Nowa trójwymiarowa mapa Drogi Mlecznej pokazuje blisko 66 000 gwiazd zmiennych i ujawnia nowe szczegóły dotyczące kształtu naszej Galaktyki

W XVII wieku Galileo Galilee wycelował swój teleskop w gwiazdy i wykazał (po raz pierwszy), że Droga Mleczna nie jest mglistym pasmem, ale zbiorem odległych gwiazd. Doprowadziło to do odkrycia, że ​​nasze Słońce jest tylko jedną z niezliczonych gwiazd w znacznie większej strukturze: Galaktyce Drogi Mlecznej. W XVIII wieku William Herschel został pierwszym astronomem, który stworzył mapę, która próbowała uchwycić kształt Drogi Mlecznej. Nawet po tak długim czasie i odkryciu, astronomów wciąż trapi problem perspektywy.

Chociaż byliśmy w stanie stosunkowo łatwo scharakteryzować galaktyki, które widzimy w kosmosie, astronomom trudno jest badać rozmiar, kształt i populację Drogi Mlecznej ze względu na sposób, w jaki nasz Układ Słoneczny jest osadzony w jej dysku. Na szczęście istnieją metody obejścia tego problemu z perspektywą, które dostarczyły astronomom wskazówek na te pytania. W niedawnym artykule zespół z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego wykorzystał dużą kolekcję gwiazd zmiennych Mira do prześledzenia kształtu Drogi Mlecznej, co przyniosło kilka interesujących wyników!

Zespołem badawczym kierował Patryk Iwanek, astronom z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Artykuł opisujący ich odkrycia, zatytułowany „ Trójwymiarowa mapa Drogi Mlecznej z wykorzystaniem 66 000 gwiazd zmiennych Mira ”, jest recenzowany do publikacji w Astrophysical Journal Supplement Series. Na potrzeby swoich badań zespół przeanalizował dane dotyczące 65 981 gwiazd typu Mira zaobserwowanych przez Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), długoterminowy przegląd nieba gwiazd zmiennych na Uniwersytecie Warszawskim. Od 1992 roku OGLE monitoruje jasność około dwóch miliardów gwiazd w Drodze Mlecznej i Obłokach Magellana, zapewniając wgląd w szeroki zakres zjawisk astronomicznych.

Projekt OGLE, znany również jako Optical Gravitational Lensing Experiment, jest jednym z największych przeglądów nieba na świecie. Jest to długoterminowy przegląd nieba, który monitoruje jasność około dwóch miliardów gwiazd w Drodze Mlecznej i Obłokach Magellana. W swojej długiej historii przegląd OGLE znacząco przyczynił się do badania szerokiego zakresu zjawisk astronomicznych, w tym soczewkowania grawitacyjnego i mikrosoczewkowania, planet pozasłonecznych, gwiazd zmiennych, kosmicznej skali odległości oraz struktury i ewolucji Drogi Mlecznej i Obłoków Magellana.

Gdy gwiazdy zbliżają się do końca fazy ciągu głównego, wyczerpują swoje zapasy paliwa wodorowego i zaczynają zużywać hel. To powoduje, że rozszerzają się do kilkukrotnie większych rozmiarów i stają się ciemniejsze i chłodniejsze niż gwiazdy ciągu głównego – stąd termin Czerwone Olbrzymy. Zmienne Mira to specjalna klasa pulsujących czerwonych olbrzymów, których okresy wahają się od 80 do ponad 1000 dni. Są częścią asymptotycznej gałęzi olbrzymów (AGB) diagramu Hertzsprunga-Russella , który obejmuje wszystkie gwiazdy o masie mniejszej niż 5-8 mas Słońca.

Duże zmiany jasności gwiazd pulsujących (podobnie jak innych gwiazd zmiennych) czynią je bardzo przydatnymi dla astronomów do mierzenia odległości i przestrzennego rozmieszczenia gwiazd w galaktykach.

Gwiazdy te podążają za dobrze zdefiniowaną relacją okres-jasność, co oznacza, że ​​znając ich okresy pulsacji, możliwe jest obliczenie ich wielkości bezwzględnych, a następnie określenie ich odległości. Ta cecha sprawia, że ​​Miras jest doskonałym wskaźnikiem kosmicznej odległości. Korzystając z ich precyzyjnie zmierzonych odległości, można badać trójwymiarowe rozmieszczenie gwiazd w naszej galaktyce.

