20 augustus 2017

De zons positie in de Melkweg preciezer dan ooit gemeten

De structuur van de Melkweg zoals deze nu bekend is. De Melkweg is een spiraalstelsel met een centrale balk. De diameter van de zichtbare schijf bedraagt zo’n 120.000 lichtjaar. Klik voor een grotere versie.

Een Japans team van astronomen heeft de positie van de zon in de Melkweg heel precies gemeten. Hieruit blijkt dat afstand tussen de zon en het centrum van de Melkweg 26.100 lichtjaar bedraagt en dat de zon met een snelheid van 240 km/s rondom het galactische centrum draait. Voorgaande schattingen gingen uit van een snelheid van 220 km/s. Deze hogere snelheid kan alleen verklaard worden als de massa van de Melkweg 20% hoger is dan gedacht.

Hoe ziet ons melkwegstelsel eruit? Hoe groot? Hoe zwaar? Welke vorm? We weten dat de Melkweg een spiraalstelsel is, maar precieze metingen van de grootte, vorm en rotatiesnelheid zijn bijzonder lastig. Dat komt met name doordat we de Melkweg niet van buitenaf kunnen zien – de zon bevindt zich immers in de Melkweg. Je kunt het vergelijken met muizen in een doolhof – een enkele muis kan nooit het volledige plaatje zien.

Hoe kunnen we de afstand tot een object dan meten? De enige manier om dit met zekerheid te doen, is door gebruik te maken van trigonometrische parallax. Dat is een hele mond vol, maar wat houdt het precies in? Wel, naarmate de aarde rond de zon draait, zal de positie van een object in de hemel langzaam meeveranderen. Het verschil in positie is dan de parallax. Dit verschil is echter heel klein: zelfs bij Alpha Centauri, de dichtstbijzijnde ster vanaf de zon, bedraagt dit verschil hoogstens een arcseconde. Dat betekent dat deze methode onpraktisch wordt bij afstanden van meer dan 1000 lichtjaar. Aangezien het galactische centrum veel verder weg staat, kan de trigonometrische parallax niet zomaar gebruikt worden om de afstand tot het centrum te meten. Bij een object op deze afstand is het verschil in positie simpelweg te klein.

Hoe hebben de Japanners het dan geflikt? Wel, door gebruik te maken van een methode dat Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt genoemd. Hierbij worden meerdere telescopen, op grote afstand van elkaar, aan elkaar ‘gekoppeld’. Dit resulteert in een virtuele telescoop met een diameter die gelijk is aan de maximale afstand tussen twee van deze gekoppelde telescopen. Het gevolg is een oplossend vermogen dat hoog genoeg is om de parallax van vergelegen objecten te meten.

In dit geval is gebruik gemaakt van een netwerk van 20-meter radiotelescopen, die op verschillende plaatsen in Japan zijn opgesteld. Dit netwerk wordt VERA genoemd (VLBI Exploration of Radio Astronomy) en is in 2002 voltooid. De maximale afstand tussen twee van deze telescopen bedraagt 2300 kilometer. Dat betekent dat het koppelen van al deze radiotelescopen leidt tot een virtuele telescoop met een diameter van 2300 kilometer – dat is zo groot als heel Japan!

Men heeft vervolgens VERA gebruikt om de parallax te meten van (en dus de afstand tot) 52 radio-objecten (zogenaamde masers) in de Melkweg. Hiermee heeft men inzicht gekregen in de 3d-structuur van de Melkweg. Als gevolg heeft men de exacte positie van de zon in de Melkweg preciezer gemeten dan ooit. Hieruit blijkt dat de afstand tussen de zon en het galactische centrum 26.100 lichtjaar bedraagt, en dat de zon met een snelheid van 240 km/s rondom dit centrum draait.

Zoals gezegd is de waarde van de rotatiesnelheid hoger dan de waarde van 220 km/s die uit eerder onderzoek is verkregen. Deze hogere rotatiesnelheid betekent dat de manier waarop materie in de Melkweg is verdeeld (de massa-distributie) anders moet zijn dan gedacht. De afstand van 26.100 lichtjaar laat weinig verschil zien met dat van eerdere metingen. Toch is het belangrijk om te beseffen dan de meting die door VERA is verricht preciezer is dan ooit.

Uit de metingen blijkt verder dat de galactische rotatiesnelheid niet alleen bij de zon 240 km/s bedraagt, maar bij

Reacties

  1. Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

    Eeeeh….shit. Het moet “zons” zijn, niet “zon’s”. Als ik het nu wijzig, wijzigt ook de url. Dan kloppen de links die naar het artikel verwijzen (zoals nujij) niet meer. Arie, suggesties?

  2. Gelukt. Die titel kan je sowieso altijd veranderen, als je die permalink-balk onder de titel maar hetzelfde laat. Eh… geloof ik tenminste. 😉 En in die permalinks worden leestekens als ‘ altijd weggelaten, dus voor de permalink heeft deze verandering helemaal geen betekenis. Ik moet trouwens zeggen dat ik de “zon’s positie” niet eens zo gek vond. “De zon z’n positie” eigenlijk.

Laat wat van je horen

*