב-MPIfR ומחבר שותף במחקר - המחקר הזה היה משמעותי בגלל היכן נמצא המחקר הזה. 'אז יש לנו הרבה 'עמודי מייל' לשימוש עבור פרויקט המיפוי שלנו', אמר. 'אבל זה מיוחד: מסתכל כל הדרך דרך שביל החלב, מעבר למרכזו, דרך החוצה אל הצד השני.'
רצועת האור (שביל החלב) הנראית בשמי הלילה, מראה את הדיסק הכוכבי של הגלקסיה שלנו. קרדיט: בוב קינג
בשנים הקרובות, סאנה ועמיתיו מקווים לבצע תצפיות נוספות של G007.47+00.05 ואזורים מרוחקים אחרים של יצירת כוכבים של שביל החלב. בסופו של דבר, המטרה היא להשיג הבנה מלאה של הגלקסיה שלנו, כזו שכל כך מדויקת עד שמדענים יוכלו סוף סוף להציב אילוצים מדויקים על גודלה, המסה ומספר הכוכבים הכולל שלה.
עם הכלים הדרושים כעת ביד, סאנה והצוות שלו אפילו מעריכים שתמונה מלאה של שביל החלב יכולה להיות זמינה בעוד כעשר שנים. דמיין ש! הדורות הבאים יוכלו לחקור את שביל החלב באותה קלות כמו זו שנמצאת בקרבת מקום, ושאותה הם יכולים לצפות בקצה. סוף סוף, כל ההתרשמות של האמנים האלה משביל החלב שלנו תהיה בקנה מידה!