Galaktyczne halo Drogi Mlecznej ma kształt zeppelina. To skutek kosmicznej katastrofy sprzed 7 mld lat

W tym artykule:

1. Galaktykę otaczają gwiazdy układające się w kształt piłki do rugby
2. Gwiezdna otoczka Galaktyki jest rozproszona
3. Nowe badanie połączyło dwa zestawy danych
4. Badania kształtu Galaktyki mają związek z ciemną materią
5. Komentarz polskiej naukowczyni

Gwiezdne halo Drogi Mlecznej jest widoczną częścią tego, co szerzej określa się mianem halo galaktycznego. Jest ono zdominowane przez niewidzialną ciemną materię, której obecność można zmierzyć poprzez odziaływania grawitacyjne. Każda galaktyka ma swoje własne halo ciemnej materii. Aureola ta służy jako rodzaj rusztowania, na którym zawieszona jest materia widzialna.

Z kolei widzialna materia tworzy gwiazdy i inne obserwowalne struktury. Badania gwiezdnego halo mogą nam pomóc zrozumieć, w jaki sposób powstają i oddziałują na siebie galaktyki, a także pomogą pojąć naturę ciemnej materii.

Galaktykę otaczają gwiazdy układające się w kształt piłki do rugby

– Kształt halo gwiazdowego jest bardzo podstawowym parametrem, który właśnie zmierzyliśmy z większą dokładnością niż było to kiedykolwiek możliwe – mówi główny autor badania, Jiwon „Jesse” Han, doktorant w Centrum Astrofizyki Uniwersytetu Harvarda i Instytutu Smithsonian (CfA). – Istnieje wiele ważnych implikacji tego, że gwiezdne halo nie jest sferyczne, ale zamiast tego ma kształt piłki do rugby lub zeppelina – dodaje.

Znaleziono galaktyki karłowate, które najprawdopodobniej nie zawierają ciemnej materii. „To ma ogromne znaczenie dla fizyki”

Naukowcy odkryli galaktyki karłowate, w których nie ma ciemnej materii. Są zniekształcone, a ich istnienia nie da się wyjaśnić z pomocą standardowego modelu kosmologicznego.

Poznanie kształtu gwiezdnego halo Drogi Mlecznej od dawna stanowi wyzwanie dla astrofizyków z tego prostego powodu, że jesteśmy w nim osadzeni. Gwiezdne halo rozciąga się kilkaset tysięcy lat świetlnych powyżej i poniżej wypełnionej gwiazdami płaszczyzny Galaktyki, gdzie znajduje się nasz Układ Słoneczny. Wyniki tych pomiarów zostały właśnie opublikowane w czasopiśmie naukowym „The Astronomical Journal”.

Gwiezdna otoczka Galaktyki jest rozproszona

– Przez dziesięciolecia ogólne założenie było takie, że gwiezdne halo jest mniej lub bardziej sferyczne. A także izotropowe, czyli takie samo w każdym kierunku – dodaje współautor badania Charlie Conroy, profesor astronomii na Uniwersytecie Harvarda i w Centrum Astrofizyki.– Teraz wiemy, że podręcznikowy obraz naszej Galaktyki osadzonej w sferycznej bańce gwiazd musi zostać odrzucony.

Gwiezdne halo naszej Galaktyki okazało się dość rozproszone. Zdaniem badaczy zawiera tylko około jednego procenta masy wszystkich gwiazd Galaktyki. Jednak z biegiem czasu astronomom udało się zidentyfikować wiele tysięcy gwiazd w obrębie halo. Można je odróżnić od innych gwiazd Drogi Mlecznej dzięki charakterystycznemu składowi chemicznemu, a także odległości i ruchowi na niebie.

Właśnie to uświadomiło badaczom, że gwiezdne halo nie jest równomiernie rozmieszczone. Od tego czasu celem było zbadanie wzorów gęstości gwiazd, aby wyjaśnić ostatecznie pochodzenie tej struktury.

