Zrozumienie, jak powstał wszechświat, jest jednym z większych wyzwań bycia astrofizykiem. Biorąc pod uwagę rozmiar obserwowalnego Wszechświata (46,6 miliarda lat świetlnych) i oszałamiający wiek (13,8 miliarda lat), nie jest to łatwe zadanie. Niemniej jednak bieżące obserwacje, obliczenia i symulacje komputerowe pozwoliły astrofizykom dowiedzieć się wiele o tym, jak galaktyki i większe struktury zmieniły się w czasie.
Na przykład ostatnie badanie przeprowadzone przez zespół z University of Kentucky (Wielka Brytania) podważyło uprzednio przyjęte poglądy na temat ewolucji naszej galaktyki, aby stać się tym, co widzimy dzisiaj. Na podstawie obserwacji dysku gwiezdnego Drogi Mlecznej, który wcześniej uważano za gładki, zespół znalazł dowody na asymetryczne zmarszczki. To wskazuje, że w przeszłości nasza galaktyka mogła zostać ukształtowana przez starożytne zderzenia.
Badanie, zatytułowane „Tomografia Drogi Mlecznej z gwiazdami karłowatymi K i M: Pionowa struktura dysku galaktycznego”, niedawno pojawiło się w The Astrophysical Journal. Zespół kierowany przez Deborah Ferguson, absolwentkę Wielkiej Brytanii w 2016 r., Składał się z profesor Susan Gardner - z UK College of Arts and Sciences - i Briana Yanny'ego, astrofizyka z Fermilab Center for Particle Astrophysics (FCPA).
Badanie to powstało z pracy magisterskiej Fergusona, którą nadzorował prof. Gardner. W tym czasie Ferguson starał się rozwinąć wcześniejsze badania Gardnera i Yanny'ego, które również starały się zrozumieć obecność zmarszczek w dysku gwiezdnym naszej galaktyki. Na potrzeby tego nowego badania zespół polegał na danych uzyskanych z 2,5-metrowego teleskopu Sloan Digital Sky Survey (SDSS), zlokalizowanego w Obserwatorium Apache Point w Nowym Meksyku.
Umożliwiło to zespołowi zbadanie rozkładu przestrzennego 3,6 miliona gwiazd w Galaktyce Drogi Mlecznej, z którego potwierdzono obecność asymetrycznych zmarszczek. Twierdzą, że można je interpretować jako dowód na starożytne zderzenia Drogi Mlecznej - innymi słowy, że fale te powstały w wyniku kontaktu naszej galaktyki z innymi galaktykami w przeszłości.
Mogą one obejmować połączenie Drogi Mlecznej z galaktyką karłowatą Strzelca około 0,85 miliarda lat temu, a także obecne połączenie naszej galaktyki z galaktyką karłowatą Wielkiego Canis. Jak wyjaśnił prof. Gardner w niedawnym komunikacie prasowym w Wielkiej Brytanii:
„Uważa się, że uderzenia te były„ architektami ”centralnego pręta i ramion spiralnych Drogi Mlecznej. Tak jak fale na powierzchni gładkiego jeziora sugerują przepływ odległej łodzi motorowej, szukamy odlotów z symetrii, których spodziewalibyśmy się w rozkładach gwiazd, aby znaleźć dowody starożytnych uderzeń. Znaleźliśmy obszerne dowody na przełamanie wszystkich tych symetrii, a tym samym uzasadniamy rolę starożytnych uderzeń w tworzeniu struktury naszej Drogi Mlecznej. ”
Jak już wspomniano, poprzednie prace Gardnera wykazały również, że gdy chodziło o symetrię gwiazd Północ / Południe w dysku Drogi Mlecznej, występowała pionowa „zmarszczka”. Innymi słowy, liczba gwiazd leżących powyżej lub poniżej dysku gwiezdnego zwiększyłaby się z jednego próbkowania do następnego, im dalej spojrzałyby od środka dysku galaktycznego. Ale dzięki najnowszym danym uzyskanym przez SDSS zespół miał znacznie większą próbę, na której oparł swoje wnioski.
Ostatecznie odkrycia te potwierdziły obserwacje dokonane przez Fergusona i Lally'ego, a także ujawniły dowód na asymetrię w płaszczyźnie dysku galaktycznego. Jak wyjaśnił Ferguson:
„Dostęp do milionów gwiazd z SDSS pozwolił nam badać strukturę galaktyczną w zupełnie nowy sposób, dzieląc niebo na mniejsze regiony bez utraty statystyk. Niesamowite było obserwowanie ewolucji tego projektu, a wyniki pojawiają się, gdy wykreślamy gwiezdne gęstości i widzimy intrygujące wzory na całej powierzchni. W miarę przeprowadzania dalszych badań w tej dziedzinie jestem podekscytowany, aby zobaczyć, czego możemy się dowiedzieć o strukturze naszej galaktyki i siłach, które pomogły ją ukształtować. ”
Zrozumienie ewolucji naszej galaktyki i roli, jaką odegrał starożytny wpływ, jest niezbędne do zrozumienia historii i ewolucji Wszechświata jako całości. Oprócz tego, że pomagamy nam potwierdzić (lub zaktualizować) nasze obecne modele kosmologiczne, badania takie jak ten mogą również wiele powiedzieć o tym, co czeka nas w naszej galaktyce za miliardy lat.
Przez dziesięciolecia astronomowie byli zdania, że za około 4 miliardy lat Droga Mleczna zderzy się z Andromedą. To wydarzenie prawdopodobnie będzie miało ogromne konsekwencje, prowadząc do połączenia supermasywnych czarnych dziur w obu galaktykach, zderzeń gwiezdnych i wyrzucania gwiazd. Chociaż istnieje wątpliwość, że ludzkość będzie w pobliżu tego wydarzenia, nadal warto wiedzieć, jak ten proces ukształtuje naszą galaktykę i wszechświat lokalny.
