Wetenschappers hebben een voorheen niet-herkend kenmerk van ons Melkwegstelsel opgemerkt:een contingent jonge sterren en stervormende gaswolken steekt uit een van de spiraalarmen van de Melkweg als een splinter die uit een houten plank steekt. Sommige 3 uitrekken, 000 lichtjaar, dit is de eerste grote structuur die wordt geïdentificeerd met een oriëntatie die zo dramatisch verschilt van die van de arm.

Astronomen hebben een ruw idee van de grootte en vorm van de armen van de Melkweg, maar veel blijft onbekend:ze kunnen de volledige structuur van ons eigen melkwegstelsel niet zien omdat de aarde erin zit. Het is alsof je midden op Times Square staat en probeert een kaart van het eiland Manhattan te tekenen. Zou je afstanden precies genoeg kunnen meten om te weten of twee gebouwen in hetzelfde blok staan ​​of een paar straten van elkaar verwijderd zijn? En hoe kon je hopen dat je helemaal tot aan het puntje van het eiland zou kunnen kijken met zoveel dingen op je pad?

Meer leren, de auteurs van de nieuwe studie concentreerden zich op een nabijgelegen deel van een van de armen van de melkweg, de Boogschutterarm genoemd. Met behulp van NASA's Spitzer Space Telescope voorafgaand aan zijn pensionering in januari 2020, ze zochten pasgeboren sterren, genesteld in de gas- en stofwolken (nevels genaamd) waar ze zich vormen. Spitzer detecteert infrarood licht dat door die wolken kan dringen, terwijl zichtbaar licht (het soort dat menselijke ogen kunnen zien) wordt geblokkeerd.

Van jonge sterren en nevels wordt gedacht dat ze nauw aansluiten bij de vorm van de armen waarin ze zich bevinden. Om een ​​3D-weergave van het armsegment te krijgen, de wetenschappers gebruikten de nieuwste gegevens van de Gaia-missie van ESA (European Space Agency) om de precieze afstanden tot de sterren te meten. Uit de gecombineerde gegevens bleek dat de lange, dunne structuur geassocieerd met de Boogschutterarm is gemaakt van jonge sterren die met bijna dezelfde snelheid en in dezelfde richting door de ruimte bewegen.

"Een belangrijke eigenschap van spiraalarmen is hoe strak ze rond een melkwegstelsel draaien, " zei Michael Kuhn, een astrofysicus bij Caltech en hoofdauteur van het nieuwe artikel. Deze eigenschap wordt gemeten aan de hand van de hellingshoek van de arm. Een cirkel heeft een hellingshoek van 0 graden, en naarmate de spiraal meer open wordt, de hellingshoek neemt toe. "De meeste modellen van de Melkweg suggereren dat de Boogschutterarm een ​​spiraal vormt met een hellingshoek van ongeveer 12 graden, maar de structuur die we hebben onderzocht, valt echt op onder een hoek van bijna 60 graden."

Vergelijkbare structuren - soms sporen of veren genoemd - worden vaak gevonden die uitsteken uit de armen van andere spiraalstelsels. Decennialang hebben wetenschappers zich afgevraagd of de spiraalarmen van onze Melkweg ook bezaaid zijn met deze structuren of dat ze relatief glad zijn.

De Melkweg meten

De nieuw ontdekte functie bevat vier nevels die bekend staan ​​om hun adembenemende schoonheid:de Adelaarsnevel (die de Zuilen van de Schepping bevat), de Omeganevel, de Trifidnevel, en de Lagunenevel. In de jaren vijftig, een team van astronomen voerde ruwe afstandsmetingen uit tot enkele van de sterren in deze nevels en kon het bestaan ​​van de Boogschutterarm afleiden. Hun werk leverde een aantal van de eerste bewijzen van de spiraalstructuur van onze melkweg op.

"Afstanden behoren tot de moeilijkste dingen om te meten in de astronomie, " zei co-auteur Alberto Krone-Martins, een astrofysicus en docent informatica aan de Universiteit van Californië, Irvine en lid van het Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). "Het is alleen de recente, directe afstandsmetingen van Gaia die de geometrie van deze nieuwe structuur zo duidelijk maken."

In de nieuwe studie onderzoekers vertrouwden ook op een catalogus van meer dan honderdduizend pasgeboren sterren ontdekt door Spitzer in een onderzoek van de melkweg genaamd de Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

"Als we de Gaia- en Spitzer-gegevens samenvoegen en eindelijk dit gedetailleerd zien, driedimensionale kaart, we kunnen zien dat er nogal wat complexiteit in deze regio is die nog niet eerder duidelijk was, " zei Kuhn.

Astronomen begrijpen nog niet helemaal wat de oorzaak is van de vorming van spiraalarmen in sterrenstelsels zoals de onze. Ook al kunnen we de volledige structuur van de Melkweg niet zien, de mogelijkheid om de beweging van individuele sterren te meten is nuttig om dit fenomeen te begrijpen:de sterren in de nieuw ontdekte structuur zijn waarschijnlijk rond dezelfde tijd gevormd, in hetzelfde algemene gebied, en werden op unieke wijze beïnvloed door de krachten die in de melkweg werken, inclusief zwaartekracht en afschuiving als gevolg van de rotatie van de melkweg.

"Uiteindelijk, dit herinnert ons eraan dat er veel onzekerheden zijn over de grootschalige structuur van de Melkweg, en we moeten naar de details kijken als we dat grotere geheel willen begrijpen, " zei een van de co-auteurs van de krant, Robert Benjamin, een astrofysicus aan de Universiteit van Wisconsin-Whitewater en een hoofdonderzoeker van het GLIMPSE-onderzoek. "Deze structuur is een klein stukje van de Melkweg, maar het zou ons iets belangrijks kunnen vertellen over de Melkweg als geheel."

De studie is gepubliceerd in Astronomie en astrofysica .