Satelita Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) Gaia spojrzał poza Drogę Mleczną i zbadał dwie pobliskie galaktyki. Celem było poznanie sposobu, w jaki zachodzą w nich ruchy gwiazd, jak galaktyki te wzajemnie na siebie oddziałują w jak mogą zderzać się z Drogą Mleczną. Rezultaty są zaskakujące.
Droga Mleczna należy do dużego skupiska galaktyk zwanego Grupą Lokalną i wraz z galaktykami Andromedy i Trójkąta – znanymi również odpowiednio jako M31 i M33 – stanowi większość masy tej grupy. Musieliśmy zbadać ruchy galaktyk w 3D, aby odkryć, w jaki sposób się rozwinęły i ewoluowały, oraz co wpływa na ich właściwości i zachowanie – mówi kierujący pracami Roeland van der Marel ze Space Telescope Science Institute w Baltimore.
Gaia tworzy teraz najdokładniejszą mapę 3D gwiazd w pobliskim Wszechświecie i stopniowo wypuszcza kolejne porcje danych. W opisywanych badaniach wykorzystano dane z kwietnia 2018 roku (druga porcja). Wcześniejsze badania Grupy Lokalnej łączyły obserwacje z teleskopów kosmicznych oraz naziemnych w celu ustalenia, w jaki sposób orbity galaktyk Andromedy i Trójkąta zmieniły się z czasem. Dwie galaktyki spiralne w kształcie dysku znajdują się w odległości 2,5–3 milionów lat świetlnych od nas i są wystarczająco blisko siebie, aby mogły wchodzić w interakcje. Pojawiły się dwie możliwości: albo Trójkąt znajduje się na niesamowicie wydłużonej orbicie wokół Andromedy (około sześć miliardów lat), ale już w przeszłości na nią opadł, albo jest na samym początku spadania na nią. Każdy scenariusz odzwierciedla inną ścieżkę orbitalną, a tym samym inną historię powstania i przyszłość każdej galaktyki.
Podczas gdy Teleskop Hubble'a uzyskał najwyraźniejsze obrazy galaktykM31 i M33, Gaia z niespotykaną dokładnością mierzy indywidualną pozycję i ruch wielu ich gwiazd. Ruchy poszczególnych gwiazd nie tylko pokazują, w jaki sposób każda z galaktyk porusza się w przestrzeni, ale także jak każda z nich wiruje wokół własnej osi rotacji. Sto lat temu, kiedy astronomowie podejmowali pierwsze próby zrozumienia natury galaktyk, takie pomiary były niemożliwe za pomocą dostępnych wówczas teleskopów. Umożliwił je dopiero satelita Gaia.
Po raz pierwszy zamierzono sposób rotacji galaktyk M31 i M33. Astronomowie postrzegali galaktyki jako skupione światy, które nie mogą być oddzielnymi „wyspami” – teraz jednak wiemy, że jest inaczej. Minęło sto lat i Gaia w końcu zmierzyła prawdziwą, minimalną prędkość rotacji naszej najbliższej większej galaktycznej sąsiadki – M31. Pomoże to astronomom lepiej zrozumieć naturę galaktyk.
Połączywszy dotychczasowe obserwacje z nowymi danymi z Gai, naukowcy ustalili, w jaki sposób Andromeda i Trójkąt poruszają się po niebie oraz obliczyli ścieżkę orbitalną dla galaktyki – zarówno wstecz jak i naprzód – w perspektywie miliardów lat. Prędkości, które obliczyliśmy, pokazują, że M33 nie może znajdować się na długiej orbicie wokół M31. Nasze modele wyraźnie sugerują, że M33 po raz pierwszy opada w kierunku M31 – mówi Ekta Patel z University of Arizona w USA, współautorka pracy.
Podczas, gdy przeznaczeniem Drogi Mlecznej i Andromedy jest kolizja i scalenie się, zarówno czas jak i destrukcyjność oddziaływania będą prawdopodobnie inne niż oczekiwano. Ponieważ ruch Andromedy różni się nieco od wcześniejszych szacunków, galaktyka najprawdopodobniej zadaje Drodze Mlecznej więcej ciosów niż tylko zderzenie czołowe, do którego dojdzie nie za 3,9 miliarda, a za 4,5 miliarda lat – około 600 milionów lat później niż przewidywano. Obserwujemy niezwykłe właściwości zarówno galaktyki M31, jak i M33, takie jak wypaczone strumienie oraz ogony gazu i gwiazd. Jeżeli galaktyki te nie spotkałyby się wcześniej, nie mogłyby zostać stworzone przez siły odczuwalne podczas połączenia. Być może powstały w wyniku interakcji z innymi galaktykami. Gaia została zaprojektowana głównie do mapowania gwiazd Drogi Mlecznej, ale nowe badania pokazują, że satelita przekracza oczekiwania i umożliwia unikalne spojrzenie na strukturę i dynamikę galaktyk poza dobrze znanym nam obszarem kosmosu. Im dłużej Gaia obserwuje maleńkie ruchy tych galaktyk na niebie, tym dokładniejsze będą nasze pomiary – dodaje Ekta Patel.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej:
Gaia clocks new speeds for Milky Way-Andromeda collision
Źródło: ESA
Na zdjęciu: Przyszłe trajektorie orbitalne trzech galaktyk spiralnych: Drogi Mlecznej (niebieska), Andromedy (czerwona) oraz Trójkąta (zielona). Kółka oznaczają aktualną pozycję każdej z galaktyk. Źródło: Orbity - E. Patel, G. Besla (University of Arizona), R. van der Marel (STScI); Zdjęcia: ESA (Milky Way); ESA/Gaia/DPAC (M31, M33).
