Nastąpił przełom w naszym rozumieniu Drogi Mlecznej. Stało się to za sprawą zespołu astronomów z Danii, Szwajcarii i Szwecji. W ciągu trwających piętnaście lat badań naukowcy spędzili ponad tysiąc nocy wpatrując się w nocne niebo. Rezultat to opisanie ruchu ponad czternastu tysięcy gwiazd znajdujących się w okolicy naszego Słońca.

Dysponując tak dużą próbką, jesteśmy w stanie prześledzić ewolucję Drogi Mlecznej z nieosiągalną dotąd dokładnością. Okazuje się, że przeszłość naszej galaktyki była dużo bardziej burzliwa, niż się nam wydawało.

Tajemnicza historia

Nasz dom to miejsce, które znamy najlepiej. Stwierdzenie to nie jest prawdziwe w stosunku do galaktyki, która jest naszym domem – Drogi Mlecznej. Wiedza naukowców o naszym najbliższym kosmicznym otoczeniu przez długi czas była jedynie fragmentaryczna i co gorsza wypaczona przez aprioryczne założenia. Teleskopy kierowano na gwiazdy, które uznawano za ciekawe, omijając te typowe. W ten sposób ukształtował się nieprawidłowy obraz ewolucji naszej galaktyki.

Początki Drogi Mlecznej sięgają czasów tuż po Wielkim Wybuchu. Początkowo to, co teraz nazywamy Drogą Mleczną było po prostu jednym lub kilkoma obłokami wodoru i helu. Wraz z upływem czasu gaz uformował się w spłaszczony kształt galaktyki spiralnej, który zachowuje do dzisiaj. Od momentu, w którym rozpoczął się proces powstawania galaktyki, w jej obrębie rodziły się i umierały kolejne generacje gwiazd, w tym 4700 milionów lat temu nasze Słońce.

Ale jak tak naprawdę wszystko to wyglądało? Czy procesy te były gwałtowne, czy przebiegały spokojnie? Kiedy w Drodze Mlecznej pojawiły się pierwiastki cięższe niż hel? Jak zmieniały się kształt i struktura naszej galaktyki? Te i wiele innych pytań zajmowało wielu astronomów badających przeszłość Drogi Mlecznej. Piętnastoletni maraton obserwacji duńsko-szwajcarsko-szwedzkiej grupy dostarczył odpowiedzi na niektóre z nich.

Obserwacje z tysiąca i jednej nocy

Zespół spędził trzycyfrową ilość nocy na kompletowaniu danych o otaczających nas gwiazdach. Do badań wykorzystano półtorametrowy teleskop w European Southern Observatory w La Silla (Chile) i metrowy teleskop w Observatoire de Haute-Provence we Francji. Dodatkowe obserwacje wykonano w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Stanach Zjednoczonych. Ponad 14 tysięcy gwiazd podobnych do Słońca (tak zwanych gwiazd typu F i G) uwieczniono na 63 tysiącach oddzielnych spektrograficznych zdjęć.

Spaceflight Now

Grafika pokazuje rozkład 14,000 gwiazd obserwowanych przez duńsko-szwajcarsko-szwedzki zespół astronomów. Zagęszczenie po lewej to gromada otwarta Hiady.

Zbudowany w ten sposób katalog zawiera informacje o odległości, wieku, składzie chemicznym, prędkości i orbitach najbliższych nam gwiazd. W spisie zaznaczono też gwiazdy, które wchodzą w skład układów podwójnych i wielokrotnych. Okazuje się, że przeciętnie co trzecia gwiazda ma jedną lub więcej towarzyszek, krążących wraz z nią wokół wspólnego środka masy.

Ten imponujący zestaw danych zapewni wielu astronomom zajęcie na następnych kilka lat.

Spełnione marzenie

Dzieło astronomów z trzech krajów jest w istocie ukoronowaniem projektu, który powstał ponad dwadzieścia lat temu. Jest to spełnienie marzenia duńskiego astronoma Bengta Stroemgrena (1908-1987), który jako pierwszy zaczął propagować badanie Drogi Mlecznej poprzez systematyczne obserwacje wielu gwiazd. W 1950 roku wymyślił on system szacowania wieku i składu chemicznego wielu gwiazd naraz za pomocą pomiaru ich koloru. Dwa duńskie teleskopy, półmetrowy i półtorametrowy, znajdujące się w La Silla zbudowano właśnie na potrzeby takich badań.

Kolejny Duńczyk, Erik Heyn Olsen, poszedł w 1980 roku o krok dalej, mierząc jasność 30 tysięcy gwiazd typu A, F i G za pomocą „systemu fotometrii Stroemgrena”. Następnie satelita ESA Hipparcos dostarczył danych o odległości tych i wielu innych gwiazd od Ziemi, a także zmierzył ich prędkości tangencjalne, czyli prędkość przesuwania się na tle innych gwiazd.

Brakującym ogniwem były prędkości radialne badanych gwiazd. Teraz obliczono je mierząc przesunięcia dopplerowskie ich linii widmowych za pomocą specjalnego spektrometru CORAVEL.

Orbity gwiazd w Drodze Mlecznej

Znając wszystkie składowe prędkości poszczególnych gwiazd możliwe jest obliczenie ich przeszłej i przyszłej trajektorii wewnątrz Drogi Mlecznej.

Birgitta Nordstroem, szefowa zespołu, wyjaśnia: „Po raz pierwszy mamy do dyspozycji kompletny zestaw danych o reprezentatywnej próbce gwiazd. Ilość danych jest wystarczająca zarówno do przeprowadzenia analizy statystycznej, jak i do wykonania obliczeń numerycznych. Zaczęliśmy analizować te dane, ale z pewnością nasi koledzy z całego świata czym prędzej przyłączą się do eksploatacji tej kopalni informacji„.

Wyniki wstępnych analiz wskazują, że struktury takie, jak obłoki gazu, ramiona spiralne, czarne dziury, a może też poprzeczka naszej galaktyki znacząco wpływały na ruch pozostałych gwiazd.

Okazuje się, że życie staruszki Drogi Mlecznej nie było tak spokojne, jak nam się wydawało. Wybuchy supernowych, zderzenia galaktyk i zapadanie się ogromnych obłoków gazu sprawiły, że przeszłość najbliższego nam skupiska gwiazd obfitowała w dramatyczne i gwałtowne wydarzenia.