Komunikat prasowy

Orzeszek ziemny w sercu naszej Galaktyki

Teleskopy ESO utworzyły najlepszą mapę 3D centralnego zgrubienia Drogi Mlecznej

12 września 2013

Dwie grupy astronomów użyły danych z teleskopów ESO do opracowania najlepszej trójwymiarowej mapy centralnych części Drogi Mlecznej. Odkryto, że wewnętrzne obszary z niektórych kątów widzenia przybierają kształt orzeszka ziemnego, albo litery X. Ten dziwny kształt został wykryty przy użyciu publicznie dostępnych danych z teleskopu VIST do przeglądów nieba, razem z pomiarami ruchów setek bardzo słabych gwiazd w centralnym zgrubieniu.

Jedną z najważniejszych i najbardziej masywnych części galaktyki jest zgrubienie galaktyczne. Ten olbrzymi obłok centralny składa się około 10 miliardów gwiazd rozmieszczonych w przestrzeni o wymiarach tysięcy lat świetlnych, ale jego struktura i pochodzenie nie są dobrze poznane.

Niestety z naszego punktu widzenia z wnętrza dysku galaktycznego widok na centralny obszar – odległy o około 27 000 lat świetlnych – jest mocno przesłonięty przez gęste obłoki gazu i pyłu. Astronomowie mogą uzyskać dobry widok na zgrubienie tylko obserwując na dłuższych falach, takich jak promieniowanie podczerwone, które jest w stanie penetrować obłoki.

Wcześniejsze obserwacje z podczerwonego przeglądu nieba 2MASS dawały już wskazówki, że zgrubienie ma tajemniczą strukturę w kształcie litery X. Teraz dwie grupy naukowców użyły nowych obserwacji z kilku teleskopów ESO do uzyskania znacznie lepszego obrazu struktury zgrubienia.

Pierwsza grupa, z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) w Garching w Niemczech, użyła przeglądu VVV w bliskiej podczerwieni [1] z teleskopu VISTA w Obserwatorium ESO Paranal w Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Nowy ogólnodostępny przegląd może uchwycić gwiazdy trzydzieści razy słabsze niż poprzednie przeglądy. Zespół zidentyfikował łącznie 22 miliony gwiazd należących do klasy czerwonych olbrzymów, których dobrze znane właściwości pozwalają na obliczenie odległości do obiektów [2].

„Głębokość katalogu gwiazd VISTA znacznie przewyższa poprzednie prace i możemy wykryć całą populację tych gwiazd we wszystkich obszarach, z wyjątkiem najbardziej przesłoniętych” wyjaśnia Christopher Wegg (MPE), który jest głównym autorem pierwszych badań. „Z rozmieszczenia gwiazd możemy utworzyć trójwymiarową mapę zgrubienia galaktycznego. Po raz pierwszy taka mapa została wykonana bez przyjmowania modelu dla kształtu zgrubienia.”

„Odkryliśmy, że wewnętrzny rejon naszej Galaktyki ma kształt orzeszków ziemnych w łupinach z boku i z bardzo wydłużoną poprzeczką z góry” dodaje Ortwin Gerhard, współautor pierwszej publikacji i lider Grupy Dynamiki w MPE [3]. „Po raz pierwszy możemy wyraźnie to zobaczyć w naszej Drodze Mlecznej, a symulacje naszej i innych grup pokazują, że kształt jest charakterystyczny dla galaktyk z poprzeczką, które na początku były zwykłymi dyskami gwiazd.”

Drugi z międzynarodowych zespołów, prowadzony przez chilijskiego doktoranta Sergio Vásqueza (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile oraz ESO, Santiago, Chile), przyjął inne podejście w ustaleniu struktury zgrubienia. Porównując zdjęcia wykonane w odstępie jedenastu lat za pomocą 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO, zmierzyli niewielkie przesunięcia spowodowane ruchami gwiazd zgrubienia po niebie. W połączeniu z pomiarami ruchów tych gwiazd w stronę Ziemi (zbliżaniem i oddalaniem się) utworzono trójwymiarową mapę ruchów dla ponad 400 gwiazd [4].