Co więcej, wysoka jasność Miras, która jest o rzędy wielkości większa niż jasność Słońca, umożliwia obserwację tych gwiazd nie tylko w Drodze Mlecznej, ale także w innych pobliskich galaktykach (np. M31 czy Obłokach Magellana). Badanie zmiennych Mira może pomóc w zrozumieniu struktury i ewolucji galaktyk.wyjaśnił Iwanek.

Do swoich badań zespół wykorzystał 65 981 gwiazd zmapowanych przez OGLE, które należą do kategorii zmiennych Mira. Wzięli również pod uwagę niepewność odległości, wdrażając Bayesowską Metodę Hierarchiczną (BHM), model statystyczny, w którym wyciąga się wnioski na temat większej populacji na podstawie danych z mniejszych próbek (pogrupowanych hierarchicznie). Na tej podstawie byli w stanie stworzyć szczegółową mapę 3D naszej galaktyki złożoną z młodych i średniowiecznych populacji gwiazd. Ich analiza dostarcza niezależnych dowodów na obecność wybrzuszenia w kształcie litery X i rozszerzonego dysku.

Na podstawie próbki 66 000 zmiennych Mira zmierzyliśmy i potwierdziliśmy kąt poprzeczki Galaktyki (równy ~20° do środkowej linii wzroku Słońca i Galaktyki). Ale co ważniejsze, pokazaliśmy, że w centrum Galaktyki istnieje struktura [w kształcie litery X]. Kształt litery X to dodatkowa struktura w gęstej, centralnej części Drogi Mlecznej, Galaktyczne zgrubienie, utworzone przez dwie nakładające się grupy gwiazd. Uważa się, że struktura ta jest spowodowana ruchami i interakcjami gwiazd w zgrubieniu. Może to być wspólna cecha galaktyk spiralnych z poprzeczką (podobnych do naszej Drogi Mlecznej).powiedział Iwanek.

Niniejsze badanie opiera się na wcześniejszych pracach przeprowadzonych przez astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego, Ohio State University (OSU) oraz University of Warwick (których Iwanek był współautorem). W tym badaniu (opublikowanym w 2019 r.) Iwanek i jego współpracownicy wykorzystali dane dotyczące gwiazd zmiennych cefeid, aby stworzyć trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej. Ta mapa ujawniła strukturę Drogi Mlecznej i pozwoliła zespołowi ograniczyć wypaczoną naturę dysku Drogi Mlecznej. Jak wyjaśnił Iwanek:

Klasyczne cefeidy i zmienne Mira to gwiazdy z różnych populacji. Te pierwsze są młode (mają około 100-200 mln lat), drugie są w wieku średnim (między 3 a 9 mld lat). Oznacza to, że gwiazdy te tworzą różne struktury w Galaktyce – klasyczne cefeidy obserwuje się głównie w ramionach spiralnych, podczas gdy miry obserwuje się w zgrubieniu i dysku. W najnowszych badaniach wykorzystaliśmy również obserwacje w średniej podczerwieni, aby precyzyjnie zmierzyć odległości do gwiazd Mira, ale tym razem skupiliśmy się głównie na centrum Galaktyki, gdzie dominują Mira.

Trójwymiarowa mapa Drogi Mlecznej z ostatnich badań dostarcza nowych wskazówek na temat struktury Galaktycznego Zgrubienia, które mogą również pomóc astronomom zrozumieć strukturę innych galaktyk spiralnych z poprzeczką. Jak podkreślił Iwanek, wszystkie 66 000 zmiennych Miras zostało wybranych i sklasyfikowanych z badania OGLE „ręcznie”. Innymi słowy, krzywa blasku każdej gwiazdy została zbadana przez doświadczonego astronoma, aby określić, czy są one zmienne i jakiego rodzaju są. To, powiedział Iwanek, stwarza możliwości dla przyszłych badań, które opierają się na uczeniu maszynowym:

Nasza ogromna kolekcja zmiennych Mira, dzięki swojej czystości i kompletności, a także dokładnym i długoterminowym krzywym blasku OGLE, może być wykorzystana do szkolenia algorytmów uczenia maszynowego do automatycznej klasyfikacji gwiazd zmiennych w przyszłych przeglądach nieba prowadzonych za pomocą większe teleskopy.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową