Năm 2013, Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã triển khai đài quan sát vũ trụ Gaia được chờ đợi từ lâu. Là một trong số ít các đài quan sát không gian thế hệ tiếp theo sẽ đi lên trước cuối thập kỷ này, sứ mệnh này đã dành vài năm qua để lập danh mục cho một tỷ vật thể thiên văn. Sử dụng dữ liệu này, các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn hy vọng sẽ tạo ra bản đồ 3D lớn nhất và chính xác nhất của Dải Ngân hà cho đến nay.
Mặc dù gần hết nhiệm vụ, phần lớn thông tin sớm nhất của nó vẫn mang lại kết quả. Ví dụ, bằng cách sử dụng công bố phát hành dữ liệu ban đầu của Mission, một nhóm các nhà vật lý thiên văn từ Đại học Toronto đã tính toán được tốc độ mà Mặt trời quay quanh Dải Ngân hà. Từ đó, lần đầu tiên họ có thể có được ước tính khoảng cách chính xác giữa Mặt trời của chúng ta và trung tâm của thiên hà.
Trong một thời gian, các nhà thiên văn học đã không chắc chắn chính xác là Hệ Mặt trời của chúng ta cách trung tâm thiên hà bao xa. Phần lớn điều này có liên quan đến thực tế là không thể xem trực tiếp, do sự kết hợp của các yếu tố (nghĩa là phối cảnh, kích thước của thiên hà của chúng ta và các rào cản về tầm nhìn). Kết quả là, kể từ năm 2000, các ước tính chính thức đã thay đổi trong khoảng từ 7,2 đến 8,8 kiloparsec (~ 23,483 đến 28,700 năm ánh sáng).
Vì lợi ích của nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu - được lãnh đạo bởi Jason Hunt, thành viên Dunlap tại Viện Thiên văn học & Vật lý thiên văn Dunlap tại Đại học Toronto - đã kết hợp phát hành ban đầu Gaia tựa với dữ liệu từ Thí nghiệm Vận tốc RAdial (RAVE). Khảo sát này, được thực hiện từ năm 2003 đến 2013 bởi Đài quan sát thiên văn Úc (AAO), đã đo các vị trí, khoảng cách, vận tốc hướng tâm và quang phổ của 500.000 ngôi sao.
Hơn 200.000 ngôi sao này cũng được Gaia quan sát và thông tin về chúng được đưa vào bản phát hành dữ liệu ban đầu. Như họ giải thích trong nghiên cứu của họ, đã được công bố trong Tạp chí Vật lý thiên văn vào tháng 11 năm 2016, họ đã sử dụng phương pháp này để kiểm tra tốc độ của những ngôi sao này quay quanh tâm thiên hà (so với Mặt trời) và trong quá trình phát hiện ra rằng có sự phân bố rõ ràng về vận tốc tương đối của chúng.
Nói tóm lại, Mặt trời của chúng ta di chuyển xung quanh trung tâm Dải Ngân hà với tốc độ 240 km / giây (149 dặm / giây), hoặc 864.000 km / giờ (536.865 dặm / giờ). Đương nhiên, một số trong số hơn 200.000 ứng cử viên đã di chuyển nhanh hơn hoặc chậm hơn. Nhưng đối với một số người, không có động lượng góc rõ ràng, mà họ cho rằng những ngôi sao này đang tán xạ trên quỹ đạo hỗn loạn, kiểu quầng sáng khi chúng đi qua hạt nhân Thiên hà.
Như Hunt đã giải thích trong thông cáo báo chí của Viện Dunlap:
Các ngôi sao có ngôi sao rất gần với động lượng góc bằng không sẽ lao về phía trung tâm Thiên hà nơi chúng sẽ bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các lực hấp dẫn cực độ có mặt ở đó. Điều này sẽ phân tán chúng thành các quỹ đạo hỗn loạn, đưa chúng vượt xa mặt phẳng Thiên hà và cách xa vùng lân cận Mặt trời bằng cách đo vận tốc mà các ngôi sao gần đó quay quanh Thiên hà của chúng ta đối với Mặt trời, chúng ta có thể quan sát thấy thiếu sao với một âm bản cụ thể vận tốc tương đối. Và bởi vì chúng ta biết mức giảm này tương ứng với 0 km / giây, nên nó cho chúng ta biết, chúng ta đang di chuyển nhanh như thế nào.
Bước tiếp theo là kết hợp thông tin này với các tính toán chuyển động thích hợp của Nhân Mã A * - lỗ đen siêu lớn được cho là trung tâm của thiên hà chúng ta. Sau khi điều chỉnh chuyển động của nó so với các vật thể nền, chúng có thể định hình một cách hiệu quả khoảng cách Trái đất từ trung tâm của thiên hà. Từ đó, họ đã rút ra khoảng cách ước tính từ 7.6 đến 8.2 kpc - khoảng từ 24.788 đến 26.745 năm ánh sáng.
Nghiên cứu này được xây dựng dựa trên công trình trước đây được thực hiện bởi các đồng tác giả của nghiên cứu - Giáo sư Ray Calberg, chủ tịch hiện tại của Khoa Thiên văn học & Vật lý thiên văn tại Đại học Toronto. Nhiều năm trước, ông và Giáo sư Kimmo Innanen thuộc Khoa Vật lý và Thiên văn học tại Đại học York đã thực hiện một nghiên cứu tương tự bằng cách sử dụng phép đo vận tốc xuyên tâm từ 400 ngôi sao Dải Ngân hà.
Nhưng bằng cách kết hợp dữ liệu từ đài thiên văn Gaia, nhóm UofT đã có thể có được một bộ dữ liệu toàn diện hơn nhiều và thu hẹp khoảng cách đến trung tâm thiên hà một lượng đáng kể. Và điều này chỉ dựa trên dữ liệu ban đầu được phát hành bởi nhiệm vụ Gaia. Nhìn về phía trước, Hunt dự đoán rằng việc phát hành dữ liệu tiếp theo sẽ cho phép nhóm của ông và các nhà thiên văn học khác tinh chỉnh các tính toán của họ hơn nữa.
Bản phát hành cuối cùng của Cẩu Gaia vào cuối năm 2017 sẽ cho phép chúng tôi tăng độ chính xác của phép đo vận tốc của Mặt trời lên trong khoảng một km / giây, theo ông, điều này sẽ làm tăng đáng kể độ chính xác của phép đo khoảng cách của chúng tôi từ Trung tâm thiên hà.
Khi nhiều kính viễn vọng và đài quan sát không gian thế hệ tiếp theo được triển khai, chúng ta có thể hy vọng chúng sẽ cung cấp cho chúng ta nhiều thông tin mới về Vũ trụ của chúng ta. Và từ điều này, chúng ta có thể hy vọng rằng các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn sẽ bắt đầu chiếu ánh sáng vào một số câu hỏi vũ trụ học chưa được giải quyết.
