Naukowcy zabierają nas do centrum Drogi Mlecznej

Nowa wizualizacja stanowi swego rodzaju wyjątkową wirtualną wycieczkę do centrum naszej własnej galaktyki – Drogi Mlecznej. W ramach tego projektu realizowanego na podstawie danych zebranych przez kosmiczne Obserwatorium Rentgenowskie Chandra i inne teleskopy, możemy sami kontrolować to co oglądamy podczas tej fascynującej podróży w środowisko gwiezdnych olbrzymów i silnej grawitacji potężnej czarnej dziury leżącej w samym centrum Drogi Mlecznej.

Ziemia znajduje się 26 000 lat świetlnych lub około 250 bilionów kilometrów od centrum Galaktyki. Choć ludzie nie są w stanie fizycznie się tam dostać, to naukowcy są w stanie badać ten region na podstawie danych z silnych teleskopów zdolnych rejestrować dochodzące do nich promieniowanie m.in. rentgenowskie czy podczerwone.





Powyższa wizualizacja bazuje na danych z zakresu podczerwonego zebranych przez Bardzo Duży Teleskop należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego, a skupiających się na 30 masywnych gwiezdnych olbrzymach, tzw. gwiazdach Wolfa-Rayeta, które krążą w odległości około 1,5 roku świetlnego od centrum Galaktyki. Silne wiary gazu wypływającego z powierzchni tych gwiazd wywiewają ich zewnętrzne warstwy w przestrzeń międzygwiezdną.

MATLAB Handle Graphics. Credits: NASA/CXC/Pontifical Catholic Univ. of Chile/C. Russell et al.

Gdy uwalniany przez gwiazdy gaz zderza się z gazem wcześniej wyrzuconym z innych gwiazd, powstają fale uderzeniowe rozchodzące się następnie przez otoczenie. Owe fale uderzeniowe podgrzewają gaz do milionów stopni, co sprawia, że zaczyna on emitować promieniowanie rentgenowskie. Intensywne obserwacje centralnych regionów Drogi Mlecznej za pomocą Chandry dostarczyły krytycznych danych o temperaturze i rozkładzie tego gazu o temperaturze wielu milionów stopni.

Astronomowie zainteresowani są lepszym zrozumieniem roli, jaką takie gwiazdy Wolfa-Rayeta odgrywają w kosmicznym środowisku środka Drogi Mlecznej. W szczególności chcieliby się dowiedzieć jak owe gwiazdy oddziałują z najbardziej dominującym mieszkańcem tego obszaru: z supermasywną czarną dziurą Sagittarius A* o masie rzędu czterech milionów słońc.

W powyższej wizualizacji obserwator umieszczony zostaje w pobliżu Sgr A* i jest  w stanie obserwować około 2o gwiazd Wolfa-Rayeta (białe, mrugające obiekty) krążących wokół Sgr A* i bezustannie wyrzucających z siebie wiatry gwiezdne . Owe wiatry zderzają się ze sobą, a następnie część tej materii opada na Sgr A*.  Animacja, która zaczyna się jakieś 350 lat w przeszłości obejmuje około 500 lat.

MATLAB Handle Graphics

Naukowcy wykorzystali wizualizację do zbadania wpływu jaki Sgr A* wywiera na swoje gwiezdne otoczenie. Gdy silna grawitacja Sgr A* przyciąga do siebie  zagęszczenia materii, to siły pływowe je rozciągają tym bardziej im bardziej zbliżają się one do czarnej dziury. Sgr A* wpływa także na swoje środowisko poprzez okazjonalne rozbłyski ze swojego bezpośredniego otoczenia, które odpowiadają za wyrzucanie materii w kierunku przeciwnym. Takie rozbłyski powodują uwalnianie części gazu wyprodukowanego przez wiatry Wolfa-Rayeta.

Badacze pracujący pod kierownictwem Christophera Rusella z Pontifical Catholic University of Chile wykorzystali wizualizację do zrozumienia obecności wcześniej wykrytych promieni rentgenowskich w kształcie dysku rozciągającego się na około 0,6 roku świetlnego od Sgr A*.  Ich prace wskazują, że ilość promieni gamma emitowanych przez te zderzające się ze sobą wiatry zależy od intensywności rozbłysków napędzanych przez Sgr A* oraz ilości czasu, który upłynął od erupcji. Silniejsze i najnowsze rozbłyski odpowiadają za słabszą emisję w zakresie rentgenowskim.

Informacje dostarczone przez wizualizację i modele teoretyczne pozwoliły Russellowi i jego współpracownikom na ustalenie, że Sgr A* doświadczyło stosunkowo silnego rozbłysku, który miał miejsce w ciągu ostatnich kilku stuleci. Co więcej, ich odkrycie wskazuje, że rozbłysk z supermasywnej czarnej dziury wciąż wpływa na obszar otaczający Sgr A* nawet mimo tego, że zakończył się około 100 lat temu. Poziom emisji rentgenowskiej jest nieco niższy niż szacowany prze modele.

Powyższe video 360 przedstawiające centrum Galaktyki idealnie ogląda się w goglach VR takich jak Samsung Gear VR czy Google Cardboard. Wideo można także oglądać na smartfonach z aplikacją YouTube – przesuwając telefon można oglądać różne fragmenty otoczenia Sgr A*

Christopher Russell zaprezentował nową wizualizację i związane z nią odkrycia naukowe podczas 231 spotkania American Astronomical Society w Waszyngtonie.

Źródło: NASA