För många av oss kan det avslöja en rejäl överraskning att titta i spegeln och kliva på badrumsvågen strax efter semestern. Likaså har astronomer som tittar noga på Vintergatan funnit att vår galax är mer massiv än man tidigare trott. Högprecisionsmätningar av Vintergatan avslöjar att vår galax roterar cirka 100 000 miles per timme snabbare än tidigare förstått. Den ökningen i hastighet, sa Mark Reid från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ökar Vintergatans massa med 50 procent. Den större massan innebär i sin tur en större gravitationskraft som ökar sannolikheten för kollisioner med Andromedagalaxen eller mindre närliggande galaxer. Så även om vi är snabbare är vi också tyngre och mer benägna att utplånas. Besvikelse!
Forskarna använder National Science Foundations Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop för att göra om kartan över Vintergatan. Med hjälp av VLBA:s oöverträffade förmåga att göra extremt detaljerade bilder, genomför teamet ett långsiktigt program för att mäta avstånd och rörelser i vår galax. Vid American Astronomical Societys möte i Long Beach, Kalifornien, sa Reid att de använder trigonometrisk parallax för att göra mätningarna. 'Detta är exakt vad lantmätare använder på jorden för att mäta avstånd,' sa han. 'Och detta är guldstandard för mätning inom astronomi.'
Trigonometrisk parallax användes första gången 1838 för att mäta det första stjärnavståndet. Men med bättre teknik är noggrannheten nu cirka 10 000 gånger större.
Vårt solsystem ligger cirka 28 000 ljusår från Vintergatans centrum. På det avståndet, visar de nya observationerna, rör vi oss i cirka 600 000 miles per timme i vår galaktiska omloppsbana, upp från den tidigare uppskattningen på 500 000 miles per timme.
Forskarna observerade 19 regioner av produktiv stjärnbildning över galaxen. I områden inom dessa regioner förstärker gasmolekyler naturligt förekommande radioemission på samma sätt som lasrar förstärker ljusstrålar. Dessa områden, som kallas kosmiska masers, fungerar som ljusa landmärken för VLBA:s skarpa radiovision. Genom att observera dessa områden upprepade gånger när jorden befinner sig på motsatta sidor av sin omloppsbana runt solen, kan astronomerna mäta den lätta skenbara förskjutningen av objektets position mot bakgrunden av mer avlägsna objekt.
Astronomerna fann att deras direkta avståndsmätningar skilde sig från tidigare indirekta mätningar, ibland med så mycket som en faktor två. De stjärnbildande regionerna som hyser de kosmiska masarna 'definierar galaxens spiralarmar', förklarade Reid. Att mäta avstånden till dessa regioner ger alltså en måttstock för att kartlägga galaxens spiralstruktur.
De stjärnbildande områdena visas i de gröna och blå prickarna på bilden ovan. Vår sol (och vi!) är där den röda cirkeln finns.
VLBA kan fixera positioner på himlen så exakt att den faktiska rörelsen av objekten kan upptäckas när de kretsar runt Vintergatans centrum. Genom att lägga till mätningar av rörelse längs siktlinjen, bestämda från skiftningar i frekvensen av masarnas radioemission, kan astronomerna bestämma de fullständiga 3-dimensionella rörelserna i de stjärnbildande regionerna. Med hjälp av denna information rapporterade Reid att 'de flesta stjärnbildande regioner inte följer en cirkulär bana när de kretsar runt galaxen; istället ser vi att de rör sig långsammare än andra regioner och på elliptiska, inte cirkulära, banor.”
Forskarna tillskriver detta till vad de kallar spiraldensitetsvågchocker, som kan ta gas i en cirkulär bana, komprimera den för att bilda stjärnor och få den att gå in i en ny, elliptisk bana. Detta, förklarade de, hjälper till att förstärka spiralstrukturen.
Reid och hans kollegor hittade också andra överraskningar. Genom att mäta avstånden till flera regioner i en enda spiralarm kunde de beräkna armens vinkel. 'Dessa mätningar,' sa Reid, 'indikerar att vår galax förmodligen har fyra, inte två, spiralarmar av gas och damm som bildar stjärnor.' Nyligen genomförda undersökningar från NASA:s Spitzer Space Telescope tyder på att äldre stjärnor huvudsakligen finns i två spiralarmar, vilket väcker frågan om varför de äldre stjärnorna inte visas i alla armar. Att svara på den frågan, säger astronomerna, kommer att kräva fler mätningar och en djupare förståelse för hur galaxen fungerar.
Så nu när vi vet att vi är mer massiva, hur jämför vi oss med andra galaxer i vårt grannskap? 'I vår lokala grupp av galaxer ansågs Andromeda vara den dominerande storasystern', sa Reid vid konferensen, 'men vi är i princip lika stora i storlek och massa. Vi är inte enäggstvillingar, utan mer som tvillingar. Och det är troligt att de två galaxerna kommer att kollidera snabbare än vi trodde, men det beror på en mätning av rörelsen i sidled, vilket inte har gjorts ännu.'
VLBA är ett system med 10 radioteleskopantenner som sträcker sig från Hawaii till New England och Karibien. Den har den bästa upplösningsförmågan av alla astronomiska verktyg i världen. VLBA kan rutinmässigt producera bilder hundratals gånger mer detaljerade än de som produceras av rymdteleskopet Hubble. VLBA:s enorma upplösningsförmåga, lika med att kunna läsa en tidning i Los Angeles från New Yorks avstånd, är vad som tillåter astronomerna att göra exakta avståndsbestämningar.