Kosmiczne latarnie odkrywają przed nami centrum Drogi Mlecznej

Płaszczyzna Galaktyki w zakresie promieniowania podczerwonego na zdjęciu z satelity WISE Źródło: NOAO/AURA/NSF/AIP/A.Kunder
Płaszczyzna Galaktyki w zakresie promieniowania podczerwonego na zdjęciu z satelity WISE
Źródło: NOAO/AURA/NSF/AIP/A.Kunder

Międzynarodowy zespół astronomów pracujący pod kierownictwem dr Andrei Kunder z Instytutu Astrofizyki Leibniza (AIP) w Poczdamie odkrył, że centralne 2000 lat świetlnych Drogi Mlecznej zawiera bardzo starą populację gwiazd. Gwiazdy te mają ponad 10 miliardów lat, a ich orbity w przestrzeni kosmicznej skrywają w sobie wczesne etapy formowania się Drogi Mlecznej.

To pierwszy raz kiedy udało się kinematycznie odseparować ten wyjątkowo stary komponent od populacji gwiazd, które aktualnie zdominowały masę centrum Galaktyki. Astronomowie z Poczdamu w swoich pracach wykorzystali spektrograf AAOmega zainstalowany na Anglo Australian Telescope w pobliżu Siding Spring w Australii skupiając się na dobrze znanej starej klasie gwiazd zwanej RR Lyrae. Gwiazdy tego typu charakteryzują się pulsacjami jasności o okresie ok. jednego dnia, przez co są trudniejsze w badaniu, ale jednocześnie mogą służyć jako tzw. świece standardowe. Gwiazdy typu RR Lyrae pozwalają na wykonywanie bardzo dokładnych pomiarów odległości i występują tylko w populacjach gwiazd w wieku ponad 10 miliardów lat, np. w gromadach kulistych tworzących halo naszej galaktyki. Naukowcy wykonali pomiary prędkości setek gwiazd znajdujących się w kierunku Gwiazdozbioru Strzelca na obszarze nieba równym powierzchni tarczy Księżyca w pełni. Dzięki temu zespół był w stanie wykorzystać wiek gwiazd do zbadania warunków panujących w centralnej części Drogi Mlecznej na początku jej istnienia.

Tak jak Londyn i Paryż zbudowane są na starszych pozostałościach rzymskich, a nawet wcześniejszych, Droga Mleczna także zawiera w sobie wiele pokoleń gwiazd, które powstawały od początków istnienia Drogi Mlecznej do czasów obecnych.  Z uwagi na fakt, że cięższe pierwiastki – nazywane przez astronomów „metalami” – powstają we wnętrzach gwiazd, kolejne generacje gwiazd są coraz to bardziej bogate w metale. Stąd wiemy, że najstarszymi komponentami naszej Drogi Mlecznej są gwiazdy ubogie w metale. Większość  obszarów centralnych Galaktyki zdominowanych jest przez gwiazdy bogate w metale, tzn. takie które zawierają podobną ilość metali co nasze Słońce, ułożone w swego rodzaju poprzeczkę. Tego typu gwiazdy tworzące poprzeczkę (kształtem przypominającą boisko piłkarskie) podążają po zbliżonych orbitach w tym samym kierunku wokół centrum Galaktyki. Gaz wodorowy także podąża w tą samą stronę.  Stąd uważano, że wszystkie gwiazdy w centrum Galaktyki będą podążać po zbliżonych torach. Jednak ku zdumieniu astronomów, gwiazdy RR Lyrae nie trzymają się tej reguły, ale charakteryzują się dużo bardziej chaotycznymi ruchami, tak jak gdyby powstały w dużej odległości od centrum Drogi Mlecznej.

„Oczekiwaliśmy, że te gwiazdy będą podążać tymi samymi drogami co gwiazdy poprzeczki” mówi główny badacz Andrea Kunder. Współ-autor opracowania Juntai Shen z Shanghai Astronomical Observatory dodaje: „Odpowiadają one jedynie za jeden procent całkowitej masy poprzeczki, jednak te wyjątkowo stare populacje gwiazd wydają się mieć zupełnie inne pochodzenie niż pozostałe gwiazdy, co skłania nas ku teorii, że są to jedne z pierwszych gwiazd, które powstały w Drodze Mlecznej.”

Gwiazdy typu RR Lyrae stanowią dla astronomów ruchome cele – ich pulsacje sprawiają, że w okresie dnia obserwujemy zmiany ich pozornej prędkości. Zespół starał się uwzględnić tą zmienność i był w stanie wykazać, że dyspersja prędkości lub losowe ruchy populacji RR Lyrae były bardzo duże w porównaniu z pozostałymi gwiazdami tworzącymi centrum Drogi Mlecznej. Kolejnym etapem badań będzie zbadanie zawartości metali w populacji RR Lyrae, co wzbogaci naszą wiedzę o historii tych gwiazd, a także pozwoli na trój- a nawet czterokrotne zwiększenie liczby przebadanych gwiazd tego typu (aktualnie to około 1000).

Więcej informacji:

Źródło: AIP