Naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego zaprezentowali unikalną, trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej. Mapa zawiera precyzyjny obraz naszej Galaktyki i dostarcza wielu nowych informacji dotyczących jej budowy i historii.
Nasza wiedza dotycząca struktury i budowy Drogi Mlecznej opiera się przede wszystkim na zliczeniach gwiazd, radiowych badaniach rozmieszczenia cząsteczek gazu w Galaktyce oraz na analizie obrazów innych galaktyk. „Dotychczas odległości do badanych obiektów mających opisać budowę Galaktyki wyznaczane były pośrednio oraz były mocno zależne od przyjętych modeli. Najdokładniejszą metodą poznania struktury Galaktyki byłoby więc wyznaczenie precyzyjnych odległości do dużej grupy gwiazd o podobnych własnościach, dzięki czemu zobaczylibyśmy bezpośrednio ich rozmieszczenie w Galaktyce w trzech wymiarach” - czytamy na stronach internetowych Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.
Zespół z UW opracował nową, trójwymiarową mapę naszej Galaktyki wykorzystując odległości między cefeidami, jako markerami. Klasyczne cefeidy to młode gwiazdy, które są od czterech do dwudziestu razy większe niż nasze Słońce i do 100 tys. razy jaśniejsze. Tak duże masy tych obiektów sugerują, że gwiazdy te żyją szybko i umierają młodo - niekiedy zaledwie w wieku kilku milionów lat. Ich cechą charakterystyczną jest to, że pulsują z dokładną częstotliwością, co obserwowane jest jako zmiany ich jasności. To pozwala astronomom obliczyć ich wielkość oraz w miarę dokładną odległości do tych gwiazd.
Wyniki badań naukowców z UW zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Science”.
Naukowcy z UW wykorzystali regularne impulsy świetlne do określania pozycji 2431 cefeid rozsianych po Drodze Mlecznej. - Na podstawie okresu pulsacji możemy wyznaczyć jasność rzeczywistą cefeidy i porównując ją z jasnością obserwowaną gwiazdy obliczamy precyzyjnie jej odległość – wyjaśniła dr Dorota Skowron cytowana na stronach UW, liderka zespołu przygotowującego mapę Galaktyki i pierwsza autorka pracy.
- Pewnym utrudnieniem w uzyskaniu dokładnych wyników jest pochłanianie światła na drodze od gwiazdy do obserwatora ziemskiego, ale astronomowie radzą sobie z tym problemem przez wykonywanie obserwacji w zakresie promieniowania podczerwonego, gdzie pochłanianie jest bardzo małe. Odległości do cefeid można wyznaczyć z dokładnością lepszą niż 5 proc. – dodała Skowron.
Badania zrealizowano w ramach projektu The Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), którego kierownikiem jest prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Astronomicznego UW. Astronomowie z projektu OGLE w ciągu 25 lat działalności odkryli i sklasyfikowali około miliona gwiazd zmiennych okresowych, z czego prawie połowa to gwiazdy pulsujące. To największa kolekcja w dziejach całej światowej astronomii.
- Projekt OGLE to jeden z największych na świecie przeglądów fotometrycznych nieba, obserwuje regularnie ponad dwa miliardy gwiazd. Kolekcje różnorodnych typów gwiazd zmiennych, w tym cefeid z Galaktyki i sąsiednich Obłoków Magellana, należą do największych we współczesnej astrofizyce i są podstawą do różnorodnych badań Wszechświata – wyjaśnił Udalski.
Obserwacje cefeid zostały również wykorzystane w badaniach australijskich oraz chińskich naukowców opublikowanych w lutym tego roku, w których wykazali, że Droga Mleczna ma poważne wypaczenia na krawędziach (więcej na ten temat w tekście: Droga Mleczna zakrzywia się na krawędziach). Jednak nowe badania uczonych z UW zwiększają dokładność, szczegółowość i niwelują ograniczenia w obserwacjach, które zostały przeprowadzone w poprzednich badaniach.
Droga Mleczna jest galaktyką spiralną i nie jest niczym niezwykłym, że galaktyki takie jak nasza mają wypaczenia wokół krawędzi. Niezwykłe jest to, że zakrzywienia te obejmują młode gwiazdy. Nowa mapa pokazuje rzeczywiste rozmieszczenie młodych gwiazd.
To pierwsza trójwymiarowa mapa stworzona na podstawie bezpośrednich odległości wyznaczonych do poszczególnych obiektów. Pokazuje, że dysk galaktyczny jest płaski do odległości 25 tys. lat świetlnych od centrum Galaktyki. Dalej ulega zakrzywieniu. Nasze Słońce znajduje się około 50 lat świetlnych powyżej płaszczyzny dysku, ale trzeba dodać, że dysk galaktyczny nie ma stałej grubości i blisko centrum Galaktyki będzie miał kilkaset lat świetlnych, a na krańcach kilka tysięcy lat świetlnych grubości.
Ale gwiazdy w zewnętrznych częściach dysku mogą być przesunięte nawet o 4,5 tys. lat świetlnych od płaszczyzny dysku wyznaczonej w centralnych rejonach Galaktyki. Zakrzywienie dysku może być spowodowane oddziaływaniami z innymi galaktykami, wpływem gazu międzygalaktycznego lub tzw. ciemnej materii.
W miarę dokonywania kolejnych obserwacji i gromadzenia większej ilości danych, uzyskamy lepsze pojęcie o kształcie galaktyki, w której żyjemy. To z kolei pomoże nam zbadać Wszechświat - lokalizację ciemnej materii, sąsiednie galaktyki i nie tylko.
Droga Mleczna to galaktyka spiralna z poprzeczką. Ma około 150 tyś lat świetlnych średnicy. Układ Słoneczny znajduje się nieco na peryferiach Galaktyki. Do centrum Drogi Mlecznej mamy ponad 27 tys. lat świetlnych. W naszej Galaktyce znajduje się być może nawet 400 miliardów gwiazd i co najmniej 100 miliardów planet. To wystarczy, by dać zajęcie kosmicznym kartografom przez jakiś czas.
Źródło: Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego
