Odkrywanie struktury spiralnej Drogi Mlecznej
Chociaż astronomowie są przekonani, że nasza Droga Mleczna jest galaktyką spiralną, wciąż istnieje wiele aspektów jej budowy, których do końca nie rozumiemy. Galaktyki spiralne występują w różnych typach, a wszystkie one różnią się kształtem, liczbą, rozmiarem i rozmieszczeniem ramion spiralnych. Opierając się na dziesięcioleciach badań obserwacyjnych, wierzymy, że Droga Mleczna jest galaktyką spiralną z poprzeczką. Jednak uzyskanie pełnego obrazu jej morfologii (kształtu i właściwości) jest trudne, ponieważ wszystkie nasze obserwacje pochodzą jedynie z wnętrza Galaktyki (oglądamy ją od środka).
Większość poprzednich badań zgadza się co do liczby ramion spiralnych w naszej galaktyce, ale istnieje poważna debata dotycząca pozycji, kształtów i kątów nachylenia (miara tego, jak ciasno są one nawinięte) tych ramion.
W niedawnym badaniu naukowcy próbują wykorzystać niezwykle potężny zbiór danych obserwacyjnych, aby rzucić więcej światła na zagadkę tych ramion. Korzystając z danych astrometrycznych z sondy Gaia, autorzy zmapowali rozmieszczenie gwiazd w dużej części Drogi Mlecznej, starając się lepiej ograniczyć właściwości niektórych jej ramion spiralnych. Z ostatniego, trzeciego zbioru danych Gaia – Early Data Release 3 (EDR3) wybrali trzy różne próbki do wykorzystania w mapowaniu – około jednego miliona młodych gwiazd górnego ciągu głównego (typy widmowe O, B i A na diagramie HR), około 400 gromad otwartych i prawie 3000 klasycznych gwiazd zmiennych cefeid. Wszystkie one zostały wybrane, ponieważ są stosunkowo jasne, a zatem ich pozycje w Galaktyce są dobrze określone przez dane z Gai.
Co sprawia, że dane Gaia są tak potężne i przydatne do analizy tego rodzaju? Sonda została zaprojektowana w celu dostarczenia najdokładniejszego (jak dotąd) katalogu pozycji i prędkości ponad miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej. Nawet po pierwszych trzech publikacjach danych Gaia zrewolucjonizowała badania naszej galaktyki, prowadząc do przełomowych odkryć związanych z hiperszybkimi gwiazdami, strumieniami gwiazd, dynamiką galaktyczną, gromadami gwiazd i wielu więcej.
Podstawowa analiza opisana we wspominanej pracy polegała na wykorzystaniu próbek z Gai do zmapowania rozmieszczenia gwiazd w dużej części Galaktyki, w której centrum znajduje się Słońce. Autorzy następnie byli w stanie zidentyfikować obszary o zbyt dużej i zbyt małej gęstości w rozkładach i skorelować je z obecnością określonych ramion spiralnych. Z danych wynika, że rozkład gwiazd wokół Słońca wcale nie jest symetryczny lub jednolity – w rzeczywistości zbyt gęste leżą wzdłuż określonych „łuków”, z których każdy odpowiada znanemu spiralnemu ramieniu Drogi Mlecznej.
Ogólnie rzecz biorąc, artykuł z powodzeniem wykorzystuje rozkład gwiazd ze zbioru danych EDR3 z Gai do badania liczby, pozycji i zasięgu ramion spiralnych naszej galaktyki, a także podaje ograniczenia dla czterech znanych ramion. Potwierdzają, że Ramię Perseusza dobrze zgadza się z poprzednimi modelami, że Ramię Tarczy (Krzyża) znajduje się bliżej Słońca, niż wcześniej sądzono, i że niektóre z ramion mogą rozciągać się dalej niż pokazują poprzednie badania. Co najważniejsze, zbliżające się nowe dane z Gai obiecują jeszcze lepszy obraz struktury spiralnej Drogi Mlecznej, ponieważ pozycje i prędkości nawet słabszych i bardziej oddalonych gwiazd są mierzone dokładniej.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
