Warszawscy astronomowie opracowali trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej

Unikalną, trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej zaprezentowali w prestiżowym tygodniku „Science” naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego UW, pracujący w ramach projektu Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). Mapa dostarcza nowych informacji m.in. na temat  historii naszej Galaktyki.

O publikacji poinformował kierownik projektu OGLE prof. Andrzej Udalski w przesłanej PAP informacji prasowej.

Zaprezentowana przez zespół OGLE najnowsza mapa Drogi Mlecznej powstała na podstawie obserwacji ponad 2,4 tys. cefeid – stosunkowo młodych gwiazd, liczących mniej niż 250 mln lat. Są to pulsujące nadolbrzymy, których jasność zmienia się w bardzo regularny sposób z okresem od kilkunastu godzin do kilkudziesięciu dni.

Jak tłumaczą warszawscy astronomowie, jest to znacznie dokładniejsza metoda poznawania struktury Galaktyki niż modele stosowane dotychczas, oparte m.in. na zliczeniach gwiazd, radiowych badaniach rozmieszczenia cząsteczek gazu w Galaktyce, a także analizie obrazów innych galaktyk, widzianych z zewnątrz.

„Na podstawie okresu pulsacji możemy wyznaczyć jasność rzeczywistą cefeidy i porównując ją z jasnością obserwowaną gwiazdy obliczamy precyzyjnie jej odległość” – tłumaczy cytowana w informacji prasowej dr Dorota Skowron, liderka zespołu przygotowującego mapę Galaktyki i pierwsza autorka publikacji w „Science”.

Większość cefeid, które posłużyły do opracowania mapy Drogi Mlecznej, to obiekty nowo odkryte – dzięki obserwacjom prowadzonym w ramach projektu OGLE w Obserwatorium Las Campanas w Chile.

„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” – wyjaśnia prof. Andrzej Udalski.

Skonstruowana na podstawie analizowanych cefeid mapa pokazuje rzeczywiste rozmieszczenie młodej populacji gwiazdowej w Galaktyce. Jest to pierwsza trójwymiarowa mapa stworzona na podstawie bezpośrednich odległości wyznaczonych do poszczególnych obiektów.

Precyzyjnie wyznaczone odległości cefeid wypełniających dysk galaktyczny aż po jego krańce umożliwiają dokładną analizę budowy dysku galaktycznego. Mapa pokazuje, że dysk galaktyczny jest płaski do odległości 25 tys. lat świetlnych od centrum Galaktyki, a w dalszych odległościach ulega zakrzywieniu.

„Zakrzywienie dysku podejrzewano już wiele lat temu, ale dopiero teraz po raz pierwszy możemy użyć indywidualnych obiektów do badania jego kształtu w trzech wymiarach” – wyjaśnia Przemek Mróz, doktorant UW zajmujący się badaniem parametrów dysku Galaktyki. Zakrzywienie dysku może być spowodowane oddziaływaniami z innymi galaktykami, wpływem gazu międzygalaktycznego lub tzw. ciemnej materii.

Wyznaczenie precyzyjnych odległości do tak licznej próbki cefeid, w połączeniu z pomiarami ich prędkości z europejskiego satelity Gaia, umożliwiło również skonstruowanie dokładnej krzywej rotacji Galaktyki – zależności prędkości orbitalnej gwiazd wokół centrum Galaktyki od ich odległości od środka.

„Nasza krzywa rotacji Galaktyki sięga daleko poza zakres dotychczasowych badań i potwierdza stałą prędkość orbitalną gwiazd, praktycznie aż do granic dysku” – dodaje Przemek Mróz. Taki jej kształt jest jednym z podstawowych argumentów na rzecz istnienia ciemnej materii w Galaktyce.

Dzięki obserwacjom OGLE udało się również określić wiek cefeid w naszej Galaktyce. Okazuje się, że szereg wyraźnych struktur widocznych na mapie ma podobny wiek. Cefeidy młodsze znajdują się bliżej centrum Galaktyki, a najstarsze na jej krańcach. „Zbliżony wiek struktur wskazuje, że musiały one powstać w podobnym momencie w przeszłości, w jednym z ramion spiralnych Galaktyki” – zauważa dr Jan Skowron, współautor pracy w tygodniku „Science”.

Aby przetestować tę hipotezę, astronomowie skonstruowali prosty model powstawania poszczególnych struktur.

„Symulowane i obserwowane struktury w Galaktyce są uderzająco podobne. Możemy więc stwierdzić, że nasz model historii dysku galaktycznego jest możliwy i jest w stanie objaśnić dzisiejsze struktury jakie w nim widzimy” – podsumowuje wyniki modelowania Jan Skowron.

Źródła: PAP, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego.