Gromada gwiazd przeorała Drogę Mleczną. Zostawiła po sobie wielką falę

Drogę mleczną można uderzyć, rozkołysać i zostawić w niej ślad widoczny dziesiątki milionów lat później. Astronomowie znaleźli właśnie podejrzanego odpowiedzialnego za jedną z najbardziej zagadkowych struktur w naszym kosmicznym sąsiedztwie. Gromada kulista NGC 4372 przecięła dysk Galaktyki 55,5 mln lat temu. Niewykluczone, że właśnie wtedy zaczęła się historia gigantycznej Fali Radcliffe'a.

Fala Radcliffe'a została odkryta dopiero w 2020 r., choć w kosmicznej skali leży właściwie pod naszym nosem. To wąski, falujący łańcuch obłoków molekularnych – ogromnych skupisk gazu, z których rodzą się gwiazdy.

Struktura ma około 2,7 kpc długości, czyli mniej więcej 8800 lat świetlnych. Zamiast spokojnie leżeć w płaszczyźnie Drogi Mlecznej, wznosi się nad nią i opada pod nią. W pobliżu Słońca wychylenie sięga około 160 pc, czyli ponad 500 lat świetlnych. Późniejsze obserwacje pokazały, że to nie jest jedynie zastygły kształt. Gaz i związane z nim młode gwiazdy rzeczywiście wykonują ruch przypominający falowanie.

Astronomowie od początku mieli problem z odpowiedzią na pytanie, kto albo co tak mocno potrząsnęło dyskiem. Proponowano m.in. niestabilności pola magnetycznego, różnice ruchu galaktycznego gazu, serię eksplozji supernowych albo uderzenie z zewnątrz. Ostatni scenariusz jest szczególnie kuszący. Wystarczy znaleźć odpowiednio masywny obiekt, który w odpowiednim czasie przeleciał przez odpowiednie miejsce.

Badacze potraktowali więc Drogę Mleczną jak miejsce kosmicznego wypadku. Wzięli katalog 152 gromad kulistych i numerycznie odtworzyli ich orbity. To stare, bardzo gęste skupiska gwiazd krążące po orbitach, które nie muszą leżeć w płaszczyźnie galaktycznego dysku. W efekcie co jakiś czas przecinają go od góry albo od dołu.

Takie przejścia wcale nie są rzadkością. W modelu 152 badanych gromad w ciągu ostatniego miliarda lat aż 3025 razy przecięło płaszczyznę Drogi Mlecznej. Większość takich spotkań zachodzi bliżej centrum Galaktyki. Szukano jednak konkretnego przecięcia, które pasowałoby do miejsca i wieku Fali Radcliffe'a.

Najlepszym kandydatem okazała się NGC 4372. Jej wyliczona orbita wskazuje, że 55,5 mln lat temu gromada przecięła dysk pod kątem około 33 stopni. Taki ukośny przelot jest szczególnie interesujący, ponieważ może silnie ścisnąć gaz, wzbudzić falę uderzeniową i wywołać ruch materii również w kierunku pionowym – dokładnie taki, jaki obserwujemy w Fali Radcliffe'a.

Sam przelot gromady niczego jeszcze nie dowodzi. Astronomowie potrzebowali drugiego śladu. Znaleźli go w postaci 17 młodych gromad otwartych, położonych w obszarze odpowiadającym Fali Radcliffe'a. Nie są przypadkowym zestawem. Tworzą zwartą grupę pod względem położenia, ruchu oraz wieku.

Średni wiek tych obiektów wynosi 32,7 mln lat. Oznacza to, że powstały średnio około 22 mln lat po przejściu NGC 4372 przez dysk. Na pierwszy rzut oka 22 mln lat przerwy brzmi jak argument przeciwko związkowi obu wydarzeń. Jeżeli gromada uderzyła w gaz, dlaczego gwiazdy nie powstały od razu?

Tyle że właśnie takiego opóźnienia można się spodziewać. Przelatująca masa nie musi natychmiast produkować nowych słońc. Najpierw jej grawitacja i wywołane zaburzenie zagęszczają galaktyczny gaz. Potem materia musi się ochłodzić, skupić i dopiero w najgęstszych fragmentach zacząć zapadać grawitacyjnie. Wcześniejsze modele przewidywały, że duże skupiska młodych gwiazd mogą pojawiać się nawet około 30 mln lat po takim przejściu.

Autorzy nie twierdzą, że właśnie udowodnili pochodzenie Fali Radcliffe'a. NGC 4372 jest po prostu bardzo dobrym kandydatem na obiekt, który mógł uruchomić cały proces. Sama praca została opublikowana 12 sierpnia jako preprint i skierowana do czasopisma Astrophysical Bulletin, więc jej wnioski nie przeszły jeszcze pełnego procesu recenzji.

Istnieją też inne hipotezy powstania struktury, a samo dopasowanie orbit w przeszłości obarczone jest niepewnością. Im dalej cofamy ruch obiektów, tym większe znaczenie mają błędy pomiarów i przyjęty model pola grawitacyjnego Galaktyki.

Mimo to nowy scenariusz jest wyjątkowo sugestywny, bo łączy kilka niezależnych elementów: czas przejścia NGC 4372, miejsce przecięcia dysku, kąt lotu oraz grupę 17 młodych gromad, które pojawiły się później w tym samym regionie.

Jak pisaliśmy wcześniej w tekście: Monstrualna fala przetacza się przez naszą galaktykę. "Niczym kamień wrzucony do stawu", dane z misji Gaia pokazały również inne ogromne zmarszczenia dysku Drogi Mlecznej. To nie jest ta sama struktura co Fala Radcliffe'a, ale oba odkrycia prowadzą do podobnego wniosku: nasza Galaktyka nie przypomina spokojnego, idealnie płaskiego naleśnika. Cały czas nosi ślady dawnych uderzeń i zaburzeń.

Przeczytaj także:

NGC 4372 nie musiała przy tym zderzyć się bezpośrednio z żadną gwiazdą. W kosmosie niemal wszystko jest zbyt rzadkie, by takie kolizje były potrzebne. Wystarczyła masa całej gromady i jej grawitacyjne wejście w gazowy dysk.

Jeżeli kolejne analizy potwierdzą ten scenariusz, to będziemy mieli przed sobą bardzo efektowną kosmiczną scenę zbrodni. Sprawca przeleciał przez Drogę Mleczną 55 mln lat temu i dawno odleciał. Ślad po jego przejściu nadal jednak faluje tysiące lat świetlnych przez nasze galaktyczne sąsiedztwo.

*Źródło grafiki wprowadzającej: maximusnd-zahar, Canva Pro / Canva Pro