Η καμπύλωση του Γαλαξία μας προκλήθηκε από γαλαξιακή σύγκρουση υποδηλώνουν τα δεδομένα της Gaia

Οι αστρονόμοι για χρόνια αναλογίζονται γιατί ο Γαλαξίας μας συστρέφεται διαμορφώνοντας ένα μοτίβο τύπου-S. Δεδομένα από τον δορυφόρο χαρτογράφησης των άστρων της ESA υποδηλώνουν ότι η συστροφή ίσως να προκαλείται από μια εν εξελίξει σύγκρουση με έναν άλλο, μικρότερο γαλαξία, ο οποίος στέλνει κυματισμούς μέσω του γαλαξιακού δίσκου όπως μια πέτρα που ρίχνεται στο νερό.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν από τα τέλη της δεκαετίας του 1950 ότι ο δίσκος του Γαλαξία μας – όπου υπάρχουν τα περισσότερα από τις εκατοντάδες δισεκατομμυρίων των άστρων του – δεν είναι επίπεδος αλλά κατά κάποιο τρόπο καμπυλώνεται προς τα επάνω στη μια μεριά και προς τα κάτω στην άλλη. Οι επιστήμονες για χρόνια, συζητούσαν τι προκαλεί αυτή την καμπύλωση. Προτάθηκαν διάφορες θεωρίες στις οποίες συμπεριλαμβάνονται το διαγαλαξιακό μαγνητικό πεδίο ή οι επιδράσεις της άλω σκοτεινής ύλης, μιας μεγάλης ποσότητας αφανούς ύλης που αναμένεται να περιβάλλει τους γαλαξίες. Αν μια τέτοια άλως είχε ένα ανώμαλο σχήμα, οι βαρυτική δύναμη θα μπορούσε να λυγίσει τον γαλαξιακό δίσκο.

Ταχύτερα από ότι αναμένονταν

Ο καμπυλωμένος γαλαξιακός δίσκος συμπληρώνει μια περιστροφή γύρω από το γαλαξιακό κέντρο σε 600 με 700 εκατομμύρια χρόνια. Το μητρικό μας άστρο, ο Ήλιος (φαίνεται ως μικρή κουκίδα κίτρινη) χρειάζεται μόνο 220 εκατομμύρια χρόνια για να συμπληρώσει μια πλήρη περιφορά.

Με την μοναδική επισκόπηση των περισσοτέρων από ένα δισεκατομμύριο άστρων στον γαλαξία μας, η Gaia/Γαία μπορεί να κρατά το κλειδί για τη λύση αυτού του μυστηρίου. Ομάδα επιστημόνων χρησιμοποιώντας δεδομένα από τη δεύτερη διάθεση δεδομένων της Γαίας έχει επιβεβαιώσει προηγούμενες νύξεις ότι η αυτή η καμπύλωση δεν είναι στατική αλλά αλλάζει τον προσανατολισμό της με το χρόνο. Οι αστρονόμοι αποκαλούν το φαινόμενο αυτό μετάπτωση και θα μπορούσε να συγκριθεί με την κίνηση μιας περιστρεφόμενης σβούρας καθώς περιστρέφεται ο άξονάς της.

Επιπλέον, η ταχύτητα με την οποία μεταπίπτει η καμπύλωση είναι πολύ μεγαλύτερη από ότι αναμένονταν – μεγαλύτερη από ότι θα επέτρεπαν το διαγαλαξιακό μαγνητικό πεδίο ή η άλω της σκοτεινής ύλης. Αυτό υποδηλώνει ότι η ιδιαίτερη καμπύλωση θα πρέπει να προκαλείται από κάτι άλλο. Κάτι πιο ισχυρό – όπως μια σύγκρουση με ένα άλλο γαλαξία.

«Μετρήσαμε την ταχύτητα της κίνησης της καμπύλωσης συγκρίνοντας τα δεδομένα με τα μοντέλα μας. Με βάση την ταχύτητα που μετρήθηκε, η ιδιόμορφη καμπύλωση θα συμπληρώνει μια περιστροφή γύρω από το κέντρο του Γαλαξία σε 600 με 700 εκατομμύρια χρόνια», αναφέρει η Eloisa Poggio του Παρατηρητηρίου Αστροφυσικής του Τορίνο, στην Ιταλία, που είναι επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης η οποία δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy. «Αυτή είναι πολύ ταχύτερη από ότι αναμέναμε βασιζόμενοι στις προβλέψεις από άλλα μοντέλα, όπως εκείνα που εξετάζουν τα αποτελέσματα της μη-σφαιρικής άλω».

Η Γαία και ο ρόλος της

Η ταχύτητα κίνησης της καμπύλωσης είναι, ωστόσο, μικρότερη από την ταχύτητα με την οποία τα ίδια τα άστρα περιφέρονται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Ο Ήλιος, για παράδειγμα, συμπληρώνει μια περιφορά σε περίπου 220 εκατομμύρια χρόνια. Τέτοιες γνώσεις ήταν δυνατές μόνο χάρη στην πρωτοφανή ικανότητα της αποστολής Γαία για την χαρτογράφηση του Γαλαξία μας, σε τρεις διαστάσεις, με τον ακριβή προσδιορισμό των θέσεων περισσοτέρων από ένα δισεκατομμύριο άστρων στον ουρανό και με την εκτίμηση της απόστασής τους από εμάς. Το ιπτάμενο σαν πιάτο τηλεσκόπιο επίσης μετρά τις ταχύτητες με τις οποίες κινούνται τα μεμονωμένα άστρα στον ουρανό, επιτρέποντας τους αστρονόμους να «παίξουν» την ταινία της ιστορίας του Γαλαξία μας προς τα πίσω και προς το εμπρός στο χρόνο κατά εκατομμύρια χρόνια.

«Είναι σαν να έχεις ένα αμάξι και να προσπαθείς να μετρήσεις την ταχύτητα και τη κατεύθυνση της κίνησης του αμαξιού σε μια σύντομη χρονική περίοδο, και μετά, με βάση αυτές τις τιμές, να προσπαθείς να μοντελοποιήσεις την προηγούμενη και τη μελλοντική τροχιά του αμαξιού», λέει ο Ronald Drimmel, ερευνητής αστρονόμος στο Παρατηρητήριο Αστροφυσικής του Τορίνο και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Αν κάνουμε τέτοιες μετρήσεις για πολλά αμάξια, θα μπορούσαμε να μοντελοποιήσουμε τη ροή της κυκλοφορίας. Παρόμοια, με τη μέτρηση των φαινόμενων κινήσεων εκατομμυρίων άστρων κατά μήκος του ουρανού μπορούμε να μοντελοποιήσουμε ευρείς κλίμακας διεργασίες όπως η κίνηση της καμπύλωσης».

Ο Τοξότης;

Η δομή του Γαλαξία μας

Οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν ακόμη ποιος γαλαξίας μπορεί να προκαλεί τη ρυτίδωση ούτε πότε άρχισε η σύγκρουση. Ένας από τους υποψήφιους είναι ο Τοξότης (Sagittarius), ένας νάνος γαλαξίας που περιφέρεται γύρω στον Γαλαξία μας, και ο οποίος θεωρείται ότι έχει ξεσπάσει μέσω του γαλαξιακού δίσκου του Γαλαξία μας ορισμένες φορές στο παρελθόν. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι ο Τοξότης βαθμιαία θα απορροφηθεί από τον Γαλαξία μας, μια διαδικασία η οποία είναι ήδη σε εξέλιξη.

«Με τη Γαία, για πρώτη φορά, έχουμε μια μεγάλη ποσότητα δεδομένων σε ένα τεράστιο σύνολο άστρων, η κίνηση των οποίων μετριέται με μεγάλη ακρίβεια και μπορούμε να την χρησιμοποιήσουμε για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τις κινήσεις μεγάλης κλίμακας του γαλαξία και να μοντελοποιήσουμε τις διαμορφώσεις της ιστορίας του», αναφέρει στέλεχος του προγράμματος Γαία της ESA. «Αυτό είναι κάτι μοναδικό. Είναι πραγματικά η επανάσταση της Γαία».

Όσο εντυπωσιακές φαίνονται η καμπύλωση και η μετάπτωσή της σε γαλαξιακή κλίμακα, οι επιστήμονες μας καθησυχάζουν ότι δεν έχουν αξιοσημείωτες επιδράσεις στη ζωή του πλανήτη μας.

Αρκετά μακριά

«Ο Ήλιος βρίσκεται σε απόσταση 26.000 ετών φωτός από το γαλαξιακό κέντρο όπου το πλάτος της καμπύλωσης είναι πολύ μικρό», λέει η Eloisa. «Οι μετρήσεις μας ήταν περισσότερο προσδιορισμένες στα εξωτερικότερα μέρη του γαλαξιακού δίσκου, πάνω από 52.000 έτη φωτός από το γαλαξιακό κέντρο και παραπέρα».

Προηγουμένως η Γαία αποκάλυψε στοιχεία συγκρούσεων μεταξύ του Γαλαξία μας και άλλων γαλαξιών στο πρόσφατο και απώτερο παρελθόν, που μπορούν ακόμη να παρατηρηθούν στα μοτίβα κίνησης μεγάλων ομάδων άστρων δισεκατομμύρια χρόνια μετά από τότε που συνέβησαν τα γεγονότα.

Την ίδια στιγμή, ο δορυφόρος, πρόσφατα στο έκτο χρόνο της αποστολής του, συνεχίζει να σαρώνει τον ουρανό και μια πανευρωπαϊκή κοινοπραξία ασχολείται με την επεξεργασία και την ανάλυση των δεδομένων που συνεχίζουν να ρέουν προς τη Γη. Αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο περιμένουν με ανυπομονησία τις επόμενες δυο διαθέσεις δεδομένων που σχεδιάζονται για τα τέλη του 2020 και το δεύτερο μισό του 2021, αντίστοιχα, για να αντιμετωπίσουν περαιτέρω τα μυστήρια του γαλαξία που αποκαλούμε σπίτι.

Πηγή: ESA

Περισσότερα στη δημοσίευση: Evidence of a dynamically evolving Galactic warp. Nature Astronomy.