Astronomowie są o krok bliżej do ujawnienia właściwości ciemnej materii otaczającej naszą Galaktykę Drogi Mlecznej, dzięki nowej mapie dwunastu strumieni gwiazd krążących w naszym galaktycznym halo.
Zrozumienie tych strumieni gwiazd jest bardzo ważne dla astronomów. Oprócz ujawnienia ciemnej materii, która utrzymuje gwiazdy na swoich orbitach, opowiadają nam również o historii formowania się Drogi Mlecznej, ujawniając, że Droga Mleczna stale się rozrastała przez miliardy lat, rozdrabniając i pochłaniając mniejsze układy gwiezdne.
„Widzimy, jak te strumienie są zakłócane przez przyciąganie grawitacyjne Drogi Mlecznej i ostatecznie stają się częścią Drogi Mlecznej. To badanie daje nam migawkę nawyków żywieniowych Drogi Mlecznej, takich jak rodzaje mniejszych systemów gwiezdnych, które „zjada”. W miarę jak nasza galaktyka się starzeje, staje się coraz grubsza” – powiedział profesor Ting Li z Uniwersytetu Toronto, główny autor artykułu.
Prof. Li i jej międzynarodowy zespół współpracowników zainicjowali specjalny program – Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5) – mający na celu zmierzenie właściwości strumieni gwiazdowych: rozdrobnionych szczątków sąsiednich małych galaktyk i gromad gwiazd, które są rozrywane przez naszą własną Drogę Mleczną.
Li i jej zespół są pierwszą grupą naukowców, która bada tak bogatą kolekcję strumieni gwiezdnych, mierząc prędkości gwiazd za pomocą Anglo-Australian Telescope (AAT), 4-metrowego teleskopu optycznego w Australii. Li i jej zespół wykorzystali przesunięcie światła Dopplera – tę samą właściwość, której używają radary do łapania nadjeżdżających kierowców – aby dowiedzieć się, jak szybko poruszają się poszczególne gwiazdy.
W przeciwieństwie do poprzednich badań, które koncentrowały się na jednym strumieniu na raz, „S5 jest poświęcony mierzeniu jak największej liczby strumieni, co możemy zrobić bardzo wydajnie dzięki wyjątkowym możliwościom AAT” – komentuje współautor, profesor Daniel Zucker z Macquarie University. .
Właściwości strumieni gwiazd ujawniają obecność niewidzialnej ciemnej materii Drogi Mlecznej. „Pomyśl o choince” – mówi współautor, profesor Geraint F. Lewis z University of Sydney. „W ciemną noc widzimy lampki bożonarodzeniowe, ale nie widzimy drzewa, wokół którego są owinięte. Ale kształt lampek ujawnia kształt drzewa” – powiedział. „To samo dotyczy strumieni gwiezdnych – ich orbity ujawniają ciemną materię”.
Oprócz mierzenia ich prędkości astronomowie mogą wykorzystać te obserwacje do opracowania składu chemicznego gwiazd, informując nas, gdzie się one urodziły. „Strumienie gwiezdne mogą pochodzić z zakłócających galaktyk lub gromad gwiazd” – mówi profesor Alex Ji z University of Chicago, współautor badania. „Te dwa rodzaje strumieni zapewniają odmienny wgląd w naturę ciemnej materii”.
Według prof. Li te nowe obserwacje są niezbędne do ustalenia, w jaki sposób nasza Droga Mleczna powstała z pozbawionego cech charakterystycznych Wszechświata po Wielkim Wybuchu. „Dla mnie to jedno z najbardziej intrygujących pytań, pytanie o nasze ostateczne pochodzenie” – powiedział Li. „To jest powód, dla którego założyliśmy S5 i zbudowaliśmy międzynarodową współpracę, aby temu zaradzić”.
Kluczowym elementem sukcesu S5 były obserwacje z europejskiej misji kosmicznej Gaia. „Gaia dostarczyła nam znakomitych pomiarów pozycji i ruchów gwiazd, niezbędnych do identyfikacji członków strumieni gwiazd” – mówi dr Sergey Koposov, czytelnik astronomii obserwacyjnej na Uniwersytecie w Edynburgu i współautor badania.
Zespół Li planuje wykonać więcej pomiarów strumieni gwiazdowych w Drodze Mlecznej. W międzyczasie jest zadowolona z tych wyników jako punktu wyjścia. „W ciągu następnej dekady będzie wiele dedykowanych badań dotyczących strumieni gwiezdnych” – mówi Li. „Jesteśmy pionierami i pionierami w tej podróży. To będzie bardzo ekscytujące!”
