Przejdź do treści

Zniekształcenie dysku Drogi Mlecznej podlega precesji

Droga Mleczna - zniekształcenie i ruch dysku

Astronomowie już od paru dziesięcioleci wiedzą, że dysk galaktyczny naszej Drogi Mlecznej jest silnie zniekształcony na jej brzegach. Od niedawna jednak mogą też śledzić rotację tego odkształcenia, które porusza się wokół centrum Galaktyki.

Obrazy galaktyk, tych leżących w pobliżu nas jak i tych dość daleko od nas, to bardzo często wielkie spirale, wiry świetlistej materii, które są jak gdyby zamrożone w czasie. Ale w rzeczywistości te galaktyki spiralne są w ciągłym ruchu.

Na przykład Słońce wiruje wokół centrum naszej Galaktyki z prędkością około 230 kilometrów na sekundę. Większość gwiazd w naszej Galaktyce porusza się po okręgach wokół jej centrum - ale nie wszystkie. Już dalej od centrum Droga Mleczna jest silnie wypaczona, z jedną stroną dysku galaktycznego skierowaną nieco w górę, a drugą - w dół. Gwiazdy na obrzeżach dysku podążają za tym zniekształceniem, poruszając się tam w dłuższych okresach czasu w górę i w dół, niczym łodzie na fali.

Naukowcy w ostatnim czasie dokładniej zmierzyli ich ruchy, używając do tego celu danych z satelity Gaia (ESA). Zebrane z jego pomocą pomiary położeń gwiazd dały pewne oszacowanie dla niesamowitej prędkości, z jaką wypaczenie dysku galaktycznego wiruje wokół środka Drogi Mlecznej. Wyniki tych badań pojawiły się 2 marca w czasopiśmie Nature Astronomy.

Naukowcy od dawna wiedzą, że podczas gdy wewnętrzne 20 000 lat świetlnych dysku Drogi Mlecznej jest płaskie niczym bardzo cienki naleśnik, to już zewnętrzne krawędzie Galaktyki wykrzywiają się w obie strony. Orbita Słońca przebiega niemal dokładnie poza tym płaskim obszarem. Jeśli więc spojrzymy na nocne niebo w kierunku przeciwnym do centrum naszej Galaktyki położonego w gwiazdozbiorze Strzelca, ujrzymy na własne oczy gwiazdy należące w dużej mierze do zewnętrznych obszarów Galaktyki, gdzie zaczyna działać efekt zniekształcenia jej dysku.

Efekt wypaczenia jest przy tym subtelny - w rzeczywistości astronomowie po raz pierwszy zauważyli go dopiero w sygnaturze obojętnego gazu wodorowego obecnego także na galaktycznych obrzeżach. Gaz ten można śledzić lepiej na większych odległościach niż gwiazdy. Ale dziś satelita Gaia potrafi też mierzyć pozycje oraz ruchy własne ponad miliarda gwiazd Drogi Mlecznej. W zeszłym roku naukowcy wykorzystali dane z misji Gaia dotyczące pewnej klasy gwiazd zmiennych (Cefeid), aby precyzyjnie sporządzić mapę kształtu zniekształcenia dysku. Teraz z kolei Eloisa Poggio (INAF) i jej zespół ponownie powrócili się do danych misji Gaia, aby zobaczyć, jak to wypaczenie porusza się wokół centrum Drogi Mlecznej.

Naukowcy rozpoczęli badania od wybrania ponad 12,6 miliona olbrzymich gwiazd z katalogu Gaia, przyglądając się wcześniej, jak bardzo przemieszczają się one w górę lub w dół w stosunku do płaszczyzny galaktycznej. Choć ruchy tych gwiazd mierzono tylko w krótkim okresie czasu, dane te dostarczyły informacji wystarczających do przewidzenia przyszłych ruchów wypaczenia dyskowego.

 

Droga Mleczna - zniekształcenie

Na ilustracji: Rozmiar widocznego zakrzywienia dysku Drogi Mlecznej.
Źródło: Stefan Payne-Wardenaar; Magellanic Clouds: Robert Gendler / ESO

 

- To tak, jakby mieć samochód i próbować mierzyć prędkość i kierunek jazdy tego samochodu w bardzo krótkim czasie, a następnie, w oparciu o te zmierzone wartości, próbować modelować przeszłość i przyszłość trajektorii samochodu - dodaje współautor pracy, Ronald Drimmel (Turyn Astrophysical Observatory, Włochy). - Podobnie, mierząc ruchy milionów gwiazd na niebie, możemy modelować procesy takie jak ruch zniekształcenia dysku w dużej skali.

Naukowcy odkryli, że wypaczenie dysku porusza się wraz jego ruchem wirowym, w tym samym kierunku - zgodnie z kierunkiem obrotu całej Galaktyki, z prędkością przyrastającą o około 10 km/s na kiloparsek od centrum Galaktyki. Oznacza to, że na przykład w miejscu orbity Słońca, w odległości 26 000 lat świetlnych (8 kiloparseków) od centrum, zniekształcenie przesuwa się z prędkością 80 km/s - więc nasza gwiazda szybko wyprzedza tę falę zniekształcenia, z którą "płynie" w Galaktyce. Podczas gdy Słońcu pełen obrót wokół środka Galaktyki zajmuje około 250 milionów lat, dla wypaczenia dyskowego taki obrót trwa znacznie dłużej, około 600 do 700 milionów lat. Jaki stąd wniosek? Odkształcenie dysku Drogi Mlecznej nie jest stałe, jego orientacja przestrzenna zmienia się w czasie na skutek precesji.

Struktura ta wciąż obraca się znacznie szybciej, niż przewidują to niektóre teorie dotyczące budowy galaktyk. Pomimo niepewności pomiarów szybkości obrotu wypaczenia otrzymane teraz wyniki są na tyle wiarygodne, że można z nich wysnuć wniosek, że zniekształcenia tego kiedyś w dysku naszej Galaktyki nie było. Co je więc wywołało? Sądzi się, że stosunkowo niedawna interakcja z inną galaktyką karłowatą - sugerowana przez kilka innych bezpośrednich obserwacji Drogi Mlecznej - mogła tymczasowo wyrwać naszą Galaktykę z jej pierwotnego, bardziej “płaskiego” stanu.


Czytaj więcej:

 


Źródło: Sky & Telescope

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na ilustracji: Dane z misji Gaia prowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną pokazują, że wypaczenie dysku Drogi Mlecznej podlega zjawisku precesji, zasadniczo poruszając się podobnie jak oś naszej Ziemi. Zespół zebrał dane na temat olbrzymich gwiazd położonych w odległości do 52 000 lat świetlnych od centrum naszej Galaktyki.
Źródło: Stefan Payne-Wardenaar; Inset: NASA / JPL-Caltech; Layout: ESA