Jaki rozmiar ma Droga Mleczna, galaktyka, w której żyjemy? Słońce odległe jest od jej środka o około 26 tysięcy lat świetlnych. Wydawać, by się mogło, że to dalekie peryferia Galaktyki. Jednak w porównaniu z odległościami najdalszych gwiazd, mieszkamy prawie w centrum.
Droga Mleczna to bardzo stara galaktyka spiralna, której wygląd dość dobrze potrafimy sobie zwizualizować, a na podstawie obserwacji astronomicznych nawet prawidłowo ocenić. To oczywiście wiedza dość powszechna, no może z wyjątkiem wieku, szczególnie dla osób pasjonujących się astronomią. Od pewnego czasu oczywisty jest też fakt, że nasza galaktyka ma w centrum poprzeczkę, cechę wyróżniającą część galaktyk spiralnych. Jej istnienie potwierdziły obserwacje astronomów z przełomu tysiącleci.
Co jeszcze można powiedzieć o kształcie Galaktyki. Jako spiralna jest obiektem, w którym większość widocznej masy skupia się w dysku. Dysk można podzielić na dysk cienki, ten o największej gęstości gwiazd, a także dysk grubszy, w którym gwiazd jest mniej. Wewnątrz dysku grubszego znajduje się dysk cienki, a w centrum galaktyki poprzeczka i tak zwane zgrubienie centralne.
Tak zazwyczaj wizualizujemy sobie Drogę Mleczną jako galaktykę widziano z daleka. Zaznaczone są ramiona spiralne i położenie Słońca względem centrum. (źródło: ESA)
To miejsce, które powszechnie traktujemy jako ścisłe centrum Galaktyki, gdzie gęstość materii gwiazdowej jest bardzo duża. Podobnie duża jak w gromadach kulistych gwiazd, a w pobliżu regionu, gdzie znajduje się centralna supermasywna czarna dziura, jest jeszcze większa.
Rozmiar regionu ścisłego centrum to około 10 tysięcy lat świetlnych. Z perspektywy rozmiaru Drogi Mlecznej i odległości Słońca od jej środka, który wynosi niespełna 26 tysięcy lat świetlnych, to nie tak dużo, choć istnieją galaktyki o mniejszym rozmiarze. Choćby Mały Obłok Magellana, w którym niedawno Webb sfotografował bardzo aktywny region powstawania gwiazd.
Słońce wydaje się być bardzo daleko od centrum Galaktyki, ale to rzecz względna
Na starszych rysunkach wizualizujących Drogę Mleczną, Słońce przedstawiane jest w dość dużej odległości od centrum. Dawno temu, gdy dopiero przyzwyczajano się do konceptu galaktyki i faktu, że nie żyjemy w wyjątkowym miejscu w kosmosie, Słońce na schematach znajdowało się prawie na granicy dysku galaktycznego. Dziś, gdy odległość od centrum znamy, jego pozycja jest bliższa. I choć poza Słońcem znajdują się jeszcze inne ramiona galaktyki, to przyzwyczailiśmy się do przekonania, że zajmujemy miejsce, które można określić opisowo jako przedmieścia Galaktyki.
Jednak łączenie tego przekonania z poglądem, że Droga Mleczna nie sięga znacząco dalej, jest mylne i już tłumaczę w czym rzecz.
Spłaszczony dysk Drogi Mlecznej ma około 100 tysięcy lat świetlnych średnicy, ale to tylko ułamek faktycznego rozmiaru naszej Galaktyki, czyli przestrzeni, w której znajdują się gwiazdy i materia powiązana grawitacyjnie.
Wedle obecnej wiedzy, cienki dysk Drogi Mlecznej ma grubość około 980 - 1300 lat świetlnych, sięga do około 50 tysięcy lat świetlnych od centrum. Dysk gruby rozciąga się w kierunku prostopadłym do płaszczyzny dysku cienkiego na kilka do nawet kilkunastu tysięcy lat świetlnych. Jednak pomimo znacznie większej objętości dysku grubego, to w dysku cienkim znajduje się większość gwiazd, około 95% w całej Galaktyce. Warto tu wspomnieć, że gwiazdy i towarzyszące im układy planetarne, takie jak Słońce, nie zasiedlają jedynie rejonów, które utożsamiamy z ramionami. Ramiona to struktura, w której gęstość materii jest większa, tu powstają przede wszystkim młode i jasne gwiazdy. Lecz gwiazdy znajdują się w dysku galaktyki również pomiędzy ramionami. I nie tylko tam.
Rozmiar galaktyki spiralnej to nie tylko rozmiar widocznego, i efektownego, dysku
Rozmiar galaktyki z perspektywy jej kształtu, definiuje być może rozmiar widocznego przez obserwatora z zewnątrz dysku, ale galaktyka spiralna oprócz swojej składowej dyskowej ma także otoczkę zwaną halo galaktycznym.
To w halo znajduje się spora część materii, która gromadzi się w gromadach kulistych, to w halo jest też ciemna materia, która umyka próbom jej dokładnego wykrycia i scharakteryzowania. Dysk galaktyczny i centralne zgrubienie są niejako zanurzone w galaktycznym halo, dlatego nie tylko gwiazdy odległe od dysku zalicza się do populacji halo. Część z nich właśnie przelatuje przez dysk galaktyczny i to z pomiarów ich prędkości i kierunku ruchu można wywnioskować, że nie są to gwiazdy powiązane z dyskiem galaktycznym.
