Dodano: 04 marzec 2020r.

Odkształcenie Drogi Mlecznej może wynikać z trwającej kolizji z inną galaktyką

Droga Mleczna nie przypomina innych galaktyk spiralnych z poprzeczką. Zamiast schludnego, płaskiego dysku, jest on zakrzywiony na krańcach. Ten fakt od lat zastanawia astronomów. Nowe obserwacje wykonane przy pomocy sondy Gaia sugerują, że odkształcenie może być spowodowane względnie niedawną lub nawet wciąż trwającą kolizją z inną, mniejszą galaktyką.

Zakrzywienie Drogi Mlecznej

 

Naukowcy już od późnych lat pięćdziesiątych wiedzą, że dysk Drogi Mlecznej nie jest płaski, ale nieco zakrzywiony na krawędziach w górę z jednej strony i w dół z drugiej. W środowisku astronomów wciąż trwa debata na temat tego, co mogło spowodować takie zakrzywienie. Uczeni proponowali różne teorie próbujące wyjaśnić ten fakt. Sugerowali chociażby wpływ międzygalaktycznego pola magnetycznego lub wpływ halo ciemnej materii otaczającego naszą galaktykę. Gdyby taka aureola ciemnej materii miała nieregularny kształt, jej siła grawitacyjna mogłaby wygiąć dysk galaktyczny.

Odkształcenie dysku Drogi Mlecznej nie jest stałe

Kluczem do rozwiązania zagadki może być sonda Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics). Celem należącej do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) sondy jest wykonywanie precyzyjnych pomiarów astrometrycznych. Sonda dokonuje pomiarów jasności, prędkości czy położenia miliarda gwiazd w naszym najbliższym otoczeniu.

Zespół naukowców korzystających z drugiego zestawu danych sondy Gaia potwierdził wcześniejsze wskazówki. Uczeni wykazali, że zniekształcenie dysku Drogi Mlecznej na krawędziach nie jest stałe, ale z czasem zmienia swoją orientację. Astronomowie nazywają to zjawisko precesją lub ruchem precesyjnym, czyli zmianą położenia osi obrotu rotującego ciała.

Co więcej, prędkość precesji zakrzywienia jest znacznie większa niż się spodziewano - większe niż postulowane wcześniej międzygalaktyczne pole magnetyczne lub halo ciemnej materii. To sugeruje, że zakrzywienie musi być spowodowane przez coś innego. Coś potężniejszego - jak zderzenie z inną galaktyką.

- Zmierzyliśmy prędkość odkształcenia galaktyki, porównując dane z naszymi modelami. W oparciu o uzyskaną prędkość odkształcenie wykonałoby jeden obrót wokół centrum Drogi Mlecznej za 600 do 700 milionów lat – powiedziała Eloisa Poggio z Obserwatorium Astronomicznego w Turynie, główna autorka badania opublikowanego na łamach pisma „Nature Astronomy”. - To znacznie szybciej niż się spodziewaliśmy na podstawie prognoz z innych modeli – dodała.

Bezcenne dane z sondy Gaia

Prędkość precesji odkształcenia jest jednak mniejsza niż prędkość, z jaką same gwiazdy krążą wokół centrum galaktyki. Na przykład Słońce wykonuje jeden obrót w ciągu około 220 milionów lat. Uczeni ustalili to dzięki dokładnemu określeniu pozycji ponad miliarda gwiazd na niebie i oszacowaniu ich odległości od nas. Sonda Gaia zmierzyła też prędkości, z jaką poruszają się poszczególne gwiazdy, pozwalając astronomom odtworzyć ruch Drogi Mlecznej wstecz, ale także i do przodu.

- To tak, jakby mieć samochód i próbować mierzyć prędkość i kierunek jazdy tego samochodu w bardzo krótkim czasie, a następnie, w oparciu o te wartości, próbować modelować przeszłość i przyszłość trajektorii samochodu - powiedział Ronald Drimmel z Obserwatorium Astronomicznego w Turynie, współautor publikacji. - Jeśli dokonamy takich pomiarów dla wielu samochodów, moglibyśmy modelować przepływ ruchu. Podobnie mierząc ruchy milionów gwiazd na niebie, możemy modelować procesy na dużą skalę, takie jak ruch odkształcenia dysku Drogi Mlecznej – dodał.

- Dzięki Gai po raz pierwszy mamy dużą ilość danych o ogromnej liczbie gwiazd, których ruch jest mierzony tak dokładnie, że możemy spróbować zrozumieć ruchy galaktyki na dużą skalę i modelować jej historię powstawania – wyjaśnił Jos de Bruijne związany z projektem sondy Gaia w ESA.

Kolizja z galaktyką karłowatą SagDEG

Astronomowie nie wiedzą jeszcze, z którą galaktyką doszło do kolizji, ani kiedy się rozpoczęła, ale sposób, w jaki odkształcenie wiruje wokół centrum galaktyki, wydaje się być spowodowane względnie niedawnym lub nawet wciąż trwającym zderzeniem z jedną z galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej. Głównym podejrzanym jest galaktyka karłowata SagDEG (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy), która, jak uważają badacze, już kilkakrotnie przedarła się przez dysk galaktyczny Drogi Mlecznej.

Galaktyka ta prawdopodobnie będzie stopniowo wchłaniana przez Drogę Mleczną, proces, który jest już w toku. Naukowcy zapewniają jednak, że nie będzie miało to zauważalnego wpływu na życie na naszej planecie.

Odkształcenie Drogi Mlecznej

Fot. NASA/JPL-Caltech; Layout: ESA

- Słońce znajduje się w odległości około 26 tys. lat świetlnych od centrum galaktyki, gdzie amplituda odkształcenia jest bardzo mała. Nasze pomiary były głównie poświęcone zewnętrznym częściom dysku galaktycznego, czyli obszarom znajdującym się w odległości do 52 tys. lat świetlnych od centrum galaktyki i dalej – zaznaczyła Poggio.

Gaia już wcześniej odkryła dowody zderzeń Drogi Mlecznej z innymi galaktykami w niedawnej i odległej przeszłości, które nadal można zaobserwować, miliardy lat po zdarzeniach, w trajektoriach ruchu dużych grup gwiazd. Sonda już szósty rok skanuje niebo, a naukowcy nieustannie otrzymują nowe, ogromne ilości danych do przetworzenia i przeanalizowania. Kolejne zestawy danych ma zostać udostępniony społeczności naukowej pod koniec tego roku i na początku przyszłego.

 

Źródło: ESA, fot. Robert Gendler/ESO