Dodano: 10 maj 2018r.

Najszybsze gwiazdy Drogi Mlecznej to przybysze z innych galaktyk

Ken Shen z Uniwersytetu Kalifornijskiego był tak podekscytowany, że nie mógł spać. Tego dnia Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała dane dotyczące ruchu ponad 1,3 miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej. Informacje zebrano dzięki pracy sondy Gaia. Stanowią one nie lada gratkę dla astrofizyków i astronomów z całego świata, którzy od tego dnia rozpoczęli wyścig po nowe kosmiczne odkrycia. I nie zawiedli się. Już po kilku tygodniach dokonano nowych, bardzo ważnych ustaleń na temat naszej galaktyki.

 

Shen i jego zespół na początek zajęli się danymi dotyczącymi najszybszych gwiazd w galaktyce. Dzięki ustaleniu ich trajektorii naukowcy mogli cofnąć się w czasie i zobaczyć, co sprawiło, że teraz poruszają się z tak wielkimi prędkościami. W sumie astronomowie z różnych uczelni odkryli dziesiątki gwiazd, które nie są związane grawitacją Drogi Mlecznej i mogą pochodzić z innych galaktyk.

Astronomowie mogą z łatwością mierzyć prędkość poruszania się gwiazdy w kierunku Ziemi lub od Ziemi, wykorzystując zjawisko Dopplera. Najwięcej trudności sprawiał pomiar bocznego ruchu po niebie, niezbędny do stwierdzenia rzeczywistej prędkości gwiazdy i trajektorii jej lotu. Dotąd takie badania były powolne i żmudne. Jednak wszystko zmieniło się od czasu startu misji Gaia. Teleskop zaczął mierzyć drobne zmiany w pozornych pozycjach gwiazd. Dzięki temu znamy ruch boczny dla 1,3 miliarda gwiazd a także bliższe prędkości 7 milionów najjaśniejszych obiektów na niebie.

Co sprawia, że gwiazdy tak pędzą?

W zeszłym tygodniu zespół Shena odkrył trzy białe karły – umierające pozostałości po gwiazdach podobnych do Słońca – pędzące przez naszą galaktykę z prędkością tysięcy kilometrów na sekundę. Być może ich zachowanie to efekt wybuchu białego karła. Shen miał nadzieję, że szybkie gwiazdy pomogą w przetestowaniu tej teorii.

Naukowcy tłumaczą, że do eksplozji termonuklearnych dochodzi, gdy biały karzeł zasysa materiał od gwiazdy towarzyszącej, aż do czasu, gdy jest już wystarczająco ciężki, aby w jego jądrze mogło dojść do syntezy atomów węgla. Istnieją dwa scenariusze podobnych kosmicznych wydarzeń. W jednym biały karzeł kradnie materiał od zwykłej gwiazdy. W drugim para białych karłów obraca się razem, zwiększając prędkość do momentu, gdy tuż przed połączeniem, jeden z nich nabywa wystarczającą ilość materiału do wybuchu, a drugi zostaje uwolniony w kosmos.

 

Dzięki danym uzyskanym z teleskopu Gaia zespół Shena sprawdził wytypowane gwiazdy za pomocą naziemnych teleskopów w Kalifornii, na Wyspach Kanaryjskich i w Południowej Afryce. W ciągu 24 godzin naukowcy odkryli w ten sposób trzy białe karły. Jeden z nich porusza się z prędkością 2400 kilometrów na sekundę, co czyni go jednym z najszybszych obiektów w galaktyce.

Zespół sprawdził również ścieżki przebyte przez te gwiazdy w ciągu ostatnich 100 000 lat. Jeden z obiektów powraca do pobliskiej pozostałości po supernowej, chmury gruzu z poprzedniej eksplozji, co może potwierdzać teorię Shena dotyczącą przyczyn tak ogromnej prędkości poruszania się gwiazd.

Gwiazdy z innych galaktyk

Inne grupy naukowców również zajęły się tematem. Jedna odnalazła ponad dwadzieścia szybko poruszających się gwiazd. Niektóre prawdopodobnie zostały wyrzucone w przestrzeń kosmiczną przez siłę grawitacji czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki. Kolejne odkrycie dotyczyło gwiazdy, która najprawdopodobniej przyleciała do Drogi Mlecznej z sąsiedniej galaktyki: Wielkiego Obłoku Magellana.

Kolejny zespół kierowany przez Tommaso Marchettiego z Uniwersytetu Leiden w Holandii przeszukał dane Gai i odkrył dwie gwiazdy, które nie są związane oddziaływaniem grawitacyjnym czarnej dziury znajdującej się w centrum Drogi Mlecznej, ale prawdopodobnie powracają teraz do Wielkiego Obłoku Magellana.

Kolejna gwiazda, zwana HVS3, została odkryta w 2005 roku, podejrzanie blisko Wielkiego Obłoku Magellana, w halo Drogi Mlecznej. Dane z sondy Gaia pokazują, że HVS3 pochodzi z serca naszej sąsiedniej galaktyki - twierdzi zespół kierowany przez astronoma Denisa Erkala z University of Surrey w Wielkiej Brytanii. Gwiazda porusza się tak szybko, że prawdopodobnie została wybita przez grawitację centralnej czarnej dziury w sąsiedniej galaktyce. Odkrycie większej liczby podobnych obiektów pozwoliłoby lepiej poznać wielkość czarnych dziur znajdujących się w innych galaktykach.

Czym jest Gaia?

Dzięki danym zebranym przez kosmiczne obserwatorium Gaia astronomowie stworzyli najbogatszy dotychczas katalog gwiazd zawierający precyzyjne pomiary prawie 1,3 miliarda z nich i ujawniające wcześniej niewidoczne szczegóły naszej Galaktyki. To najbardziej precyzyjna mapa Drogi Mlecznej, jaka kiedykolwiek powstała.

Długo wyczekiwany katalog gwiazd był efektem pracy sondy Gaia, która przebywa na orbicie od końca 2013 roku. Nowe dane ujawnione 25 kwietnia tego roku obejmują pozycje, wskaźniki odległości i ruchy, jasność i barwy ponad miliarda gwiazd, a także precyzyjne pomiary asteroid w naszym Układzie Słonecznym i gwiazd oraz innych obiektów poza naszą własną Galaktyką. Tuż po ich upublicznieniu astronomowie z całego świata dosłownie „rzucili się” się dane i cały czas je przetwarzają wysnuwając nowe wnioski. Jednym z takich naukowców był Ken Shen. Z podekscytowania wstał na długo zanim opublikowano mapę Drogi Mlecznej.

Wstępna analiza tych danych ujawnia najdrobniejsze szczegóły dotyczące gwiezdnej populacji Drogi Mlecznej i tego, jak poruszają się gwiazdy. To niezbędne informacje do badania formowanie się i ewolucji naszej Galaktyki.

 

Źródło: Science, fot. David A. Aguilar/CFA