Droga Mleczna zachowała ślady dawnych rozerwań gromad gwiazd. Nowe badanie pokazuje, iż takich kosmicznych blizn może być znacznie więcej.
Droga Mleczna nie jest gładką, spokojną spiralą, jak często pokazują ją wizualizacje. Jest pełna starych śladów po kosmicznym rozrywaniu mniejszych układów gwiazd. Astronomowie z Uniwersytetu Michigan właśnie dorzucili do tej historii potężny, nowy rozdział. Znaleźli 87 kandydatów na strumienie gwiazdne związane z kulistymi gromadami gwiazd. Wcześniej znano mniej niż 20 takich przypadków, więc skok jest naprawdę duży.
To są gwiezdne smugi po dawnym rozrywaniu
Strumienie gwiezdne to długie, rozciągnięte pasma gwiazd, które powstają wtedy, gdy Droga Mleczna grawitacyjnie oskubuje mniejsze układy. Czasem chodzi o galaktyki karłowate, czasem o gromady kuliste, czyli bardzo stare, ciasno upakowane skupiska gwiazd krążące wokół naszej galaktyki. Kiedy taka gromada traci gwiazdy, zostawia za sobą coś w rodzaju świetlnego śladu wzdłuż swojej orbity. To właśnie te ślady astronomowie czytają jak zapis dawnych zderzeń, strat i powolnego rozrywania przez galaktyczne pływy.
Badacze porównują to do jazdy na rowerze z dziurawym workiem piasku w ręce. Ziarna wypadają po drodze i zostawiają linię, po której można odtworzyć trasę. Z gwiazdami dzieje się podobnie, tylko skala jest oczywiście kosmiczna. I właśnie dlatego takie strumienie są tak cenne, bo pokazują nie tylko, co stało się z samą gromadą, ale też jak rozłożona jest masa Drogi Mlecznej, w tym ta niewidoczna, czyli ciemna materia.
Największa zmiana nie polega na liczbie, tylko na rodzaju odkrycia
Strumieni gwiazd w ogóle znamy już dużo więcej niż kilkanaście. Nowy artykuł przypomina, iż dzięki Gai i nowym metodom wykryto już ponad 100 cienkich strumieni w Drodze Mlecznej. Rzecz w tym, iż ogromna część z nich to ślady po obiektach, które już praktycznie przestały istnieć albo trudno jednoznacznie wskazać ich żywego rodzica. W nowym badaniu chodzi o szczególnie cenny typ, a mianowicie o strumienie powiązane z wciąż istniejącymi gromadami kulistymi. I właśnie takich przykładów było dotąd bardzo mało.
Yingtian Bill Chen i jego współpracownicy mówią wprost, iż wcześniej znano mniej niż 20 takich przypadków, a teraz ich katalog urósł do 87 kandydatów. W samym artykule naukowym autorzy zaznaczają, iż wykrycia te co najmniej podwajają liczbę znanych strumieni gromad kulistych i podnoszą odsetek gromad na dużych szerokościach galaktycznych, przy których widać ślady pływowego rozciągania, do około 75 proc. To sugeruje, iż takie blizny mogą być w Drodze Mlecznej dużo bardziej powszechne, niż długo sądzono.
Kluczem był algorytm, który przestał szukać tylko ładnych, cienkich smug
Przez lata część takich struktur umykała, bo astronomowie mieli dość intuicyjne wyobrażenie, jak powinien wyglądać strumień: cienki, długi i mniej więcej zgodny z orbitą swojej gromady. Problem w tym, iż natura nie zawsze chce być tak grzeczna. W nowej pracy zespół użył algorytmu StarStream, który nie zakłada z góry, iż strumień musi wyglądać książkowo. Zamiast tego porównuje dane obserwacyjne z fizycznym modelem powstawania strumieni i szuka sygnałów także tam, gdzie wcześniejsze metody mogły widzieć tylko bałagan.
To dało interesujący efekt. Wielu nowych kandydatów wcale nie jest eleganckimi, wąskimi smugami. Część jest szeroka, część krótka, część wydaje się przesunięta względem oczekiwanej orbity gromady. Autorzy piszą wprost, iż takie nieregularne strumienie mogły być pomijane właśnie dlatego, iż nie pasowały do starego, wizualnego wyobrażenia. Nowa metoda pozwoliła więc zobaczyć nie tylko więcej, ale także coś bardziej realistycznego.
Nie wszystkie obiekty są jeszcze pewniakami
Badacze nie ogłaszają, iż wszystkie 87 przypadków to już definitywnie potwierdzone strumienie. Aż 34 z nich to przypadki wysokiej jakości, w których zarówno kompletność, jak i czystość wykrycia przekraczają 50 proc. Dla pozostałych poziom pewności jest niższy, głównie z powodu zanieczyszczenia tłem, czyli ogromną liczbą innych gwiazd, które utrudniają jednoznaczny odczyt sygnału.
Sam Chen mówi zresztą, iż część kandydatów ma relatywnie niską pewność i wymaga lepszych danych. Jest to więc katalog nowych celów dla kolejnej generacji obserwacji. Astronomowie nie twierdzą więc, iż zamknęli temat, ale iż nagle otworzyli dużo większą mapę miejsc, w których warto teraz patrzeć uważniej.
W tle cały czas czai się ciemna materia
Dlaczego te strumienie są aż tak ważne? Bo ich kształt, gęstość i przebieg zależą od tego, jakie siły działały na gromadę w czasie jej ruchu przez Drogę Mleczną. A to znaczy, iż można w nich szukać informacji o rozkładzie masy naszej galaktyki. Nie tylko tej zwykłej, z gwiazd i gazu, ale również tej niewidocznej. Strumienie są czułe na wpływ halo ciemnej materii, galaktycznego pręta, nachylenia dysku i możliwych spotkań z ciemnymi subhalo albo obłokami molekularnymi.
To właśnie dlatego takie obiekty są dziś traktowane jak niezwykle przydatne sondy grawitacyjne. Nie widzimy ciemnej materii bezpośrednio, ale widzimy, jak jej grawitacja mogła zagiąć, poszarpać albo rozciągnąć strumień gwiazd. Im więcej takich układów da się znaleźć i porównać, tym łatwiej oddzielić przypadkową osobliwość jednego obiektu od czegoś, co naprawdę mówi o całej Drodze Mlecznej. I właśnie tu nowy katalog może okazać się wyjątkowo cenny.
