Astronomowie
odkryli nieznaną strukturę w jednym z ramion spiralnych Drogi Mlecznej
Astronomowie dostrzegli w jednym
z ramion spiralnych Drogi Mlecznej wystającą strukturę rozciągającą się na
około trzy tysiące lat świetlnych, jak drzazga wystająca z drewnianej deski. To
pierwsza duża struktura zidentyfikowana w naszej galaktyce z orientacją tak
różną od ramienia galaktyki. Uczeni nie wiedzą, czym jest ta struktura i jak
mogła powstać.
Droga Mleczna to całkiem spora galaktyka.
Ma średnicę około 100 tys. lat świetlnych i jest gruba na około 1000 lat
świetlnych. Znane są cztery główne ramiona galaktyki: Ramię Strzelca, Ramię
Węgielnicy, Ramię Perseusza i Ramię Krzyża. Astronomowie mają przybliżone
pojęcie o rozmiarze i kształcie ramion Drogi Mlecznej, jednak wiele rzeczy
pozostaje nieznanych. Uczeni nie mogą zobaczyć pełnej struktury naszej
macierzystej galaktyki, ponieważ położenie naszego Układu Słonecznego wewnątrz
dysku galaktycznego utrudnia badania.
Galaktyki spiralne widoczne z
Ziemi ujawniają swoje struktury często z wyjątkową szczegółowością. Od prawie
60 lat wiemy, że nasza galaktyka ma podobną formę. Niestety, znajdujemy się
wewnątrz jej struktury, co sprawia, że dużo cech galaktyki jest przesłonięte
przez chmury pyłu, co utrudnia dokładne ustalenie położenia ramion spiralnych
Drogi Mlecznej. Większość obiektów w naszej galaktyce nie nadaje się do
precyzyjnych pomiarów odległości za pomocą instrumentów naziemnych, co sprawia,
że próby odwzorowania sposobu, w jaki ramiona
galaktyki wiją się wokół niej, są niedokładne.
Inne galaktyki spiralne często
mają podstruktury, ale do tej pory nikt nie wiedział, czy podobne istnieją w
naszej galaktyce. Prawdopodobnie jedna z nich została właśnie zidentyfikowana w
Ramieniu Strzelca Drogi Mlecznej. Astronomowie dostrzegli w nim strukturę
przecinającą ramię prostopadle i rozciągającą się na około trzy tys. lat
świetlnych. Wyniki ich badań ukazały się na łamach pisma „Astronomy and
Astrophysics” (DOI: 10.1051/0004-6361/202141198).
„Drzazga”
wystająca z ramienia Strzelca
Korzystając z Kosmicznego
Teleskopu Spitzera uczeni szukali nowo powstałych gwiazd, ukrytych w
obłokach gazu i pyłu zwanych mgławicami. Teleskop prowadzi obserwacje kosmosu w
zakresie promieniowania podczerwonego, które może przenikać przez te chmury,
podczas gdy światło widzialne jest blokowane.
Uważa się, że młode gwiazdy i
mgławice ściśle dopasowują się do kształtu ramion, w których się znajdują. Do
uzyskania trójwymiarowego widoku badanego segmentu ramienia, naukowcy
wykorzystali najnowsze dane z misji Gaia Europejskiej Agencji
Kosmicznej, aby ustalić odległości do gwiazd. Połączone dane pokazały, że z
Ramienia Strzelca Drogi Mlecznej wystaje dziwna struktura. Długa na około trzy
tys. lat świetlnych, cienka wypukłość składa się z młodych gwiazd i obłoków
gwiazdotwórczych poruszających się w przestrzeni z prawie taką samą prędkością
i w tym samym kierunku.
- Kluczową właściwością ramion spiralnych jest
to, jak ciasno owijają się wokół galaktyki – powiedział Michael Kuhn, astrofizyk z Caltech i
główny autor nowej publikacji. Ta cecha jest mierzona kątem nachylenia
ramienia. - Większość
modeli Drogi Mlecznej sugeruje, że Ramię Strzelca tworzy spiralę o kącie
nachylenia około 12 stopni, ale zbadana przez nas struktura naprawdę się
wyróżnia, bo znajduje się pod kątem prawie 60 stopni – dodał.