Nowe badanie połączyło dwa zestawy danych

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców i współpracowników z CfA wykorzystuje dwa główne zestawy danych zebrane w ostatnich latach. Pierwszy zestaw pochodzi z obserwatorium kosmicznego Gaia, rewolucyjnej misji kosmicznej Europejskiej Agencji Kosmicznej. Dane zebrane dzięki Gai stanowią kompilację najbardziej precyzyjnych pomiarów pozycji, ruchów i odległości milionów gwiazd w Drodze Mlecznej, w tym niektórych pobliskich gwiazd halo.

Drugi zestaw danych pochodzi z H3 (Hectochelle in the Halo at High Resolution). To naziemny przegląd przeprowadzony przez Whipple Observatory w Arizonie, tworzony dzięki współpracy między CfA i University of Arizona. H3 zebrała szczegółowe obserwacje dziesiątek tysięcy gwiazd z halo zbyt odległego, aby Gaia mogła je ocenić.

Dzięki połączeniu tych danych, udało się utworzyć nowy model gwiezdnego halo Drogi Mlecznej. Zgodnie z nim, powstało ono, gdy 7–10 miliardów lat temu samotna galaktyka karłowata zderzyła się ze znacznie większą galaktyką Drogi Mlecznej. W wyniku zderzenia galaktyka karłowata została rozerwana, a wchodzące w jej skład gwiazdy rozproszone w halo. Taka historia pochodzenia wyjaśnia też odmienność gwiazd halo od tych należących do Drogi Mlecznej.

Badania kształtu Galaktyki mają związek z ciemną materią

– Nachylone halo gwiazdowe sugeruje, że halo ciemnej materii jest również nachylone – mówi prof. Conroy. – Nachylenie halo ciemnej materii może mieć znaczące konsekwencje dla naszej zdolności do wykrywania cząstek ciemnej materii w laboratoriach na Ziemi.

Ciemna energia istnieje? We Włoszech prawdopodobnie zaobserwowano tajemnicze zjawisko

W laboratorium półtora kilometra pod powierzchnią Ziemi zaobserwowano tajemnicze zjawisko. Wszystko sugerowało, że to ciemna energia... Nie, to nie jest początek nowej powieści sensacyjnej, ...

Uczony nawiązuje do wielu eksperymentów z detektorami ciemnej materii, które są obecnie prowadzone lub dopiero planowane. Detektory te mogą zwiększyć swoje szanse na uchwycenie interakcji z ciemną materią, jeśli astrofizycy będą mogli ocenić, gdzie substancja jest bardziej skoncentrowana, z galaktycznego punktu widzenia. Gdy Ziemia porusza się przez Drogę Mleczną, okresowo napotyka te obszary gęstych i szybszych cząstek ciemnej materii, zwiększając szanse na ich wykrycie w detektorach.

Komentarz polskiej naukowczyni

O komentarz poprosiliśmy dr Milenę Ratajczak z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

– Kształt poszczególnych części składowych Drogi Mlecznej wciąż pozostaje dyskusyjny. Wynika to z faktu, że naszą Galaktykę badamy z jej wnętrza, bez możliwości wydostania się poza jej granice. Dzięki wykorzystaniu przeglądów nieba wykonywanych za pomocą teleskopów naziemnych oraz danych z kosmicznego obserwatorium Gaia skanującego całe niebo, możliwe jest określenie składu chemicznego, położenia i ruchu tysięcy gwiazd, co pozwala na wysnucie wniosków na temat struktury widocznych obiektów w naszej Galaktyce – wyjaśnia dr Ratajczak.

– Natomiast ich położenie i ruch są pochodną zarówno rozkładu ciemnej materii, jak i burzliwej historii Drogi Mlecznej. Badania takie, jak to prezentowane przez grupę z CfT pozwalają nie tylko na spoglądanie w przeszłość, ale też i na badanie tego, co jest niewidoczne – dodaje uczona.

Źródło: Centrum Astrofizyki Uniwersytetu Harvarda i Instytutu Smithsonian.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.