Dodano: 20 sierpień 2021r.

Astronomowie odkryli nieznaną strukturę w jednym z ramion spiralnych Drogi Mlecznej

Astronomowie dostrzegli w jednym z ramion spiralnych Drogi Mlecznej wystającą strukturę rozciągającą się na około trzy tysiące lat świetlnych, jak drzazga wystająca z drewnianej deski. To pierwsza duża struktura zidentyfikowana w naszej galaktyce z orientacją tak różną od ramienia galaktyki. Uczeni nie wiedzą, czym jest ta struktura i jak mogła powstać.

Astronomowie odkryli nieznaną strukturę w jednym z ramion spiralnych Drogi Mlecznej

 

Droga Mleczna to całkiem spora galaktyka. Ma średnicę około 100 tys. lat świetlnych i jest gruba na około 1000 lat świetlnych. Znane są cztery główne ramiona galaktyki: Ramię Strzelca, Ramię Węgielnicy, Ramię Perseusza i Ramię Krzyża. Astronomowie mają przybliżone pojęcie o rozmiarze i kształcie ramion Drogi Mlecznej, jednak wiele rzeczy pozostaje nieznanych. Uczeni nie mogą zobaczyć pełnej struktury naszej macierzystej galaktyki, ponieważ położenie naszego Układu Słonecznego wewnątrz dysku galaktycznego utrudnia badania.

Galaktyki spiralne widoczne z Ziemi ujawniają swoje struktury często z wyjątkową szczegółowością. Od prawie 60 lat wiemy, że nasza galaktyka ma podobną formę. Niestety, znajdujemy się wewnątrz jej struktury, co sprawia, że dużo cech galaktyki jest przesłonięte przez chmury pyłu, co utrudnia dokładne ustalenie położenia ramion spiralnych Drogi Mlecznej. Większość obiektów w naszej galaktyce nie nadaje się do precyzyjnych pomiarów odległości za pomocą instrumentów naziemnych, co sprawia, że ​​próby odwzorowania sposobu, w jaki ramiona galaktyki wiją się wokół niej, są niedokładne.

Inne galaktyki spiralne często mają podstruktury, ale do tej pory nikt nie wiedział, czy podobne istnieją w naszej galaktyce. Prawdopodobnie jedna z nich została właśnie zidentyfikowana w Ramieniu Strzelca Drogi Mlecznej. Astronomowie dostrzegli w nim strukturę przecinającą ramię prostopadle i rozciągającą się na około trzy tys. lat świetlnych. Wyniki ich badań ukazały się na łamach pisma „Astronomy and Astrophysics” (DOI: 10.1051/0004-6361/202141198).

„Drzazga” wystająca z ramienia Strzelca

Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Spitzera uczeni szukali nowo powstałych gwiazd, ukrytych w obłokach gazu i pyłu zwanych mgławicami. Teleskop prowadzi obserwacje kosmosu w zakresie promieniowania podczerwonego, które może przenikać przez te chmury, podczas gdy światło widzialne jest blokowane.

Uważa się, że młode gwiazdy i mgławice ściśle dopasowują się do kształtu ramion, w których się znajdują. Do uzyskania trójwymiarowego widoku badanego segmentu ramienia, naukowcy wykorzystali najnowsze dane z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, aby ustalić odległości do gwiazd. Połączone dane pokazały, że z Ramienia Strzelca Drogi Mlecznej wystaje dziwna struktura. Długa na około trzy tys. lat świetlnych, cienka wypukłość składa się z młodych gwiazd i obłoków gwiazdotwórczych poruszających się w przestrzeni z prawie taką samą prędkością i w tym samym kierunku.

- Kluczową właściwością ramion spiralnych jest to, jak ciasno owijają się wokół galaktyki – powiedział Michael Kuhn, astrofizyk z Caltech i główny autor nowej publikacji. Ta cecha jest mierzona kątem nachylenia ramienia. - Większość modeli Drogi Mlecznej sugeruje, że Ramię Strzelca tworzy spiralę o kącie nachylenia około 12 stopni, ale zbadana przez nas struktura naprawdę się wyróżnia, bo znajduje się pod kątem prawie 60 stopni – dodał.

Astronomowie odkryli nieznaną strukturę w jednym z ramion spiralnych Drogi Mlecznej

Położenie nowo zidentyfikowanej struktury względem Słońca. Pomarańczowe gwiazdki to regiony gwiazdotwórcze, fot. NASA/JPL-Caltech

- Ta struktura jest małym fragmentem Drogi Mlecznej, ale może nam powiedzieć coś istotnego o całej galaktyce – powiedział współautor badania Robert Benjamin, astrofizyk z University of Wisconsin-Whitewater. - Ostatecznie jest to przypomnienie, że niewiele wiemy o wielkoskalowej strukturze Drogi Mlecznej i musimy przyjrzeć się szczegółom, jeśli chcemy zrozumieć szerszy obraz – dodał.

Trudności z pomiarami

Nowo odkryta cecha zawiera cztery mgławice znane ze swojego zapierającego dech w piersiach piękna: Mgławicę Orła (która zawiera Filary Stworzenia), Mgławicę Omega, Mgławicę Trójlistną Koniczynę i Mgławicę Laguna. W latach pięćdziesiątych zespół astronomów wykonał przybliżone pomiary odległości do niektórych gwiazd w tych mgławicach. Ich praca dostarczyła jednych z pierwszych dowodów na spiralną strukturę naszej galaktyki.

Struktura ta znajduje się około cztery tys. lat świetlnych od Ziemi. Pomimo tysięcy obserwacji znajdujących się tam mgławic astronomowie nie mieli pojęcia, że ​​coś jest nie tak z tym obszarem, dopóki nie porównali danych z dwóch ostatnich przeglądów gwiazd.

- Odległości należą do najtrudniejszych do zmierzenia w astronomii – powiedział współautor badań Alberto Krone-Martins z Caltech. - Tylko ostatnie, bezpośrednie pomiary odległości wykonane przez obserwatorium Gaia sprawiają, że geometria tej nowej struktury jest tak oczywista - dodał.

W nowym badaniu naukowcy opierali się również na katalogu ponad stu tysięcy nowo powstałych gwiazd odkrytych przez Kosmiczny Teleskop Spitzera w przeglądzie galaktyki zwanym Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE). - Kiedy połączymy dane Gai i Spitzera i wreszcie zobaczymy tę szczegółową, trójwymiarową mapę, widzimy, że w tym regionie jest sporo złożoności, które po prostu nie były wcześniej widoczne – powiedział Kuhn.

Astronomowie nie rozumieją jeszcze w pełni, co powoduje powstawanie struktur wystających ramion spiralnych w galaktykach takich jak nasza. Mimo że nie możemy zobaczyć pełnej struktury Drogi Mlecznej, możliwość pomiaru ruchu poszczególnych gwiazd jest przydatna do zrozumienia tego zjawiska. Gwiazdy w nowo odkrytej strukturze prawdopodobnie powstały mniej więcej w tym samym czasie, na tym samym ogólnym obszarze i były pod wpływem sił działających w galaktyce.

 

Źródło: California Institute of Technology/ Jet Propulsion Laboratory, fot. NASA/JPL-Caltech