- Ta
struktura jest małym fragmentem Drogi Mlecznej, ale może nam powiedzieć coś
istotnego o całej galaktyce – powiedział współautor badania Robert Benjamin, astrofizyk z University
of Wisconsin-Whitewater. -
Ostatecznie jest to przypomnienie, że niewiele wiemy o wielkoskalowej
strukturze Drogi Mlecznej i musimy przyjrzeć się szczegółom, jeśli chcemy
zrozumieć szerszy obraz – dodał.
Trudności
z pomiarami
Nowo odkryta cecha zawiera cztery
mgławice znane ze swojego zapierającego dech w piersiach piękna: Mgławicę Orła
(która zawiera Filary Stworzenia), Mgławicę Omega, Mgławicę Trójlistną
Koniczynę i Mgławicę Laguna. W latach pięćdziesiątych zespół astronomów wykonał
przybliżone pomiary odległości do niektórych gwiazd w tych mgławicach. Ich
praca dostarczyła jednych z pierwszych dowodów na spiralną strukturę naszej
galaktyki.
Struktura ta znajduje się około 4000
lat świetlnych od Ziemi. Pomimo tysięcy obserwacji znajdujących się tam mgławic
astronomowie nie mieli pojęcia, że coś jest nie tak z tym obszarem, dopóki nie porównali
danych z dwóch ostatnich przeglądów
gwiazd.
- Odległości należą do najtrudniejszych do zmierzenia w
astronomii – powiedział współautor badań Alberto Krone-Martins z Caltech. - Tylko ostatnie, bezpośrednie pomiary
odległości wykonane przez obserwatorium Gaia
sprawiają, że geometria tej nowej struktury jest tak oczywista -
dodał.
W nowym badaniu naukowcy opierali
się również na katalogu ponad stu tysięcy nowo powstałych gwiazd odkrytych
przez Kosmiczny Teleskop Spitzera w przeglądzie galaktyki zwanym Galactic
Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE). - Kiedy połączymy dane Gai i Spitzera i
wreszcie zobaczymy tę szczegółową, trójwymiarową mapę, widzimy, że w tym
regionie jest sporo złożoności, które po prostu nie były wcześniej widoczne –
powiedział Kuhn.
Astronomowie nie rozumieją
jeszcze w pełni, co powoduje powstawanie struktur wystających ramion spiralnych
w galaktykach takich jak nasza. Mimo że nie możemy zobaczyć pełnej struktury
Drogi Mlecznej, możliwość pomiaru ruchu poszczególnych gwiazd jest przydatna do
zrozumienia tego zjawiska. Gwiazdy w nowo odkrytej strukturze prawdopodobnie
powstały mniej więcej w tym samym czasie, na tym samym ogólnym obszarze i były
pod wpływem sił działających w galaktyce.
Moje 3 grosze
Myślę, że rozwiązanie tej zagadki nie jest znowu
takie trudne. Chodzi o to, że nasza Galaktyka stanowi lokalne
potężne centrum grawitacji, które ściąga z najbliższej okolicy mniejsze obiekty jej towarzyszące – są to tzw. galaktyki karłowate, które
są jej satelitami – do czasu, w którym zderzają się z
Galaktyką. To jest zjawisko normalne i nie ma
czemu się dziwić. Wydaje mi się, że widzimy ostatnią fazę takiego właśnie zderzenia. NB, rezultatem takiej
właśnie kolizji powinny być całe „żłobki” młodych gwiazd powstałych ze
zderzenia obłoków gazowych i pyłowych tych galaktyk, co właśnie zaobserwowano – quod erat
demonstrandum… Nie zapominajmy, że za ok. 5 mld lat Galaktyka zderzy się z galaktyką M-31 w Andromedzie tworząc z nią twór zwany
Mlekomedą. Wtedy też zaobserwujemy wspaniały rozbłysk
nowoutworzonych gwiazd z obłoków gazowo-pyłowych obu galaktyk.
Źródło: California Institute of
Technology/ Jet Propulsion Laboratory, fot. NASA/JPL-Caltech