Po raz pierwszy uzyskano tak dużą liczba prędkości w trzech wymiarach dla pojedynczych gwiazd po obu stronach zgrubienia” podsumowuje Vásquez. „Gwiazdy, które obserwowaliśmy, wydają  się przemieszczać w strumieniach wzdłuż ramion zgrubienia w kształcie litery X, ponieważ ich orbity przenoszą je nad i pod oraz poza płaszczyznę Drogi Mlecznej. Wszystko bardzo dobrze pasuje do przewidywać najnowszych modeli!”

Astronomowie sądzą, że Droga Mleczna była początkowo prostym dyskiem gwiazd, który miliardy lat temu utworzył płaską poprzeczkę [5]. Wewnętrzna jej część następnie wygięła się, uzyskując kształt trójwymiarowego orzeszka ziemnego, który widać w danych obserwacyjnych.

Uwagi

[1] VVV oznacza VISTA Variables in the Via Lactea Survey. Jest to jeden z sześciu dużych przeglądów wykonywanych przez teleskop VISTA. Dane z VVV są dostępne publicznie dla międzynarodowej społeczności za pomocą ESO Science Archive Facility, które umożliwiło przeprowadzenie badań w MPE.

[2] Gwiazdy określane jako “red clump giants” wybrano do badań, ponieważ można ich używać jako świec standardowych: w tym stadium ewolucji luminosity olbrzymów jest mniej więcej niezależna od ich wieku lub składu chemicznego. Ilość gazu i pyłu przesłaniająca gwiazdy jest obliczana bezpośrednio z obserwowanych barw olbrzymów, tak więc można zmierzyć rozkład jasności bez przesłaniania. A ponieważ czerwone olbrzymy „red clump” mają prawie taką samą wewnętrzną jasność, daje to nam oszacowanie odległości do gwiazdy. Dobre pokrycie przestrzenne przeglądu VVV pozwoliło na pomiary w całym wewnętrznych obszarze Drogi Mlecznej, na podstawie których opracowano trójwymiarowe pomiary struktury zgrubienia.

[3] Podobne struktury w kształcie orzeszków ziemnych obserwowano w zgrubieniach innych galaktyk, a ich utworzenie jest przewidywane przez symulacje komputerowe, które pokazują, że kształt ten formowany jest przez gwiazdy znajdujące się na orbitach o strukturze litery X.

[4] Obserwacje tych prędkości radialnych wykonano przy pomocy spektrografu FLAMES-GIRAFFE na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), należącym do ESO, a także spektrografu IMCAS w Obserwatorium Las Campanas.

[5] Wiele galaktyk, w tym Droga Mleczna, posiada długą, wąską strukturę wzdłuż swoich centralnych obszarów, nazywaną poprzeczką.

Więcej informacji

Wyniki badań opublikowano w artykułach pt. “Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars”, C. Wegg et al., który ukase się w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society oraz “3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge”, S. Vásquez et al., niedawno opublikowanym w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład pierwszego zespołu badawczego: C. Wegg oraz O. Gerhard (obaj z Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Niemcy).

Skład drugiego zespołu badawczego: S. Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; ESO, Santiago, Chile), M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile), V. Hill (Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, Francja), A. Renzini (INAF − Osservatorio Astronomico di Padova, Włochy; Observatoire de Paris, Francja), O. A. González (ESO, Santiago, Chile), E. Gardner (Université de Franche-Comté, Besançon, Francja), V. P. Debattista (University of Central Lancashire, Preston, Wielka Brytania), A. C. Robin (Université de Franche-Comté), M. Rejkuba (ESO, Garching, Niemcy), M. Baffico (Pontificia Universidad Católica de Chile), M. Monelli (Instituto de Astrofísica de Canarias & Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Hiszpania), V. Motta (Universidad de Valparaiso, Chile) and D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile; Obserwatorium Watykańskie, Włochy).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 39-metrowy Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikajce naukowe: Wegg et al oraz Vasquez et al.
• Zdjęcia VISTA
• Zdjęcia VLT

Kontakt

Christopher Wegg
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 30000 3715
E-mail: wegg@mpe.mpg.de

Ortwin Gerhard
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 30000 3539
E-mail: gerhard@mpe.mpg.de

Sergio Vásquez
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Tel.: +56 2 2354 4940
E-mail: svasquez@astro.puc.cl

Manuela Zoccali
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Tel.: +56 2 2354 4940
E-mail: mzoccali@astro.puc.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych