Arašid v srcu naše Galaksije

ESO-vi teleskopi naredili doslej najboljšo 3D karto osrednje odebelitve Galaksije

Dve skupini astronomov sta uporabili podatke z ESO-vih teleskopov, da sta naredili doslej najboljšo tridimenzionalno karto osrednjih delov Galaksije. Odkrili so, da imajo notranja območja obliko arašida ali pa iz nekaterih zornih kotov obliko črke X. Ta nenavadna oblika je bila ugotovljena s pomočjo javnih podatkov z ESO-vega pregledovalnega teleskopa VISTA in z meritvami gibanja stotin zelo šibkih zvezd v osrednji odebelitvi.

Eden najpomembnejših in masivnih delov Galaksije je galaktična odebelitev. Ta ogromen osrednji oblak tvori okoli 10.000 milijonov zvezd in se razteza tisoče svetlobnih let, njegove strukture in izvora pa še ne razumemo dobro.   

Žal je iz našega zornega kota znotraj galaktičnega diska pogled na okoli 27.000 svetlobnih let oddaljeno osrednje območje močno zastrt z gostimi oblaki plina in prahu. Astronomi lahko dobijo dober pogled na osrednjo odebelitev le z opazovanji svetlobe daljših valovnih dolžin, kot je infrardeče sevanje, ki lahko prodira skozi oblake prahu. 

Zgodnejša opazovanja narejena v okviru infrardečega pregleda neba 2MASS so že dala namig, da ima osrednja odebelitev skrivnostno strukturo v obliki črke X. Zdaj sta dve skupini znanstvenikov uporabili nova opazovanja z nekaj ESO-vih teleskopov, da bi dobila veliko jasnejši pogled na strukturo osrednje odebelitve.

Prva skupina z Max Planckovega inštituta za izvenzemeljsko fiziko (Institute for Extraterrestrial Physics - MPE) v Garchingu, Nemčija je uporabila  bližnji infrardeči pregled VVV [1] narejen s teleskopom VISTA na ESO-vem observatoriju Paranal v Čilu (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Ta novi javni pregled lahko zazna zvezde, ki so tridesetkrat šibkejše od zvzed zajetih v prejšnjih pregledih osrednje odebelitve. Skupina je identificirala skupno 22 milijonov zvezd, ki pripadajo razredu rdečih orjakinj, katerih dobro znane lastnosti omogočajo izračun njihove oddaljenosti [2].

»Globina Vistinega zvezdnega kataloga daleč presega prejšnje delo, saj lahko zaznamo celotno populacijo teh zvezd tudi v najbolj zastrtih območjih«, pojasnjuje Christopher Wegg (MPE), vodilni avtor prve študije. “Iz te razporeditve zvezd lahko nato naredimo tridimenzionalno karto galaktične odebelitve. Prvikrat je bila taka karta narejena brez predpostavke modela osrednje odebelitve.«

»Odkrili smo, da ima osrednje območje naše Galaksije gledano od strani obliko arašida v lupini, gledano od zgoraj pa obliko močno razpotegnjene prečke«, dodaja Ortwin Gerhard, soavtor prvega članka in vodja Skupine za dinamiko pri MPE [3]. "Prvič lahko to jasno vidimo v naši Galaksiji. Simulacije naše in drugih skupin kažejo, da je ta oblika značilna za galaksijo s prečko, ki je bila na začetku razvojne poti čisti zvezdni disk.«

Druga mednarodna skupina, ki jo vodi čilski doktorski študent Sergio Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago in ESO, Santiago, Čile) je za določitev strukture osrednje odebelitve uporabila drugačen pristop. S primerjavo posnetkov narejenih v razmiku devetih let z MPG/ESO 2.2-metrskim teleskopom so lahko izmerili na nebu malenkostne premike zaradi gibanja zvezd v osrednji odebelitvi. Te so združili z meritvami gibanja istih zvezd v smeri proti Zemlji ali proč od nje in tako naredili natančno karto gibanja več kot 400 zvezd v treh dimenzijah.

»Prvič smo dobili za veliko število posameznih zvezd na obeh straneh osrednje odebelitve  njihove hitrosti v treh dimenzijah,« zaključuje Vásquez. “Zdi se, da se zvezde, ki smo jih opazovali, pretakajo vzdolž rokavov osrednje zgostitve v obliki črke X, ko jih njihove orbite nosijo gor in dol ter ven iz ravnine Galaksije. Vse se dobro ujema z napovedmi iz najbolj dovršenih modelov!”

Astronomi so mnenja, da je bila Galaksija prvotno enostaven disk zvezd, iz katerega je pred milijardami let nastala ploščata prečka [5]. Njen notranji del se je potem spremenil v trodimenzionalno obliko arašida, ki jo vidimo pri novih opazovanjih.

  

Opombe

[1] VVV pomeni "VISTA spremenljivke v Rimski cesti" (VISTA Variables in the Vía Láctea – VVV). Podatki iz pregleda VVV so javno dostopni mednarodni znanstveni skupnosti preko ESO-vega znanstvenega arhiva, ki je omogočil proučevanje na MPE.

[2] Rdeče orjakinje v t.i. rdeči zgostitvi so bile izbrane za to študijo zato, ker jih lahko uporabljamo kot standardne svetilnike: na tej stopnji življenjskega ciklusa rdečih orjakinj je njihov izsev približno neodvisen od njihove starosti ali sestave. Količina plina in prahu, ki zastira zvezde je izračunana neposredno iz opazovane barve zvezd v rdeči zgostitvi. Tako lahko izmerimo njihovo razporeditev svetlosti brez zatemnitve. Ker imajo red clump zvezde skoraj enako navidezno svetlost, na ta način dobimo približno razdaljo do vsake zvezde. Dobro prostorsko pokritje pregleda VVV je omogočilo meritve preko celotnega notranjega območja Galaksije in iz teh izdelavo tridimenzionalnih meritev strukture osrednje odebelitve.

[3] Podobne strukture v obliki arašida so opazovali v osrednjih odebelitvah drugih galaksij. Njihov nastanek je bil napovedan na osnovi računalniških simulacij, ki kažejo, da obliko arašida tvorijo zvezde v tirnicah, ki oblikujejo strukturo v obliki X. 

[4] Opazovanja radialnih hitrosti so bila narejena s pomočjo spektrografa FLAMES-GIRAFFE na ESO-vem Zelo velikem teleskopu ter na spektrografu IMACS na Observatoriju Las Campanas.

[5] Mnoge galaksije, vključno z našo Galaksijo, imajo čez osrednje območje dolge ozke oblike, znane kot prečke.

Več informacij

Ta raziskava je bila objavljena v člankih z naslovom“Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars”, avtorja C. Wegg in dr., v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society in “3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge”, avtorja S. Vásquez in dr., ki je bila nedavno objavvljena v reviji Astronomy & Astrophysics.

Prvo skupino sestavljata C. Wegg in O. Gerhard (oba Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Nemčija).

Drugo skupino sestavljajo S. Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Čile; ESO, Santiago, Čile), M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile), V. Hill (Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, Francija), A. Renzini (INAF − Osservatorio Astronomico di Padova, Italy; Observatoire de Paris, Francija), O. A. González (ESO, Santiago, Čile), E. Gardner (Université de Franche-Comté, Besançon, Francija), V. P. Debattista (University of Central Lancashire, Preston, Velika Britanija), A. C. Robin (Université de Franche-Comté), M. Rejkuba (ESO, Garching, Nemčija), M. Baffico (Pontificia Universidad Católica de Chile), M. Monelli (Instituto de Astrofísica de Canarias & Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Španija), V. Motta (Universidad de Valparaiso, Čile) in D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile; Vatican Observatory, Italija).

 

Povezave

Vir: ESO