Od stuleci astronomowie badają Drogę Mleczną, aby lepiej zrozumieć jej rozmiar i strukturę. I podczas gdy nowoczesne instrumenty przyniosły bezcenne obserwacje naszej galaktyki i innych (które pozwoliły astronomom uzyskać ogólny obraz tego, jak ona wygląda), prawdziwie dokładny model naszej galaktyki był nieuchwytny.
Na przykład ostatnie badanie przeprowadzone przez zespół astronomów z National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) wykazało, że struktura Drogi Mlecznej na dużą skalę jest dość wypaczona. Na podstawie ich odkryć wydaje się, że efekt ten staje się coraz bardziej widoczny w miarę oddalania się od rdzenia.
Badanie, które szczegółowo opisuje ich odkrycia, pojawiło się niedawno w czasopiśmie naukowym Natura, zatytułowany „Intuicyjna mapa 3D precesji osnowy galaktycznej śledzona przez klasyczne cefeidy”. Badanie było prowadzone przez Xiaodian Chen z Kluczowego Laboratorium Astronomii Optycznej NAOC i objęło członków Instytutu Astronomii i Astrofizyki Kavli z Uniwersytetu Pekińskiego i China West Normal University.
Aby go rozbić, galaktyki takie jak Droga Mleczna składają się z cienkich dysków gwiazd, które krążą wokół centralnego wybrzuszenia co kilkaset milionów lat. W tym wybrzuszeniu siła grawitacji setek miliardów gwiazd i ciemnej materii utrzymuje materię i gaz galaktyki razem. Jednak w dalekich zewnętrznych obszarach galaktyki atomy wodoru stanowiące większość dysku gazowego nie są już ograniczone do cienkiej płaszczyzny.
Jak wyjaśnił dr Chen w niedawnym oświadczeniu prasowym Instytutu Kavli:
“Niezwykle trudno jest określić odległości od Słońca do części zewnętrznego dysku gazowego Drogi Mlecznej, nie mając jasnego pojęcia, jak on faktycznie wygląda. Niedawno opublikowaliśmy jednak nowy katalog okresowych gwiazd zmiennych znanych jako klasyczne cefeidy, dla których można określić odległości od 3 do 5%.”
Klasyczne Cefiedy są podklasą Zmiennych Cephied, gwiazdą znaną z tego, że regularnie pulsuje, różniąc się zarówno średnicą, jak i temperaturą. Powoduje to zmiany jasności, które są przewidywalne pod względem okresu i amplitudy, i czyni je bardzo przydatnymi do pomiaru odległości galaktycznych i kosmicznych.
Klasyczne cefeidy są szczególnym rodzajem młodych żółtych jasnych olbrzymów i nadolbrzymów, które są 4 do 20 razy masywniejsze niż nasze Słońce i do 100 000 razy jaśniejsze. Oznacza to, że mają one krótką żywotność, która czasami wystarcza na kilka milionów lat przed wyczerpaniem paliwa. Odczuwają także pulsacje, które mogą trwać kilka dni, a nawet miesiąc, co czyni je bardzo niezawodnymi do pomiaru odległości do innych galaktyk.
Jak stwierdził dr Shu Wang z Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics i współautor na papierze:
“Znaczna część naszej Drogi Mlecznej jest ukryta w pyle, co utrudnia pomiar odległości do gwiazd. Na szczęście obserwacje przy długich falach podczerwieni mogą obejść ten problem.”
Na potrzeby badań zespół opracował model dysku galaktycznego 3D oparty na pozycjach 1339 klasycznych cefiedów. Dzięki temu byli w stanie dostarczyć mocnych dowodów, że dysk galaktyczny nie jest zgodny z centrum galaktyki. W rzeczywistości, patrząc z góry, dysk Drogi Mlecznej wyglądałby w kształcie litery S, z jedną stroną zakrzywioną w górę, a drugą zakrzywioną w dół.
Powiedział profesor Uniwersytetu Macquarie Richard de Grijs, starszy współautor na papierze:
„Ku naszemu zdziwieniu odkryliśmy, że w 3D nasze gwiazdy Cefeid i dysk gazowy Drogi Mlecznej ściśle do siebie podążają. Daje to nowy wgląd w tworzenie naszej domowej galaktyki. Być może ważniejsze jest to, że w zewnętrznych obszarach Drogi Mlecznej odkryliśmy, że podobny do S dysk gwiezdny jest wypaczony w stopniowo skręcany wzór spiralny ”.
Odkrycia te przypominają zaobserwowane przez astronomów tuzin innych galaktyk, które wykazały stopniowo skręcone spiralne wzory. Łącząc swoje wyniki z tymi obserwacjami, naukowcy doszli do wniosku, że wzór spiralny Drogi Mlecznej jest najprawdopodobniej spowodowany przez wymuszenie rotacyjne (inaczej „momenty”) dysku wewnętrznego.
Ostatnie badanie dostarczyło zaktualizowaną mapę ruchów gwiazdowych naszej galaktyki, która rzuciłaby światło na pochodzenie Drogi Mlecznej. Co więcej, może również pomóc w zrozumieniu powstawania galaktyk i ewolucji kosmosu.
