Przejdź do treści

Zaglądając pod pył, czyli promieniowanie z centrum naszej Galaktyki

Centrum Drogi Mlecznej

Dzięki 20 latom zbierania danych obserwacyjnych astronomowie z Uniwersytetów Wisconsin-Madison, UW-Whitewater i Embry-Riddle Aeronautical ustalili najprawdopodobniej, ile energii naprawdę przenika centrum Drogi Mlecznej.

Zrozumienie źródła tej energii i mechanizmów rządzących promieniowaniem pochodzącym ze środka naszej Galaktyki może pomóc nam wyjaśnić nie tylko naturę Drogi Mlecznej, ale i innych podobnych do niej galaktyk. W artykule opublikowanym w Science Advances astronomowie Dhanesh Krishnarao, Bob Benjamin i Matt Haffner donoszą o badaniach, z których wynika, że w centrum Drogi Mlecznej występują pośrednie ilości promieniowania galaktycznego, typowe dla tzw. galaktyk typu LINER.

W rzeczywistości nasza Droga Mleczna pod wieloma względami należy do najbardziej tajemniczych galaktyk. Choć dla nas jest domem, widok na jej gęste, aktywne centrum przesłaniają nam ogromne chmury pyłu. Jednak dzięki obserwacjom z wykorzystaniem teleskopu Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) naukowcom niedawno udało się znaleźć przypadkową drogę ku lepszemu zrozumieniu warunków energetycznych panujących w samym sercu Drogi Mlecznej.

Kilka lat temu Benjamin dokonał przeglądu informacji zbieranych przez WHAM w ciągu dwudziestu lat. Były to obserwacje rozkładu zjonizowanego wodoru w całej Galaktyce. Ten zjonizowany gaz pochłaniał tam wystarczającą ilość energii do pozbawienia jego atomów elektronów, dzięki czemu mógł emitować charakterystyczne, widoczne dla tego teleskopu, czerwonawe światło. Naukowiec zauważył w nim jednak pewną anomalię. W bańce wystającej spod ciemnego pyłu w kierunku na centrum naszej Galaktyki część gazu zdawała się kierować w stronę Ziemi, co jednak nie powinno być możliwe.

– To nie miało sensu, ponieważ sama rotacja galaktyczna nie jest w stanie wytworzyć takiego rodzaju ruchu – stwierdza Benjamin.

Ten błądzący gaz nie tylko aż prosił się o wyjaśnienie, ale i dawał nową nadzieję na zrozumienie ogromnych ilości energii, jakie przenikają centrum Galaktyki. Bąbel gazu wystaje z najcięższych obłoków pyłu, dzięki czemu pozwolił naukowcom wejrzeć jeszcze dalej w kierunku na centrum Drogi Mlecznej – dużo głębiej, niż jest to zwykle możliwe. Pomiary ilości zjonizowanego gazu w tym obszarze dałyby im z kolei informację o tym, ile tego energetycznego promieniowania znajduje się właściwie w środku naszej Galaktyki.

Teleskop WHAM został następnie skierowany dokładnie na tę odstającą bańkę, w celu zebrania dodatkowych informacji na temat zjonizowanego azotu, tlenu i wodoru, które mogły w tym rejonie rezydować. Uczeni zwrócili też uwagę na 40-letni już model gazu galaktycznego, który mógł pomóc im wyjaśnić te nowe dane obserwacyjne.

Model użyto do próby wyjaśnienia zasięgu gazu neutralnego (niejonizowanego) w wystającym bańce. Krishnarao najpierw udoskonalił przewidywanie teoretyczne wynikające z tego modelu i dotyczące kształtu gazu, a następnie dostosował go tak, aby uwzględnić również gaz zjonizowany. Dzięki połączeniu surowych danych z WHAM ze zaktualizowanym modelem astronomowie byli następnie w stanie oszacować trójwymiarowy rozmiar, lokalizację i skład tego obłoku zjonizowanego gazu. Wyniki dowodzą, że bardzo duża ilość zjonizowanego gazu przenika centrum Drogi Mlecznej. To coś, czego wcześniej nie obserwowano.

– To było zaskakujące, ponieważ wcześniej znaliśmy pod tym kątem jedynie gaz neutralny – dodaje Benjamin – Ale w porównaniu z innymi galaktykami, które obserwowaliśmy, ta ilość zjonizowanego gazu wyglądała całkiem normalnie.

Zespół Krishnarao zauważył również, że skład zjonizowanego gazu – a więc i natura promieniowania, które go wytwarza – zmienia się w miarę oddalania się od centrum Galaktyki. Może to oznaczać, że to, co dzieje się w samym jądrze naszej Galaktyki, czyli bardzo blisko jej centralnej supermasywnej czarnej dziury, znacznie różni się od tego, co dzieje się już nieco dalej.

Całkowite promieniowanie centrum naszej Galaktyki umieszcza ją też w kategorii znanej jako LINER. Około jedna trzecia wszystkich galaktyk, które obserwują naukowcy, to właśnie LINER-y. Jest to ogólne określenie galaktyk ze zwiększonym promieniowaniem z centrum, w odróżnieniu od galaktyk zdominowanych przez procesy formowania się gwiazd oraz galaktyk z dużo silniejszą emisją z centrum – tak jak w przypadku promieniowania centralnego wytwarzanego przez galaktyczne „silniki” pochłaniających okoliczną materię, supermasywne czarne dziury, znane też jako aktywne jądra galaktyczne (AGN-y). LINER-y to zatem jakby pośrednie galaktyki, które wykazują dość dużo promieniowania z centrum – ale nie za dużo.

Badacze byli także w stanie wyjaśnić niezwykłą trajektorię zaobserwowanego gazu. Trójwymiarowa mapa pokazuje, że znajduje się on na orbicie zmierzającej powoli w kierunku Układu Słonecznego – z powodu eliptycznego obrotu poprzeczki Drogi Mlecznej. Źródło promieniowania galaktyk typu LINER wciąż pozostaje tajemnicą. Ale teraz, gdy już wiadomo, że Droga Mleczna należy do tej kategorii, naukowcy mają przynajmniej możliwość obserwacji źródeł tego promieniowania z bliska.

Czytaj więcej:

 

Źródło: University of Wisconsin-Madison

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

    Zdjęcie: University of Wisconsin-Madison