Dane z satelity Gaia ujawniły intrygujące dowody na to, że najbliższa Słońcu gromada gwiazd jest zaburzona przez grawitacyjne oddziaływanie masywnej, lecz niewidocznej struktury w naszej galaktyce.
Jeżeli jest to prawda, może dostarczyć dowodów na istnienie podejrzanej populacji „podhalo ciemnej materii”. Uważa się, że te niewidoczne obłoki cząstek to pozostałość po uformowaniu się Drogi Mlecznej i są obecnie rozsiane po całej galaktyce, tworząc niewidzialną podstrukturę, która wywiera zauważalny wpływ grawitacyjny na wszystko, co znajdzie się zbyt blisko niej.
Pracownik naukowy ESA Tereza Jerabkova i jej współpracownicy z ESA i ESO dokonali tego odkrycia podczas badania sposobu, w jaki pobliska gromada gwiazd wtapia się w ogólne tło gwiazd w naszej galaktyce. Odkrycie to zostało dokonane na podstawie trzeciej publikacji danych z Gaia (EDR3 – Gaia’s Early third Data Release) oraz danych z drugiej publikacji.
Zespół wybrał gromadę Hiady jako swój cel, ponieważ jest to najbliższa Słońcu gromada gwiazd. Znajduje się ona w odległości nieco ponad 153 lat świetlnych i jest dobrze widoczna dla obserwatorów nieba zarówno na półkuli północnej, jak i południowej, jako rzucający się w oczy kształt litery „V” złożony z jasnych gwiazd, który wyznacza głowę Byka w konstelacji o tej samej nazwie. Poza łatwo widocznymi jasnymi gwiazdami, teleskopy pokazują sto lub więcej słabszych, które znajdują się w sferycznym obszarze przestrzeni, o średnicy około 60 lat świetlnych.
Gromada gwiazd w naturalny sposób traci gwiazdy, ponieważ poruszając się w obrębie gromady, przyciągają się one do siebie pod wpływem grawitacji. Ta ciągła szarpanina nieznacznie zmienia prędkości gwiazd, przesuwając niektóre z nich na krawędzie gromady. Stamtąd gwiazdy mogą zostać wymiecione przez grawitacyjne przyciąganie galaktyki, tworząc dwa długie ogony.
Jeden ogon podąża za gromadą gwiazd, drugi wysuwa się przed nią. Są one znane jako ogony pływowe i były szeroko badane w zderzających się galaktykach, ale do teraz nikt nie obserwował takich pochodzących z pobliskiej gromady gwiazd.
Kluczem do wykrycia ogonów jest zauważenie, które gwiazdy na niebie poruszają się w podobny sposób jak gromada gwiazd. Gaia ułatwiła to zadanie, ponieważ precyzyjnie mierzy odległość i ruch ponad miliarda gwiazd w naszej galaktyce. A są to dwie najważniejsze wielkości, których potrzebujemy do poszukiwania ogonów pływowych z gromad w Drodze Mlecznej.
Poprzednie próby innych zespołów zakończyły się jedynie ograniczonym sukcesem, ponieważ badacze szukali jedynie gwiazd, które ściśle odpowiadały ruchowi gromady. Wykluczyło to członków, którzy opuścili gromadę wcześniej w jej 600-700 milionowej historii i dlatego podróżują teraz po innych orbitach.
Aby zrozumieć, jakiego okresu orbit należy szukać, Tereza skonstruowała model komputerowy, który symulował różne perturbacje, jakie uciekające gwiazdy w gromadach mogą odczuwać podczas setek milionów lat spędzonych w przestrzeni kosmicznej. Dopiero po uruchomieniu tego kodu, a następnie porównaniu symulacji z rzeczywistymi danymi, ujawniono prawdziwy zasięg ogonów pływowych Hiad. Tereza i jej współpracownicy znaleźli tysiące byłych członków wśród danych z Gaia. Gwiazdy te rozciągają się teraz na tysiące lat świetlnych w poprzek galaktyki i dwóch ogonach pływowych.
Jednak prawdziwą niespodzianką był fakt, że w ogonie pływowym zdawało się brakować gwiazd. Wskazuje to, że dzieje się coś bardziej brutalnego niż delikatne „rozpuszczanie się” gromady gwiazd.
Przeprowadzając ponowne symulacje, Tereza wykazała, że dane mogłyby zostać odtworzone, gdyby ogon zderzył się z obłokiem materii zawierającym około 10 mln mas Słońca. Musiało dojść do bliskiej interakcji z tym naprawdę masywnym obłokiem, a Hiady zostały po prostu rozbite – mówi.
Ale co to za obłok może być? Nie ma żadnych obserwacji tak masywnego obłoku gazu lub gromady gwiazd w pobliżu. Jeżeli nawet podczas przyszłych poszukiwań nie zostanie wykryta żadna widoczna struktura, Tereza sugeruje, że obiekt ten może być podhalo ciemnej materii. Są to naturalnie występujące skupiska ciemnej materii, które, jak się uważa, pomagają w kształtowaniu galaktyk podczas ich procesu formowania się. Nowa praca pokazuje, jak Gaia pomaga astronomom w tworzeniu map tej niewidocznej struktury ciemnej materii w Galaktyce.
Dzięki Gai sposób, w jaki postrzegamy Drogę Mleczną całkowicie się zmienił. Dzięki tym odkryciom będziemy w stanie mapować podstruktury Drogi Mlecznej znacznie lepiej niż kiedykolwiek wcześniej – mówi Tereza. Po sprawdzeniu tej techniki na Hiadach, Tereza i jej współpracownicy rozszerzają teraz swoją pracę, szukając ogonów pływowych w innych, bardziej odległych gromadach gwiazd.
Więcej informacji:
Is the nearest star cluster to the Sun being destroyed?
The 800 pc long tidal tails of the Hyades star cluster
Źródło: ESA
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Hiady i ich ogony pływowe. ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; Podziękowania: S. Jordan/T. Sagrista
