Команда ученых из Италии и других стран, объединившись в международный коллектив под руководством экспертов Национального института астрофизики (INAF), провела наиболее точные на текущий момент измерения расстояний до самых внешних спиральных структур Млечного Пути. Полученные результаты демонстрируют, что некоторые из этих образований находятся приблизительно на десятую часть дальше, чем указывали предыдущие представления о строении нашей Галактики.

Основой для исследования послужила информация, полученная с помощью космических рентгеновских обсерваторий XMM-Newton (Европейского космического агентства) и Chandra. Вместо общепринятых подходов к определению расстояний астрономы применили метод анализа так называемых рентгеновских эхо – сигналов, возникающих в результате одних из самых сильных вспышек гамма-излучения, зафиксированных на сегодняшний день. Этот подход позволил непосредственно установить местоположение облаков межзвездной пыли, формирующих спиральные рукава нашей Галактики.

Определение конфигурации Млечного Пути представляет собой значительную трудность для астрономических исследований, поскольку наша Солнечная система расположена внутри галактического диска. Обилие звёздных систем, газа и межзвёздной пыли затрудняет возможность всестороннего обзора Галактики. Несмотря на то, что космическая миссия Gaia внесла существенный вклад в составление звездного каталога, определение координат наиболее удалённых спиральных рукавов оставалось сложной задачей.

Для решения этой проблемы группа во главе с Беатриче Вайя использовала редкое природное явление. Когда гамма-всплеск, произошедший в отдаленной галактике, проходит сквозь Млечный Путь, часть сопровождающего его рентгеновского излучения отражается от пылинок, расположенных внутри спиральных рукавов. Для космических телескопов это проявляется как расширяющиеся круги света – своеобразное «отзвук» мощного взрыва.

Ввиду того, что скорость расширения этих колец полностью зависит от конфигурации системы, ученые обладают возможностью с большой долей уверенности определить расстояние до облака пыли, породившего эхо. Данный подход не предполагает использования моделей вращения нашей Галактики, точность которых значительно падает на ее периферии.

Изучив данные о трех зарегистрированных гамма-всплесках в период с 2003 по 2022 год, специалисты вычислили расстояния до рукава Персея, Внешнего рукава и внешнего рукава Щит — Центавр. Выяснилось, что последние два расположены приблизительно на десять процентов дальше, чем предполагалось изначально. Для рукава Щит – Центавр, находящегося более чем в шестидесяти тысячах световых лет от Земли, удалось добиться точности измерений порядка одного процента — это наилучший показатель для столь удалённого участка Млечного Пути.

Вдобавок к этому, исследователи впервые смогли установить толщину слоя межзвездной пыли во внешнем рукаве, которая составила около 3500 световых лет. Этот вывод подтверждает, что наблюдения затронули не единое скопление пылевидных частиц, а всю структуру спиральной ветви.

Совмещение информации, полученной в ходе миссии Gaia, с недавними данными рентгеновской астрономии открывает возможность значительно повысить точность построения пространственного представления Млечного Пути. Это особенно важно для изучения его далёких регионов, наблюдение за которыми напрямую затруднено.

Авторы работы подчеркивают, что столь заметные гамма-всплески, пересекающие плоскость нашей Галактики, происходят крайне редко. Поэтому уже имеющиеся данные представляют собой особенно важный научный ресурс. В перспективе рентгеновские обсерватории нового поколения, например NewAthena, смогут использовать эту методику для большего числа объектов, что позволит более детально воссоздать строение Млечного Пути.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.