Droga Mleczna w 3D - polscy astronomowie opracowali niezwykłą mapę naszej galaktyki

Droga Mleczna to galaktyka, w której znajduje się nasz rodzimy Układ Słoneczny. Na niebie możemy ją zobaczyć, jako pas uformowany z gwiazd i jest on widoczny gołym okiem. Jeszcze latach 20. ubiegłego wieku uważano, że Droga Mleczna zawiera wszystkie gwiazdy we wszechświecie, ale dzisiaj już wiemy, że jest tylko jedną z wielu galaktyk.

Na łamach czasopisma "Science" ukazał się artykuł o pracy astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego, która ukazuje niezwykłą mapę 3D Drogi Mlecznej. O badaniu piszą także m.in. "The New York Times", "The Guardian", "BBC" czy "National Geographic".

Polski projekt OGLE (czyli The Optical Gravitational Lensing Experiment), w ramach którego powstała mapa 3D Drogi Mlecznej, to jeden z największych na świecie fotometrycznych przeglądów nieba. Stworzenie trójwymiarowej mapy było możliwe dzięki przebadaniu ponad 2400 cefeid. Dzięki temu udało się również ustalić, że nasza galaktyka nie jest płaskim dyskiem - zamiast tego jest lekko zakrzywiona na brzegach.

Trudność w obserwacji Drogi Mlecznej wynika przede wszystkim z problemów obserwacji gwiazd, które znajdują się najdalej, na jej krańcach. Jednak naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego przyznali, że znaleźli no to sposób i do obliczania poszczególnych odległości, niezbędnych przy tworzeniu mapy 3D, posłużyli się obserwacją gwiazd zwanych cefeidami klasycznymi.

Są to młode, pulsujące gwiazdy o wieku poniżej 250 mln lat. Jasność cefeid zmienia się regularnie, dzięki czemu naukowcy są w stanie wyliczyć odległości pomiędzy nimi. W tym celu porównują jakość obserwowaną z jasnością rzeczywistą gwiazdy.

- Odległości do cefeid można wyznaczyć z dokładnością lepszą niż 5% - tłumaczy dr Dorota Skowron, liderka zespołu przygotowującego mapę Drogi Mlecznej. W tym celu astronomowie prowadzą obserwacje w zakresie promieniowania podczerwonego, które pochłania bardzo mało światła gwiazdy.

Tą metodą zbadano ponad 2400 cefeid, co pozwoliło wyznaczyć trójwymiarową mapę naszej galaktyki. Badacze z Uniwersytetu Warszawskiego udostępnili również wideo, w którym szczegółowo i w przystępny sposób wyjaśniają, jak wyglądały badania i jak powstawała mapa:

Ponieważ między wiekiem gwiazd a ich okresem pulsacji zachodzi zależność, polskim badaczom udało się odkryć to, że młodsze cefeidy znajdują się bliżej centrum galaktyki. Aby sprawdzić tę teorię, naukowcy opracowali specjalny model powstawania struktur w ramionach spiralnych Drogi Mlecznej. Chciano sprawdzić jak usytuowane byłyby obecnie cefeidy powstające miliony lat temu. Następnie przeprowadzono symulację, której wyniki potwierdziły się z tym, co obserwujemy dzisiaj na niebie.

Opracowanie trójwymiarowej mapy pozwoliło na nowo spojrzeć na kształt naszej galaktyki. Okazało się, że nie jest ona płaska, a zaczyna się zakrzywiać około 25 tysięcy lat świetlnych od centrum. Nasze Słońce leży ok. 50 lat świetlnych powyżej płaszczyzny dysku. Powody takiego zakrzywienia mogą być różne - oddziaływanie innych galaktyk, wpływ gazu czy ciemnej materii. Udało się również odkryć, że grubość dysku jest różna w poszczególnych fragmentach Drogi Mlecznej. Dodatkowo mapa galaktyki pozwoliła potwierdzić istnienie ciemnej materii.

Obserwacje cefeid zostały uzupełnione dodatkowymi danymi z satelity Gaia. Pozwoliło to ustalić zależność prędkości orbitalnej gwiazd wokół centrum Drogi Mlecznej, od ich odległości od centrum. Nazywa się to krzywą rotacyjną i potwierdza stałą prędkość gwiazd prawie do samych granic dysku. To z kolei jest jednym z dowodów na istnienie ciemnej materii.