Dla nas nocne niebo może wyglądać jak przypadkowy rozprysk gwiazd, ale astronomowie dowiadują się, że w niektórych regionach naszej galaktyki gwiazdy zlepiły się w cechy podobne do tych na Ziemi - strumienie, fale, łuki i grzbiety górskie.
Aktywność tektoniczna tworzy szeroki wachlarz cech Ziemi, ale naukowcy nie są do końca pewni, co czyni te gwiezdne mimiki w Drodze Mlecznej. Teraz naukowcy testują winowajcę, w tym siły pochodzące spoza naszej galaktyki. Prawdziwym podejrzanym może być jednak sama Droga Mleczna.
Naukowcy opisują Drogę Mleczną jako galaktykę spiralną z poprzeczką - zasadniczo ukształtowaną jak jajo skierowane do góry nogami, z rozkładem gwiazd w kształcie wiatraczka. Ale na mniejszą skalę w tej galaktycznej topografii kryje się o wiele więcej szczegółów.
Od 2013 r. Misja Europejskiej Agencji Kosmicznej o nazwie Gaia przeprowadziła spis Drogi Mlecznej w celu skatalogowania ponad 1 miliarda gwiazd. Korzystając z nowych danych opublikowanych w kwietniu 2018 r. Na temat dokładnych pomiarów lokalizacji i ruchów gwiazd dla dodatkowych 550 milionów obiektów, astronomowie mogą teraz badać galaktykę z nową wymiarowością.
Podczas gdy te galaktyczne eksploracje odkryły nowy teren, taki jak grzbiety i łuki, naukowcy nie byli w stanie w pełni wyjaśnić, w jaki sposób powstają struktury gwiezdne. Zespół kierowany przez astronomów z University of Sydney w Australii postanowił spróbować odtworzyć w modelach komputerowych niektóre z funkcji widocznych w gwiazdach.
Badacze skupili się na serii ośmiu grzbietów Drogi Mlecznej, które są złożone obok siebie jak pasmo górskie. Dane Gaia wykazały, że grzbiety, które były umieszczone razem w środkowej warstwie dysku Drogi Mlecznej, miały kolekcje unikatowych gwiazd na ich szczytach. Korzystając z danych z innej misji, która analizuje skład gwiazd, zauważyli, że wszystkie gwiazdy miały składy elementarne podobne do składu Słońca. Ponieważ skład żywiołów może wskazywać na wiek gwiezdny, powiedziano im, że te młode gwiazdy nie były tak rozproszone, jak starsze gwiazdy, co pomaga zrozumieć, jak powstają grzbiety.
Teorie na temat tworzenia takich grzbietów i innych cech dzielą się na dwie kategorie: wewnętrzną i zewnętrzną. Niektóre teorie sugerują, że mechanizmy galaktyk wewnętrznych są kluczowe dla tworzenia geografii galaktycznej. Na przykład oddziaływania grawitacyjne mogą generować fale rezonansowe, które tworzą większe skupiska materii z mniejszych. Alternatywnie, tarcie między gwiazdami, gazami i pyłem w galaktyce może prowadzić do powstania tych cech topograficznych, podobnie jak ubrania w pralce zaplątują się, gdy przechodzą obok siebie podczas procesu czyszczenia. Inne teorie sugerują, że jakaś inna zewnętrzna galaktyka poruszała się po całej galaktyce, i to właśnie pomarszczyło gwiazdy. (Aby zobrazować tę teorię, wyobraź sobie, że przeciągasz stopy podczas przechodzenia przez dywan, powodując jego złożenie.)
Zespół zastosował symulacje komputerowe tych procesów wewnętrznych i zewnętrznych, aby sprawdzić, czy rozkład gwiazd można odtworzyć w różnych warunkach. Odkryli, że grzbiety bardziej pasują do grzbietów utworzonych w odizolowanych regionach poprzez wewnętrzny proces zwany mieszaniem faz, w którym grupy gwiazd stopniowo mieszają się, jak rum i koks mieszane w koktajlu, z powodu zmiany kształtu ramion spiralnych w czasie . Co więcej, obecność młodych gwiazd, które nie miały tyle czasu na rozproszenie, co starsze gwiazdy, również sugerowała, że źródłem pobliskich sił była pobliska siła. W symulacjach regionów, które zostały uderzone grawitacyjnie przez przechodzącą galaktykę, wyniki pokazały znacznie wyższe grzbiety niż te widoczne w Drodze Mlecznej.
Tak więc wysokość grzbietów „może być jednym ze sposobów rozróżnienia procesów wewnętrznych i zewnętrznych” - powiedziała Shourya Khanna, astronom z University of Sydney i główny autor nowego artykułu.
Jednak nadal istnieją pewne ograniczenia. Naukowcy muszą jeszcze modelować gaz w swojej symulacji, co może mieć wpływ na wyniki. Badania wykazały, że pobliska galaktyka przeszła kiedyś przez Drogę Mleczną. Może to być tego rodzaju interakcja zewnętrzna, która ma tendencję do tworzenia strumieni gwiazd, podczas gdy procesy wewnętrzne - takie jak mieszanie faz - są bardziej odpowiedzialne za grzbiety, sugerują badania. Mając wiele gwiazd do skatalogowania, Gaia może jeszcze dostarczyć astronomom więcej wskazówek na temat sił, które kształtują oszałamiającą geografię naszej galaktyki.
„Region galaktyki, w którym mamy obecnie wiele informacji, znajduje się dość blisko Słońca, ale nadchodzące wydania Gai powinny zwiększyć rozmiar regionu” - powiedziała Alice Quillen, astronom z University of Rochester, który nie był zaangażowany w badanie.
Naukowcy opublikowali swoje odkrycia online w czasopiśmie arXiv i przedłożyli je do publikacji w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
