Nasza galaktyka, Droga Mleczna, nigdy nie stoi w miejscu, ale bez prezerwy obraca się i kołysze. Jednak teraz dane z teleskopu kosmicznego Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA ujawniają, iż nasza galaktyka również ma gigantyczną falę rozchodzącą się od jej centrum i przetaczającą się przez skupiska gwiazd.
Misją sondy Gaia było przede wszystkim sporządzenie najdokładniejszej trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej. I choć sama sonda już nie działa, to zebrane przez nią dane wciąż dostarczają nam nowych odkryć. Efekty są bardziej spektakularne, niż się spodziewano.
Nasza galaktyka nie jest statyczną, spokojną strukturą, ale dynamicznym, żywym (choć w kosmicznej skali) organizmem, który ciągle się trzęsie i faluje. Od około stu lat wiemy, iż gwiazdy galaktyki krążą wokół jej centrum, a Gaia zmierzyła ich prędkości i ruchy. Od lat 50. XX wieku wiemy, iż dysk Drogi Mlecznej jest zakrzywiony. Gaia odkryła, iż dysk ten z czasem przechyla się podobnie jak przechyla się na boki wirujący bączek.
Teraz naukowcy odkryli ruch na skalę, która dosłownie zapiera dech w piersi. Potężna fala wprawia w ruch gwiazdy w naszej galaktyce w odległościach dziesiątek tysięcy lat świetlnych od Słońca. Niczym kamień wrzucony do stawu, który powoduje powstawanie fal, ta galaktyczna fala gwiazd obejmuje znaczną część zewnętrznego dysku Drogi Mlecznej.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics.
Droga Mleczna faluje niczym ocean
Nieoczekiwaną galaktyczną falę ilustruje poniższy rysunek. Na mapach Drogi Mlecznej sporządzonych przez sondę Gaia na czerwono i niebiesko zaznaczono położenie tysięcy jasnych gwiazd.
Na lewym zdjęciu widzimy naszą galaktykę z góry. Na prawym widzimy pionowy przekrój galaktyki i patrzymy na falę z boku. Ta perspektywa ujawnia, iż „lewa” strona galaktyki zakrzywia się w górę, a „prawa” w dół. Nowo odkryta fala jest oznaczona kolorem czerwonym i niebieskim: w obszarach czerwonych gwiazdy znajdują się powyżej, a w obszarach niebieskich – poniżej zakrzywionego dysku galaktyki.
Na podstawie tych danych możemy stwierdzić, iż fala rozciąga się na znaczną część dysku galaktycznego, oddziałując na gwiazdy znajdujące się w odległości co najmniej 30–65 tys. lat świetlnych od centrum galaktyki (dla porównania, Droga Mleczna ma średnicę około 100 tys. lat świetlnych).
To fascynujące, iż dzięki Gai jesteśmy w stanie mierzyć również ruchy gwiazd w dysku galaktycznym. Intrygujący jest nie tylko wizualny wygląd struktury falowej w przestrzeni trójwymiarowej, ale także jej falowe zachowanie, gdy analizujemy ruchy gwiazd w jej obrębie – mówi Eloisa Poggio, astronom z Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) we Włoszech, która kierowała zespołem naukowców, który odkrył falę.
Więcej na Spider’s Web:
Stadionowa fala w kosmosie
Na zamieszczonym niżej obrazie Drogi Mlecznej widzianej z boku, ruchy gwiazd oznaczono dzięki białych strzałek. Można zauważyć, iż wzór falowy ruchów pionowych (przedstawiony strzałkami) jest lekko przesunięty w poziomie w stosunku do wzoru falowego utworzonego przez pionowe położenie gwiazd (oznaczone kolorami czerwonym i niebieskim).
To zachowanie jest zgodne z tym, czego można by oczekiwać od fali – wyjaśnia Eloisa.
Wyobraź sobie falę tłumu na stadionie. Biorąc pod uwagę, iż galaktyczne skale czasu są znacznie dłuższe niż nasze, wyobraź sobie, iż widzisz tę falę stadionową zamrożoną w czasie, podobnie jak obserwujemy Drogę Mleczną. Niektórzy ludzie staliby wyprostowani, inni właśnie usiedli (gdy fala przepłynęła), a inni przygotowywaliby się do wstania (gdy fala się do nich zbliżała).
W tej analogii osoby stojące w pozycji wyprostowanej odpowiadają obszarom na naszych mapach zaznaczonym na czerwono. A jeżeli weźmiemy pod uwagę ruchy, osoby o największych dodatnich ruchach pionowych (reprezentowane przez największe białe strzałki skierowane w górę) to te, które dopiero zaczynają wstawać, przed nadchodzącą falą.
Eloisa i jej współpracownicy byli w stanie wyśledzić ten zaskakujący ruch, badając szczegółowe położenia i ruchy młodych gwiazd olbrzymów i cefeid. Są to gwiazdy, których jasność zmienia się w przewidywalny sposób, co można zaobserwować z dużych odległości dzięki teleskopów takich jak Gaia.
Ponieważ młode gwiazdy olbrzymy i cefeidy poruszają się wraz z falą, naukowcy uważają, iż gaz w dysku może również brać udział w tym wielkoskalowym zmarszczeniu. Możliwe, iż młode gwiazdy przechowują pamięć informacji o fali z samego gazu, z którego powstały.
Naukowcy nie znają źródła tych galaktycznych wstrząsów. Możliwe wyjaśnienie mogłoby stanowić zderzenie z galaktyką karłowatą, ale konieczne są dalsze badania.
Galaktyka w ciągłym ruchu
Nowe odkrycie pokazuje coś, o czym często zapominamy: kosmos nie jest statyczny. Nasza galaktyka żyje, pulsuje i reaguje na wydarzenia sprzed milionów lat. W tej gigantycznej strukturze my sami, Ziemia, Słońce i cały Układ Słoneczny jesteśmy tylko drobnym elementem porwanym w kosmicznym tańcu.
Nadchodząca, czwarta publikacja danych z misji Gaia będzie zawierać jeszcze dokładniejsze pozycje i ruchy gwiazd Drogi Mlecznej, w tym gwiazd zmiennych, takich jak cefeidy. Pomoże to naukowcom w tworzeniu jeszcze lepszych map, a tym samym pogłębi naszą wiedzę na temat tych charakterystycznych cech naszej galaktyki macierzystej – mówi Johannes Sahlmann, naukowiec projektu Gaia w ESA.
Gaia przypomina nam więc, iż choćby jeżeli nigdy nie opuścimy Drogi Mlecznej, możemy coraz lepiej poznawać jej sekrety.
