Astronaujiena. Magelano debesų gravitacinis šokis

Paukščių Taką supa bent apie pusšimtį palydovinių nykštukinių galaktikų. Dvi iš jų – Didysis ir Mažasis Magelano debesys – matomos ir plika akimi, tiesa, tik pietų pusrutulio gyventojams. Jos yra palyginus netoli viena kitos ir skrieja panašiomis orbitomis, o tarpusavio gravitacinė sąveika ištempia jų žvaigždes ir dujas į pailgas struktūras. Tam tikrų sąveikos įrodymų turime jau seniai, bet dabar pristatyti daug geresni ir detalesni duomenys, parodantys, kaip stipriai Debesys veikia vienas kitą.

Magelano debesys – Didysis (dešinėje) ir Mažasis (kairėje). Šaltinis: ESO/S. Brunier
Magelano debesys – Didysis (dešinėje) ir Mažasis (kairėje). Šaltinis: ESO/S. Brunier

Šiam atradimui reikėjo labai gilių stebėjimų – šis terminas reiškia, kad stebėjimais užfiksuota ypatingai blausi žvaigždžių šviesa. Blausumo riba išreiškiama šviesos srautu, tenkančiu vienai kvadratinei sekundei dangaus skliauto ploto. Perskaičiavus šį dydį į fizinius vienetus, randame, kad iš vieno kvadratinio parseko sklindanti spinduliuotė užfiksuota, jei jos šviesis siekė bent 0,5% Saulės šviesio. Mūsų Saulės aplinkoje viename kubiniame parseke randame maždaug vieną žvaigždę, o stebėdami Saulės aplinką iš kitos galaktikos, kvadratiniame parseke matytume kelis šimtus žvaigždžių. Taigi naujieji Magelano debesų stebėjimai leido pažvelgti į regionus, kuriuose žvaigždžių tankis bent 10 tūkstančių kartų mažesnis, nei Saulės aplinkoje.

Pagrindiniai gauti rezultatai yra trys. Pirmasis – aiškus Didžiojo Magelano debesies disko išsikreipimas. Nors centrinė disko dalis atrodo gana tvarkinga, pakraščiuose matomas aiškus kaimyninės galaktikos gravitacijos efektas. Bene geriausias to įrodymas – disko pakraščių pranykimas Mažojo debesies kryptimi, tarsi disko žvaigždės būtų nutrauktos nuo Didžiojo debesies ir išblaškytos kitur. Dalis žvaigždžių turbūt prisijungė prie Tilto – dujų srauto, jungiančio abu Debesis. Didžiojo debesies pakraščiuose aptikti blausūs žvaigždžių telkiniai. Vienas iš jų kaip tik yra Mažojo debesies pusėje ir sutampa su Tiltu, o kitas – priešingoje pusėje. Būtent tokį efektą ir turėtų sukelti greta skriejančios galaktikos gravitacija.

Dar 1998 metais daryta dujų pasiskirstymo Magelano debesyse nuotrauka, atskleidžianti Tiltą, jungiantį abi galaktikas. Šaltinis: Putman et al. (1998), Nature
Dar 1998 metais daryta dujų pasiskirstymo Magelano debesyse nuotrauka, atskleidžianti Tiltą, jungiantį abi galaktikas. Šaltinis: Putman et al. (1998), Nature

Daug stipresni efektai stebimi Mažajame debesyje. Jo pakraščiai irgi yra ištampyti ir sudaro dvi žvaigždžių uodegas – vieną nutįsusią Didžiojo debesies link, kitą priešingoje pusėje. Vėlgi, tai yra tikėtinas gravitacinės sąveikos padarinys. Didžiojo debesies gravitacija mažajame sukelia potvynius, panašiai kaip Mėnulis Žemėje. Tik galaktikose potvyniai tempia ne vandenį, o žvaigždes – kai kurios iš jų atitrūksta nuo motininės galaktikos ir nulekia į tarpgalaktinę erdvę. Būtent jos ir sudaro stebimas uodegas.

Dar įdomesnis atradimas yra skirtumai tarp nevienodo amžiaus žvaigždžių padėčių Mažajame debesyje. Jau prieš keletą metų nustatyta, kad dauguma jaunų, mažiau nei milijardo metų amžiaus, žvaigždžių Mažajame debesyje yra galaktikos pusėje, artimesnėje Didžiajam. Tai reiškia, kad Didžiojo debesies gravitacija ištempė dujas iš Mažojo, todėl žvaigždės formavosi ne Mažojo debesies centrinėje dalyje, o nuo jo nutolusios. Nauji duomenys parodė, kad panašus efektas matomas ir vidutinio amžiaus – 1,5-4 milijardų metų – žvaigždžių populiacijoje. Jos išsidėsčiusios gerokai arčiau Mažojo debesies centro, tačiau skirtumas tarp šios populiacijos centro ir visos galaktikos centro padėčių – aiškus, ir didesnis nei vienas kiloparsekas. Iš šio rezultato galime daryti išvadą, kad Mažąjį debesį Didžiojo gravitacija veikė ir prieš keturis milijardus metų, kai formavosi šios vidutinio amžiaus žvaigždės.

Magelano debesų blausiųjų žvaigždžių žemėlapis; pačių debesų nuotraukos uždėtos ant tų galaktikų dalių, kurios šiame tyrime nebuvo nagrinėjamos dėl per didelio ryškumo. Pažymėtos įvairios įdomios struktūros, kai kurios atrastos tik dabar. Šaltinis: Mackey et al. (2018), Astrophysical Journal

Visokiausių struktūrų aplink Debesis atrasta ir daugiau – tai ir žvaigždžių srautai bei sutankėjimai, ir staigūs tankio pokyčiai diskuose, ir kitokie dariniai. Paaiškinti jų atsiradimą prireiks nemažai laiko ir darbo, bet tikėtinas rezultatas tikrai vertas pastangų. Skaitmeniniai modeliai, atkursiantys stebimas struktūras, parodys ir Debesų evoliuciją per pastaruosius keletą milijardų metų. Galimybes tą pamatyti mes neturime ir niekada neturėsime, tad tokie stebėjimai, interpretuojami naudojantis skaitmeniniais modeliais, yra geriausia galimybė nustatyti, kas Visatoje vyko praeityje ir prognozuoti, kas vyks ateityje.

Lyg šių rezultatų būtų negana, analizuodami stebėjimus astronomai aptiko dar vieną nykštukinę galaktika, kuri iki šiol slėpėsi Debesis jungiančio Tilto fone. Naujasis radinys, pavadintas Hidros 1, yra dvigubai arčiau mūsų, nei abu Magelano debesys. Bendras šios galaktikos šviesis prilygsta maždaug 7000 Saulės šviesių – tai yra viena blausiausių žinomų nykštukinių galaktikų. Galaktikoje išskirta apie 30 pavienių žvaigždžių, kurių judėjimo greičiai leidžia spręsti, kad galaktikoje yra maždaug 66 kartus daugiau tamsiosios materijos, nei mums įprastos. Toks santykis gana netikėtas – dažniausiai tokiose blausiose galaktikose jis būna gerokai didesnis.

Tyrimo rezultatai publikuoti Astrophysical Journal. Nemokamai jie prieinami arXiv.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *