Astronomowie potwierdzają zderzenie dwóch galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej

Stojąc na półkuli południowej Ziemi w ciemną, bezchmurną noc, możesz zobaczyć dwa jasne obłoki oddalone nieco od Drogi Mlecznej.

Te obłoki gwiazd to galaktyki satelitarne Drogi Mlecznej: Mały Obłok Magellana oraz Wielki Obłok Magellana, w skrócie odpowiednio SMC oraz LMC.

Wykorzystując niedawno opublikowane dane z nowego teleskopu kosmicznego, astronomowie z Uniwersytetu w Michigan odkryli, że południowowschodni region, lub “skrzydło”, Małego Obłoku Magellana oddala się od głównej części tej galaktyki karłowatej, co stanowi pierwszy silny dowód na to, że stosunkowo niedawno miało miejsce zderzenie Małego Obłoku Magellana z Wielkim.

“To naprawdę ekscytujący wynik” mówi prof. Sally Oey, z Uniwersytetu Michigan, główna autorka opracowania. “Możemy wyraźnie dosrzec, że Skrzydło jest osobny regionem, który oddala się od reszty SMC”.

Wyniki badań opublikowano w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Wraz z międzynarodowym zespołem, Oey i jej student Johnny Dorigo Jones badali SMC pod kątem uciekających gwiazd lub gwiazd, które zostały wyrzucone z gromad znajdujących się wewnątrz SMC. Do obserwacji galaktyki badacze wykorzystali najnowsze dane opublikowane przez konsorcjum misji Gaia, nowego teleskopu wysłanego w przestrzeń kosmiczną przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA).

Celem misji Gaia jest wielokrotne fotografowanie gwiazd na przestrzeni kilku lat w celu stworzenia wykresu ich ruchu (prędkości, kierunku) w czasie rzeczywistym. W ten sposób naukowcy mogą mierzyć jak gwiazdy poruszają się w przestrzeni kosmicznej.

“Przyglądaliśmy się bardzo masywnym, gorącym, młodym gwiazdom – najgorętszym i najjaśniejszym, których jest stosunkowo niewiele” mówi Oey. “Całe piękno SMC oraz LMC polega na tym, że są to indywidualne galaktyki, dlatego mogliśmy się przyglądać wszystkim masywnym gwiazdom w każdej z nich”.

Strzałki pokazują względne prędkości kierunek ruchu w płaszczyźnie nieba dla 315 gwiazd w SMC. Niebieski kolor przedstawia gwiazdy poruszające się w stronę Ziemi, a czerwony oddalające się od nas. Po lewej od przerywanej linii znajduje się region nazwany “Skrzydłem”, w którym widać, że większość gwiazd oddala się od swojej galaktyki
Credit: Johnny Dorigo Jones

Badanie gwiazd w jednej galaktyce pomaga astronomom na dwa sposoby: po pierwsze, otrzymują oni statystycznie pełną próbkę gwiazd w jednej galaktyce macierzystej; po drugie, astronomowie w ten sposób mają do czynienia z jedną odległością do wszystkich gwiazd, co ułatwia mierzenie ich prędkości.

“To naprawdę interesujące, że Gaia zmierzyła ruchy własne tych gwiazd. Ten ruch zawiera wszystko na co patrzymy” mówi Dorigo Jones. “Dla przykładu, jeżeli obserwujemy kogoś spacerującego po kabinie lecącego samolotu, obserwowany przez nas ruch uwzględnia ruch samolotu, jak i znacznie mniejszy ruch spacerującej osoby”.

“Dlatego też  odjęliśmy ruch całego SMC, aby skupić się na ruchu pojedynczych gwiazd. Interesowały nas prędkości poszczególnych gwiazd, bowiem próbowaliśmy zrozumieć procesy fizyczne zachodzące wewnątrz obłoku”.

Oey i Dorigo Jones badają uciekające gwiazdy, aby określić jak zostały one wyrzucone ze swoich gromad macierzystych. Czasami jest to mechanizm, w którym jedna gwiazda w grawitacyjnie związanym układzie podwójnym eksploduje jako supernowa, wyrzucając w momencie eksplozji drugą gwiazdę niczym z procy.

Inny mechanizm obejmuje grawitacyjnie niestabilną gromadę gwiazd, która wskutek dynamicznych interakcji między gwiazdami wyrzuca jedną lub kilka gwiazd ze swojej grupy.

Przyglądając się zebranym danym, badacze zauważyli, że wszystkie gwiazdy znajdujące się w Skrzydle – południowo-wschodniej części SMC – poruszają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością. To dowód na to, że SMC oraz LMC prawdopodobnie zderzyły się ze sobą kilkaset milionów lat temu.

Gurtina Besla, także biorąca udział w projekcie astronoma z Uniwersytetu w Arizonie stworzyła model zderzenia SMC oraz LMC. Wraz ze swoim zespołem przewidziała kilka lat temu, że bezpośrednie zderzenie sprawiłoby, że Skrzydło SMC poruszałoby się w kierunku LMC, a gdyby galaktyki jedynie przeleciały w pobliżu siebie, gwiazdy w Skrzydle poruszałyby się w kierunku prostopadłym do linii łączącej SMC oraz LMC. Najnowsze badania potwierdziły, że gwiazdy Skrzydła oddalają się od SMC i zdążają do LMC – co wskazuje na bezpośrednie zderzenie obu galaktyk w przeszłości.

Źródło: University of Michigan