בשנת 2013 פרסה סוכנות החלל האירופית את מצפה החלל גאיה המיוחל. כאחד מקומץ מצפה הכוכבים מהדור הבא שיעלה לפני סוף העשור, משימה זו הקדישה את השנים האחרונות לקטלוג של למעלה ממיליארד חפצים אסטרונומיים. בעזרת נתונים אלה, אסטרונומים ואסטרופיסיקאים מקווים ליצור את המפה התלת-ממדית הגדולה והמדויקת ביותר של שביל החלב עד כה.
למרות שזה כמעט עד סוף המשימה שלו, חלק גדול מהמידע המוקדם ביותר עדיין נושא פרי. לדוגמה, באמצעות שחרור הנתונים הראשוני של המשימה הצליח צוות אסטרופיסיקאים מאוניברסיטת טורונטו לחשב את המהירות בה השמש מקיפה את שביל החלב. מכאן הם הצליחו להשיג הערכת מרחק מדויקת בין השמש שלנו למרכז הגלקסיה לראשונה.
במשך זמן מה, אסטרונומים לא היו בטוחים בדיוק עד כמה רחוק מערכת השמש שלנו ממרכז הגלקסיה שלנו. חלק גדול מכך קשור לעובדה שאי אפשר לראות אותה ישירות, בשל שילוב של גורמים (כלומר נקודת מבט, גודל הגלקסיה שלנו ומחסומי הראות). כתוצאה מכך, מאז שנת 2000 האומדנים הרשמיים השתנו בין 7.2 ל -8.8 קילופארסק (23,483 עד 28,700 שנות אור).
לצורך המחקר הצוות - אותו הובל על ידי ג'ייסון האנט, עמיתו של דנלאפ במכון דונלאפ לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה באוניברסיטת טורונטו - שילב את הגרסא הראשונית של גאיה עם נתונים מהניסוי RAdial Velocity (RAVE). סקר זה, שנערך בין השנים 2003-2013 על ידי המצפה האסטרונומי האוסטרלי (AAO), נמדד את המיקומים, המרחקים, המהירות הרדיאלית והספקטרום של 500,000 כוכבים.
מעל 200,000 כוכבים אלה נצפו גם על ידי גאיה ומידע עליהם נכלל בפרסום הנתונים הראשוני שלו. כפי שהם מסבירים במחקרם שפורסם ב- כתב העת למכתבים אסטרופיסיים בנובמבר 2016 הם השתמשו בזה כדי לבחון את המהירות שבה כוכבים אלו מקיפים את מרכז הגלקסיה (יחסית לשמש), ובמהלך התהליך גילו כי קיימת התפלגות לכאורה במהירות המהירה יחסית שלהם.
בקיצור, השמש שלנו נעה סביב מרכז שביל החלב במהירות של 240 קמ"ש, או 864,000 קמ"ש (536,865 קמ"ש). באופן טבעי, חלק מיותר מ -200,000 המועמדים התקדמו מהר יותר או לאט יותר. אך עבור חלקם לא היה שום תנופה זוויתית ניכרת, אותה הם ייחסו לכוכבים הללו שמתפזרים על "מסלולי כאו, סוג הילה כאשר הם עוברים דרך הגרעין הגלקטי".
כפי שהאנט הסביר בהודעה לעיתונות של מכון דאנלאפ:
"כוכבים עם מומנטום זוויתי קרוב מאוד לאפס היו צוללים לכיוון המרכז הגלקטי ושם הם יושפעו חזק מכוחות הכבידה הקיצוניים הקיימים במקום. זה היה מפזר אותם למסלולי כאוטית המביאים אותם הרחק מעל המטוס הגלקטי והרחק משכונת השמש ... על ידי מדידת המהירות בה מסתובבים כוכבים סמוכים סביב הגלקסיה שלנו ביחס לשמש, אנו יכולים לראות מחסור בכוכבים עם שלילי ספציפי מהירות יחסית. ומכיוון שאנחנו יודעים שהטבילה הזו תואמת 0 קמ"ש, היא אומרת לנו בתורם כמה מהר אנחנו עוברים. "
השלב הבא היה לשלב מידע זה עם חישובי תנועה נאותים של מזל קשת A * - החור השחור העל-מאסיבי האמין במרכז הגלקסיה שלנו. לאחר שתיקנו את תנועתו ביחס לאובייקטים ברקע הם הצליחו למשול בצורה אפקטיבית את מרחק כדור הארץ ממרכז הגלקסיה. מכאן, הם גזרו מרחק אומדן מעודן של 7.6 עד 8.2 קמ"ש - מה שמסתכם בכ- 24,788 עד 26,745 שנות אור.
מחקר זה מתבסס על עבודה קודמת שערכו מחברי המחקר - פרופ 'ריי קלברג, יו"ר המחלקה לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה באוניברסיטת טורונטו. לפני שנים הוא ופרופ 'קימו איננן, מהמחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת יורק, ערכו מחקר דומה באמצעות מדידת מהירות רדיאלית מכ -400 מכוכבי שביל החלב.
אולם על ידי שילוב נתונים ממצפה הכוכבים גאיה, צוות UofT הצליח להשיג מערך נתונים הרבה יותר מקיף ולצמצם את המרחק למרכז הגלקטי בכמות משמעותית. וזה התבסס רק על הנתונים הראשוניים שפרסמה משימת גאיה. במבט קדימה, האנט צופה כי שחרור נתונים נוסף יאפשר לצוותו ולאסטרונומים אחרים לחדד עוד יותר את חישוביהם.
"השחרור הסופי של גאיה בסוף 2017 אמור לאפשר לנו להגדיל את הדיוק של מדידת מהירות השמש שלנו לכקילומטר / שנייה," אשר בתורו יגדיל משמעותית את הדיוק של המדידה שלנו על המרחק שלנו מה המרכז הגלקטי. "
ככל שפרוסים יותר טלסקופי חלל ומצפה כוכבים מהדור הבא, אנו יכולים לצפות מהם שיספקו לנו שפע של מידע חדש על היקום שלנו. ומכאן ניתן לצפות כי אסטרונומים ואסטרופיסיקאים יתחילו להאיר את האור על מספר שאלות קוסמולוגיות לא פתורות.
