Astronomowie prześwietlili Drogę Mleczną. Dostali 2 mln widm

Z daleka Droga Mleczna wygląda jak rozmazana smuga światła usiana punktami, które na pierwszy rzut oka niczym się od siebie nie różnią. Astronomowie jednak nie zadowalają się już samym patrzeniem. Zamiast robić kolejne zdjęcia, rozbierają światło każdej gwiazdy na części pierwsze i sprawdzają, co w nim siedzi – jak gorąca jest gwiazda, z czego się składa, jak szybko się porusza i jaką ma za sobą historię. W najnowszym zestawie danych Milky Way Mapper takich świetlnych odcisków palca zebrano już ponad 2 mln.

Jedna z najważniejszych zmian nie kryje się samej liczbie widm, tylko w tym, skąd je w ogóle zebrano. Przez lata trzon optycznej części przeglądu opierał się na teleskopie w Apache Point Observatory w Nowym Meksyku. To on przeczesywał niebo północne, budując ogromną bazę widm gwiazd. Teraz do tego obrazu dołożono drugi, równie ważny punkt na mapie – Las Campanas w Chile. I to właśnie on otwiera pełny dostęp do południowej części nieba.

Oba obserwatoria pracują na spektrografach BOSS, ale patrzą w zupełnie inne połowy nieba. Oznacza to więc, że po raz pierwszy ten sam system obserwacyjny obejmuje całą Galaktykę widzianą z Ziemi – bez dziur wynikających z tego, że stoimy tylko na jednej półkuli.

Nie da się wyjść z Drogi Mlecznej i spojrzeć na nią z zewnątrz – jesteśmy w jej dysku, zanurzeni w pył i gwiazdy, które zasłaniają i zniekształcają część obrazu. A ponieważ Galaktyka rozciąga się na całe niebo, jej południowe i północne fragmenty nie są dla nas równie łatwe do obserwacji z jednego miejsca na Ziemi. Dopiero połączenie danych z obu obserwatoriów składa to w spójniejszą całość – mniej poszatkowaną, bardziej równą, bliższą temu, jak Droga Mleczna wyglądałaby, gdybyśmy mogli zobaczyć ją z zewnątrz.

Jak pisaliśmy w tekście: Droga Mleczna ma blizny i rany. Widzimy je, bo zmieniliśmy podejście, nasza Galaktyka jest pełna strumieni gwiazd pozostawionych po rozrywanych gromadach i mniejszych galaktykach. Żeby zrozumieć takie struktury, nie wystarczy spojrzeć na jeden wycinek nieba. Trzeba śledzić ich gwiazdy na ogromnych obszarach.

Szczególnie ciekawa część nowego zestawu dotyczy halo Drogi Mlecznej. Jest to rozległy, bardzo rzadki obszar otaczający jasny dysk Galaktyki. Znajdujące się tam gwiazdy są znacznie mniej liczne niż w pobliżu Słońca, ale właśnie dlatego mogą być wyjątkowo cenne. Wiele z nich jest bardzo starych. Część mogła powstać jeszcze w niewielkich galaktykach karłowatych, które miliardy lat temu zostały pochłonięte przez rosnącą Drogę Mleczną.

Nowe dane obejmują widma około 250 tys. gwiazd halo. Wśród nich znajdują się jasne olbrzymy obserwowane w odległości przekraczającej 65 tys. lat świetlnych, szybko poruszające się obiekty w naszym sąsiedztwie oraz gwiazdy o ekstremalnie małej zawartości metali. W astronomii metale oznaczają wszystkie pierwiastki cięższe od helu. Bardzo stara gwiazda może zawierać niezwykle mało żelaza, ponieważ powstała wtedy, gdy wcześniejsze pokolenia gwiazd nie zdążyły jeszcze wzbogacić kosmosu w cięższe pierwiastki.

Niektóre cele programu mają mniej niż 1 proc. zawartości żelaza charakterystycznej dla Słońca. Ich skład działa więc jak próbka materiału pochodzącego niemal z dzieciństwa Wszechświata. Orbity takich gwiazd i ich chemia pozwalają sprawdzać, które grupy mają wspólne pochodzenie i jakie mniejsze układy zostały kiedyś włączone do naszej Galaktyki.

DR20 ponad dwukrotnie zwiększa także liczbę białych karłów udostępnionych w ramach tego projektu. Do bazy trafiło 49 tys. ich widm. Biały karzeł jest pozostałością po gwieździe podobnej do Słońca. Po wyczerpaniu paliwa jądrowego gwiazda odrzuca zewnętrzne warstwy, a jej gorące, niezwykle gęste jądro pozostaje i przez miliardy lat powoli stygnie.

Ponad 80 proc. nowych białych karłów nie było wcześniej obserwowanych spektroskopowo przez SDSS. Ponad 40 proc. znajduje się na południowym niebie, które w podobnych wielkich przeglądach było dotąd reprezentowane wyraźnie słabiej.

Ich widma mogą dostarczać informacji nie tylko o śmierci samych gwiazd. W atmosferach niektórych białych karłów wykrywa się cięższe pierwiastki pochodzące z resztek planet, planetoid i innych ciał, które zostały rozerwane i wciągnięte przez pozostałość po gwieździe. W ten sposób martwa gwiazda może przechowywać ślady dawnego układu planetarnego.

Na drugim końcu życia gwiazd znajduje się rozszerzony program obserwujący młode obiekty. Jego skala wzrosła około czterokrotnie względem poprzedniego wydania danych i obejmuje obecnie ponad 200 tys. młodych gwiazd oraz miejsc ich narodzin. Część z tych obiektów nadal jest otoczona dyskami gazu i pyłu, z których mogą powstawać planety. Inne to masywne i bardzo gorące gwiazdy typu O i B.

Te ostatnie żyją krótko, dlatego nie mają czasu oddalić się na ogromną odległość od miejsca narodzin. Ich rozmieszczenie staje się więc dobrym markerem obszarów, w których Droga Mleczna niedawno produkowała gwiazdy, a tym samym pomaga śledzić strukturę ramion spiralnych.

Przeczytaj także:

To wszystko ciekawie uzupełnia obraz, który opisaliśmy w tekście: Droga Mleczna wymiera? Gwiazdy przestały się rodzić. Analiza wieku ponad 100 tys. olbrzymów wskazała tam granicę, poza którą produkcja nowych gwiazd w dysku gwałtownie słabnie. Milky Way Mapper daje materiał do sprawdzania podobnych procesów na znacznie większej liczbie i większej różnorodności obiektów.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI