Galaktyczne fikołki. Czy Droga Mleczna mogła kiedyś obrócić się na bok?

Nasza Galaktyka sprawia wrażenie stabilnej i uporządkowanej. Wygląda jak spokojnie płynące przez przestrzeń frisbee. Jednak wrażenie a rzeczywistość to dwie różne rzeczy. Nowe badania symulacyjne prowadzone przez zespół astronomów z Durham University sugerują, że w rzeczywistości historia Drogi Mlecznej była burzliwa. Cały dysk galaktyki mógł przez miliardy lat stopniowo przechylać się w obrębie halo ciemnej materii na skutek dawnych zderzeń z mniejszymi galaktykami. To kolejny dowód na to, że licząca 13,6 miliarda lat Droga Mleczna przeszła wiele gwałtownych zmian, co może też tłumaczyć niektóre jej zagadkowe cechy.

Spiralny dysk Drogi Mlecznej

Większość gwiazd Drogi Mlecznej znajduje się w jej płaskim, spiralnym dysku. Otacza go znacznie większe, ale dużo bardziej rozrzedzone halo gwiazdowe. Tworzą je przede wszystkim gwiazdy, które pierwotnie powstały w mniejszych galaktykach, a następnie zostały włączone do Drogi Mlecznej w wyniku galaktycznych zderzeń.

Z obserwacji prowadzonych w ramach zakończonej już misji Gaia wynika, że halo gwiazdowe Drogi Mlecznej obraca się bardzo powoli. Astronomowie nie potrafili jednak dotąd wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje.

Aby zrozumieć zmiany zachodzące w naszym kosmicznym domu, najlepiej jest zestawić je z danymi o innych, podobnych do naszej galaktykach. Naukowcy przeanalizowali ewolucję 25 galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej. Wszystkie zostały odtworzone w ramach zestawu symulacji kosmologicznych Auriga. Pozwoliło to prześledzić rozwój wybranych galaktyk na przestrzeni miliardów lat.

Badania wykazały, że galaktyki, których halo gwiazdowe obraca się najwolniej, mają dwie wspólne cechy:

• w przeszłości przeszły potężne, czołowe zderzenie z inną galaktyką;
• w trakcie ewolucji zmieniła się także orientacja ich dysku.

Galaktyczne kolizje

– Wiemy już, że Droga Mleczna doświadczyła w przeszłości potężnego zderzenia czołowego z galaktyką znaną jako Gaia–Sausage–Enceladus. Dlatego uważamy, że dysk Drogi Mlecznej najprawdopodobniej zmienił kiedyś swoją orientację – powiedział kierujący projektem astronom Kirill Batrakov.

Wspomniana przez astronoma galaktyka Gaia–Sausage–Enceladus była masywną galaktyką karłowatą, która około 10–11 miliardów lat temu zderzyła się z młodą Drogą Mleczną i została przez nią wchłonięta. To połączenie galaktyk jest największym wydarzeniem we wczesnej historii Drogi Mlecznej. Przekształciło naszą Galaktykę i pozostawiło po sobie miliardy gwiazd poruszających się po silnie wydłużonych orbitach.

Odkrycie śladów dawnej zmiany orientacji dysku daje astronomom nowy sposób badania ewolucji Drogi Mlecznej i pośrednie wskazówki o ruchu otaczającego ją halo ciemnej materii. Oznacza to też, że większość gwiazd – być może nawet Słońce – poruszała się kiedyś po innych trajektoriach niż dziś, a pozornie stabilne położenie Układu Słonecznego mogło się w przeszłości zmieniać.

Galaktyczny poligon doświadczalny

Batrakov podkreśla, że Droga Mleczna jako galaktyka, którą możemy badać najdokładniej, jest kluczowym poligonem doświadczalnym dla badań nad ewolucją galaktyk. Odkrycie zmiany orientacji dysku dopisuje nowy rozdział do jej historii, a najbardziej ekscytujące jest to, że tak złożone wydarzenia można odtworzyć wyłącznie na podstawie dzisiejszych obserwacji.

Badanie wykazało również, że rotacja gwiazdowego halo Drogi Mlecznej jest ściśle powiązana z rotacją halo ciemnej materii. Oba składniki mogły ewoluować razem, gdy Galaktyka rosła, wchłaniając mniejsze galaktyki satelitarne. Wyniki dostarczają możliwego wyjaśnienia jednej z nietypowych cech Drogi Mlecznej oraz nowych wskazówek na temat jej powstania i ewolucji.

– Odkrycie, że jej dysk zmienił orientację, dopisuje nowy rozdział do tej historii. Musimy uwzględnić go, umieszczając Drogę Mleczną w szerszym kontekście innych galaktyk. Najbardziej ekscytuje mnie to, że tak złożoną historię można odtworzyć wyłącznie na podstawie współczesnych obserwacji – podsumowuje Batrakov.

Źródło: Royal Astronomical Society

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i pisarka zajmującą się tematyką popularnonaukową, głównie kosmosem. Absolwentka Uniwersytetu Warszawskiego, przygodę z mediami rozpoczęła ponad 20 lat temu w redakcji „Życia Warszawy”. Poza pisaniem o polskiej i światowej nauce na łamach „National Geographic” współpracuje m.in. z „Wysokimi Obcasami” i kilkoma magazynami premium. Współautorka trzech bestsellerowych książek: „Człowiek – istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Pracuje w Centrum Badań Kosmicznych PAN i współpracuje z polskim Obserwatorium Cerro Murphy w Chile (OCM), którym zarządza CAMK PAN.