Astronomowie korzystający z teleskopu VISTA w Obserwatorium Paranal należącym do ESO odkryli nieznany do tej pory składnik Drogi Mlecznej. Wykonując mapy położeń klasy gwiazd, które zmieniają jasność i są nazywane cefeidami, znaleziono dysk złożony z młodych gwiazd ukrytych za grubym dyskiem z obłoków pyłowych w centralnym zgrubieniu galaktycznym.
Dostępny publicznie przegląd Vista Variables in the Vía Láctea Survey (VVV) [1] jest prowadzony przez ESO za pomocą teleskopu VISTA w Obserwatorium Paranal i wykonuje w różnym czasie wielokrotne obrazy centralnych części Galaktyki w zakresie fal podczerwonych [2]. Odkrywa olbrzymią liczbę nowych obiektów, w tym gwiazd zmiennych, gromad i wybuchających gwiazd (eso1101, eso1128, eso1141).
Zespół astronomów, którym kierował Istvan Dékány z Pontificia Universidad Católica de Chile, wykorzystał dane z tego przeglądu zebrane od 2010 do 2014 roku do dokonania znaczącego odkrycia – wcześniej nieznanego składnika naszej rodzimej galaktyki, Drogi Mlecznej.
„Uważa się, że centralne zgrubienie Drogi Mlecznej zawiera wielką liczbę starych gwiazd. Ale dane z VISTA pokazały coś nowego – i bardzo młodego jak na standardy astronomiczne!” mówi Istvan Dékány, główny autor nowych badań.
Analizując dane z przeglądu, astronomowie znaleźli 655 kandydatek na gwiazdy zmienne typu zwanego cefeidami. Gwiazdy te periodycznie rozszerzają się i kurczą, w okresach od kilku dni do miesięcy potrzebnych do ukończenia pełnego cyklu, zmieniając przy tym znacząco swoją jasność.
Czas potrzebny na to, aby cefeida pojaśniał i następnie pociemniała jest dłuższy dla tych, które są jaśniejszy i krótszy dla słabszych gwiazd. Ten bardzo precyzyjny związek, odkryty przez amerykańska astronom Henriettę Swan Leavitt, czyni cefeidy jednymi z najlepszych gwiazd używanych do wyznaczania odległości i określania pozycji odległych obiektów w Drodze Mlecznej i poza nią.
Ale jest haczyk – cefeidy nie wszystkie są takie same – mają dwie główne klasy, z których jedna jest znacznie młodsza. W grupie 655 obiektów zespół zidentyfikował 35 jako należące do podgrupy zwanej cefeidami klasycznymi — młodymi, jasnymi gwiazdami, bardzo różniącymi się od typowych, znacznie starszych, mieszkanek centralnego zgrubienia Drogi Mlecznej.
Zespół zgromadził informacje o jasności, okresie pulsacji i określił na tej podstawie odległości do 35 cefeid klasycznych. Ich okresy pulsacji, które są blisko powiązane z wiekiem, pokazały że obiekty te są zaskakująco młode.
„Wszystkie 35 odkrytych klasycznych cefeid ma mniej niż 100 milionów lat. Najmłodsza cefeida może mieć zaledwie około 25 milionów lat, aczkolwiek nie możemy wykluczyć możliwości istnienia jeszcze młodszych i jaśniejszych cefeid” wyjaśnia drugi z autorów badań, Dante Minniti z Universidad Andres Bello w Santiago, Chile.
Wiek tych cefeid klasycznych stanowi istotny dowód na istnienie wcześniej niepotwierdzonego, nieustannego źródła nowo uformowanych gwiazd w centralnym obszarze Drogi Mlecznej w ciągu ostatnich 100 milionów lat. Ale to nie jedyne znaczące odkrycie wynikające z danych opisywanego przeglądu.
Wykonując mapy odkrytych cefeid zespół wyśledził całkiem nową strukturę w Drodze Mlecznej – cienki dysk młodych gwiazd przechodzący przez zgrubienie galaktyczne. Ten nowy składnik naszej rodzimej galaktyki pozostawał nieznany i niewidoczny dla poprzednich przeglądów, ponieważ był schowany za grubymi obłokami pyłu. Odkrycie to pokazuje moc VISTA, teleskopu przeznaczonego do badania głębokich struktur Drogi Mlecznej w szerokim polu, z wysoką rozdzielczością zdjęć, na falach podczerwonych.
„Nasze badania są wyraźnym przykładem bezkonkurencyjnych możliwości teleskopu VISTA do badania ekstremalnie zasłoniętych obszarów galaktyki, których nie można obejrzeć za pomocą innych bieżących lub planowanych przeglądów nieba” podsumowuje Dékány.
„Ta część galaktyki była kompletnie nieznana dopóki nie natrafił na nią przegląd VVV!” dodaje Minniti.
Teraz potrzebne są dalsze badania, aby stwierdzić czy opisywane cefeidy narodziły się blisko miejsca, gdzie obecnie się znajdują, czy może pochodzą z dalszego obszaru. Zrozumienie ich fundamentalnych własności, oddziaływań i ewolucji jest kluczem do próby zrozumienia ewolucji Drogi Mlecznej i całego procesu ewolucji galaktyk.
Uwagi
[1] Przegląd VVV obserwuje centralne obszary naszej galaktyki w pięciu pasmach w bliskiej podczerwieni. Łączy obszar przeglądu to 520 stopni kwadratowych, na których znajduje się co najmniej 355 gromad otwartych i 33 gromady kuliste. VVV jest ze swej natury długoterminowy, aby wykryć wielką liczbę zmiennych obiektów i dostarczy ponad 100 starannie zaplanowanych obserwacji w różnym czasie dla każdego z obszarów nieba, które obejmuje. Spodziewany jest katalog zawierający około miliarda źródeł punktowych, w tym około miliona obiektów zmiennych. Będzie on wykorzystany do utworzenia trójwymiarowej mapy zgrubienia galaktycznego Drogi Mlecznej.
[2] Obłoki pyłu w przestrzeni kosmicznej absorbują i rozpraszają światło widzialne bardzo efektywnie i powodują, że przez nie przenika. Ale dla dłuższych fal, takich jak obserwowane przez VISTA, obłoki są bardziej przejrzyste, pozwalając na badania obszarów znajdujących sięga nimi.
Więcej informacji
Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. The VVV Survey reveals classical Cepheids tracing a young and thin stellar disk across the Galaxy’s bulge, I. Dékány et al., w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters.
Skład zespołu badawczego: Dékány (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile; Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), D. Minniti (Universidad Andres Bello, Santiago, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica MAS and Basal CATA, Santiago, Chile; oraz Vatican Observatory, Watykan), D. Majaess (Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, Kanada; Mount Saint Vincent University, Halifax, Nova Scotia, Kanada) , M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile), G. Hajdu (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile), J. Alonso-García (Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile), M. Catelan (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile), W. Gieren (Universidad de Concepción, Concepción, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile) oraz J. Borissova (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile).
Na zdjęciu: Położenie nowo odkrytych cefeid na artystycznie wyrenderowanej wizji Drogi Mlecznej. Źródło: ESO/Microsoft WorldWide Telescope
