Forskare har upptäckt ett tidigare okänt inslag i vår Vintergatans galax:En kontingent av unga stjärnor och stjärnbildande gasmoln sticker ut ur en av Vintergatans spiralarmar som en splitter som sticker ut från en träplanka. Stretching några 3, 000 ljusår, detta är den första större strukturen identifierad med en orientering så dramatiskt annorlunda än armens.

Astronomer har en grov uppfattning om storleken och formen på Vintergatans armar, men mycket är fortfarande okänt:De kan inte se hela strukturen i vår hemgalax eftersom jorden är inuti den. Det är som att stå mitt på Times Square och försöka rita en karta över ön Manhattan. Skulle du kunna mäta avstånd tillräckligt exakt för att veta om två byggnader låg i samma kvarter eller några gator från varandra? Och hur kunde du hoppas på att se hela vägen till toppen av ön med så många saker i vägen?

Att lära sig mer, författarna till den nya studien fokuserade på en närliggande del av en av galaxens armar, kallas Skytten Arm. Genom att använda NASA:s Spitzer Space Telescope innan det gick i pension i januari 2020, de sökte upp nyfödda stjärnor, inbäddat i gas- och stoftmolnen (kallade nebulosor) där de bildas. Spitzer upptäcker infrarött ljus som kan penetrera dessa moln, medan synligt ljus (det vänliga mänskliga ögonen kan se) är blockerat.

Unga stjärnor och nebulosor tros vara i linje med formen på armarna de vistas i. För att få en 3D-vy av armsegmentet, forskarna använde den senaste informationen från ESA (European Space Agency) Gaia-uppdrag för att mäta de exakta avstånden till stjärnorna. De kombinerade uppgifterna visade att den långa, tunn struktur förknippad med Skytten Arm är gjord av unga stjärnor som rör sig med nästan samma hastighet och i samma riktning genom rymden.

"En nyckelegenskap hos spiralarmar är hur hårt de slingrar sig runt en galax, sa Michael Kuhn, en astrofysiker vid Caltech och huvudförfattare till den nya artikeln. Denna egenskap mäts av armens stigningsvinkel. En cirkel har en stigningsvinkel på 0 grader, och när spiralen blir mer öppen, stigningsvinkeln ökar. "De flesta modeller av Vintergatan tyder på att Skyttens arm bildar en spiral som har en stigningsvinkel på cirka 12 grader, men strukturen vi undersökte sticker verkligen ut i en vinkel på nästan 60 grader."

Liknande strukturer – ibland kallade sporrar eller fjädrar – finns vanligtvis utanför armarna på andra spiralgalaxer. I decennier har forskare undrat om vår Vintergatans spiralarmar också är prickade med dessa strukturer eller om de är relativt släta.

Mätning av Vintergatan

Den nyupptäckta funktionen innehåller fyra nebulosor kända för sin hisnande skönhet:Örnnebulosan (som innehåller skapelsens pelare), Omega-nebulosan, Trifidnebulosan, och lagunnebulosan. På 1950-talet ett team av astronomer gjorde grova avståndsmätningar till några av stjärnorna i dessa nebulosor och kunde sluta sig till existensen av Skyttens arm. Deras arbete gav några av de första bevisen på vår galax spiralstruktur.

"Avstånd är bland de svåraste sakerna att mäta inom astronomi, " sa medförfattaren Alberto Krone-Martins, en astrofysiker och föreläsare i informatik vid University of California, Irvine och en medlem av Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). "Det är bara det senaste, direkta avståndsmätningar från Gaia som gör den här nya strukturens geometri så uppenbar."

I den nya studien, forskare förlitade sig också på en katalog med mer än hundra tusen nyfödda stjärnor som upptäcktes av Spitzer i en undersökning av galaxen som kallas Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

"När vi sätter ihop Gaia- och Spitzers data och till slut ser detta detaljerat, tredimensionell karta, vi kan se att det finns en hel del komplexitet i den här regionen som bara inte har varit uppenbar tidigare, sa Kuhn.

Astronomer förstår ännu inte helt vad som får spiralarmar att bildas i galaxer som vår. Även om vi inte kan se Vintergatans fullständiga struktur, förmågan att mäta enskilda stjärnors rörelse är användbar för att förstå detta fenomen:Stjärnorna i den nyupptäckta strukturen har troligen bildats ungefär samtidigt, i samma allmänna område, och var unikt påverkade av krafterna som verkar i galaxen, inklusive gravitation och skjuvning på grund av galaxens rotation.

"I sista hand, detta är en påminnelse om att det finns många osäkerheter om Vintergatans storskaliga struktur, och vi måste titta på detaljerna om vi vill förstå den större bilden, sa en av tidningens medförfattare, Robert Benjamin, en astrofysiker vid University of Wisconsin-Whitewater och en huvudutredare på GLIMPSE-undersökningen. "Denna struktur är en liten bit av Vintergatan, men det kan berätta något viktigt om Galaxy som helhet."

Studien publicerades i Astronomi &Astrofysik .