Ruchy gwiazd ukazują szkielet Wielkiego Obłoku Magellana
Wykorzystując dane z przeglądu VISTA Magellanic Clouds (VMC) Survey, naukowcy potwierdzili istnienie wydłużonych orbit, które są podstawą procesu formowania się galaktycznych poprzeczek. W metodzie wykorzystano wielokrotne obserwacje obrazowe do skonstruowania mapy prędkości gwiazd w centralnym regionie Wielkiego Obłoku Magellana.
Galaktyka spiralna z poprzeczką NGC 1300. Galaktyki spiralne z poprzeczką różnią się od zwykłych galaktyk spiralnych tym, że ramiona galaktyki nie biegną spiralnie aż od centrum, lecz są połączone dwoma końcami prostej poprzeczki gwiazd zawierających jądro jej centrum.
Źródło: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).
Wielki Obłok Magellana (LMC) jest widoczny nieuzbrojonym okiem z półkuli południowej, ponieważ jest najjaśniejszą i najbardziej masywną galaktyką satelitarną Drogi Mlecznej. LMC jest bogaty w gwiazdy o szerokim zakresie widmowym, od nowo powstałych do tak starych, jak Wszechświat. Jest klasyfikowana jako galaktyka nieregularna, ponieważ charakteryzuje się pojedynczym ramieniem spiralnym i poprzeczką, która jest przesunięta względem środka dysku.
Struktury gwiazdowe poprzeczki są powszechną cechą galaktyk spiralnych. Uważa się, że powstają one w wyniku niewielkich perturbacji w dysku gwiazdowym, które wyrywają gwiazdy z ich ruchu kołowego i zmuszają je do poruszania się po wydłużonych orbitach – wyjaśnia Florian Niederhofer, pierwszy autor opublikowanych właśnie badań. Szczególnym rodzajem orbit są te, które są wyrównane z główną osią poprzeczki. Uważa się je za „kręgosłup” gwiazdowych poprzeczek i stanowią główną podporę ich struktury. Teleskop VISTA został stworzony do przeglądu nieba południowego na długościach fal bliskiej podczerwieni w celu badania źródeł, które emitują w tym zakresie widma, ze względu na ich naturę, lub obecność pyłu. Wykorzystując dane z przeglądu VMC, zespół znalazł pierwsze bezpośrednie dowody na istnienie takich orbit w obrębie poprzeczki LMC. VMC to przegląd Układu Magellana mający na celu badanie zawartości gwiazd i dynamiki naszych najbliższych pozagalaktycznych sąsiadów.
Zespół naukowców opracował zaawansowaną metodę dokładnego wyznaczania ruchów właściwych gwiazd w Obłokach Magellana. W nowych badaniach metoda ta została zastosowana do centralnej części LMC. Na podstawie zmierzonych wartości autorzy obliczyli rzeczywiste ruchy gwiazd w wewnątrz LMC, tworząc szczegółowe mapy prędkości wewnętrznej struktury prędkości galaktyki. Oszałamiający poziom szczegółowości map prędkości pokazuje, jak bardzo poprawiła się nasza metoda w porównaniu z wczesnymi pomiarami sprzed kilku lat – mówi Thomas Schmidt, współautor i doktorant w AIP. Ku zdumieniu badaczy, ich mapy ujawniły wydłużone ruchy gwiazd, które są zgodne ze strukturą i orientacją poprzeczki.
Dzięki bliskiej odległości, wynoszącej około 163 000 lat świetlnych, możemy obserwować pojedyncze gwiazdy w Obłokach Magellana za pomocą naziemnych teleskopów, takich jak VISTA – mówi Maria-Rosa Cioni, główna badaczka projektu VMC i kierownik sekcji Galaktyk Karłowatych i Galaktycznego Halo w AIP. Dlatego też galaktyki te stanowią dla nas wyjątkowe laboratorium, w którym możemy bardzo szczegółowo badać procesy kształtujące i formujące galaktyki. Wielkim zainteresowaniem cieszy się dynamika gwiazd, ponieważ niosą one cenne informacje o powstawaniu i ewolucji galaktyk. Jednak przez długi czas jedynym źródłem informacji o dynamice były jednowymiarowe prędkości gwiazd w linii widzenia. Prędkości te można łatwo zmierzyć za pomocą spektroskopowych przesunięć dopplerowskich, które polegają na tym, że obserwowane światło gwiazdy wydaje się bardziej niebieskie lub bardziej czerwone w zależności od tego, czy się do nas zbliża, czy oddala. Aby uzyskać pełne trójwymiarowe prędkości gwiazd, konieczna jest znajomość ruchów właściwych gwiazd, czyli pozorny dwuwymiarowy ruch w płaszczyźnie nieba. Ruchy te można uzyskać poprzez wielokrotne obserwacje tych samych gwiazd w określonym czasie, zwykle kilku lat. Przesunięcia gwiazd są następnie określane w odniesieniu do pobliskich obiektów odniesienia. Obiektami tymi mogą być np. bardzo odległe galaktyki tła, co do których można założyć, że znajdują się w spoczynku ze względu na ich duże odległości, lub gwiazdy o znanych już ruchach właściwych.
Ponieważ obserwowane ruchy gwiazd widziane z Ziemi są bardzo małe, precyzyjne pomiary wciąż stanowią wyzwanie. W odległości Obłoków Magellana obserwowane ruchy gwiazd są rzędu milisekund łuku na rok.
Nasze odkrycie stanowi ważny wkład w badania właściwości dynamicznych galaktyk z poprzeczką, ponieważ Obłoki Magellana są obecnie jedynymi galaktykami, w których takie ruchy mogą być badane za pomocą ruchów właściwych gwiazd. W przypadku bardziej odległych galaktyk jest to nadal poza naszymi możliwościami technicznymi – mówi Florian Niederhofer. W sumie potrzeba było 9 lat obserwacji, aby zgromadzić wystarczającą ilość obrazów, które pozwolą zmierzyć te drobne ruchy. Ten nieoczekiwany pomiar jest uzupełnieniem wielu ważnych wyników uzyskanych przez zespół VMC – dodaje z dumą Maria-Rosa Cioni.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