Wygląd Drogi Mlecznej. Cienki dysk, wewnętrzne halo i halo zewnętrzne.
Wraz z halo wewnętrznym, galaktyka spiralna taka jak Droga Mleczna, przypomina kształtem gruby kamyk, nieco spłaszczony w jednej płaszczyźnie (podobny kształt mają etui do słuchawek). Z kolei halo zewnętrzne jest teoretycznie sferyczną strukturą, jeszcze większą i jeszcze szerszą niż dysk galaktyczny. Ostatnio pojawiły się sugestie, że orientacja halo może być trochę odmienna niż dotychczas uważano, ale to jeszcze inna historia.
Niezależnie od tego świecącej materii w halo galaktycznym jest niewiele, ale to właśnie tutaj warto szukać samotnych planet, gwiazd, które wyrzucone z okolic dysku poruszają się z wyjątkowo dużą prędkością, a także gwiazd, które w swoim ruchu orbitalnym wokół Drogi Mlecznej oddalają się na niebotyczne odległości od jej centrum. W halo Drogi Mlecznej możemy wyróżnić kilka ciekawych podstruktur, które przypominają ramiona, strumienie gwiazd, ale ułożone pod dużym kątem do dysku galaktyki.
W rzeczywistości są to pozostałości po dawnych zderzeniach Drogi Mlecznej z pomniejszymi sąsiednimi galaktykami, a nawet świadectwa wciąż nie zakończonych lub dopiero rozpoczynających się procesów. W halo galaktycznym obserwuje się wiele gwiazd o niewielkiej zawartości metali (pierwiastków cięższych niż hel), gwiazd bardzo starych, które pamiętają nawet czasy, gdy Droga Mleczna dopiero formowała się i przybierała kształt spiralny.
Rzeczywisty rozmiar Drogi Mlecznej na podstawie nowych obserwacji jest bardzo duży
Można powiedzieć, że z perspektywy wizualnych obserwacji, najodleglejsze gwiazdy w zewnętrznym halo galaktycznym nakładają w pewnym sensie granice na rozmiar Drogi Mlecznej. I tutaj zaczyna się najciekawsze, bo ten rozmiar jest znacznie większy niż odległość Słońca od środka Galaktyki. To nie dwukrotność, nie trzykrotność. Najodleglejsze gwiazdy, które udało się ostatnio zaobserwować, a które są grawitacyjnie powiązane z Droga Mleczną znajdują się w odległości setek tysięcy lat świetlnych, a nawet ponad miliona lat świetlnych. Niektóre tak daleko, że jest od nich w kosmicznej skali odległości niewiele bliżej do centrum naszej galaktyki niż do centrum sąsiedniej galaktyki w Andromedzie.
Odległość Drogi Mlecznej od galaktyki Andromedy to około 2,5 miliona lat świetlnych. Najdalsze gwiazdy, które należą do naszej galaktyki znaleziono w odległości ponad miliona lat świetlnych. Ten milion to właśnie obecny szacunek maksymalnego rozmiaru Galaktyki, który narzuca rozmiar otoczki jaką jest halo galaktyczne.
Te obserwacje świadczą o tym, że przestrzeń międzygalaktyczna, choć wydaje się pusta w porównaniu z wewnętrznymi rejonami galaktyk, nie jest miejscem, w którym nie da się znaleźć niczego. I podobnie jak w przypadku gwiazd w galaktyce i obiegających je takich obiektów jak dalekie asteroidy i komety, które mogą od czasu do czasu przepływać z jednego układu do drugiego, tak gwiazdy mogą czasem opuszczać Drogę Mleczną, by dołączyć do Andromedy.
Warto też zauważyć, że w halo Drogi Mlecznej znajdują się także inne galaktyki, w tym Wielki i Mały Obłok Magellana. Nie jest to w sprzeczności z powyższym, gdyz związek tych satelitarnych galaktyk z Drogą Mleczną jest oczywisty, choć wciąż nie wiemy jak dokładnie wyglądała ich przeszłość.
Najodleglejsze gwiazdy w halo Drogi Mlecznej, które odkryto. Zgodnie z teorią
Najodleglejsze gwiazdy w Drodze Mlecznej to grupa gwiezdnych olbrzymów, gwiazd pulsujących znanych jako RR Lyrae (od nazwy protoplastki tego typu zmienności). Ich własności pozwalają doskonale powiązać obserwowaną jasność i okres zmienności z faktyczna odległością, co czyni z nich tzw. standardowe świece, czyli wskaźniki odległości w kosmosie. I to dlatego oobserwacje grupy około 280 takich gwiazd, dało się powiązać bezpośrednio z ich odległościami.
Najbliższe z nich znajdują się w odległości 65 tysięcy lat świetlnych, najodleglejsze aż 1044 tysięcy lat świetlnych, czyli ponad miliona lat świetlnych. Położenie tych najodleglejszych z gwiazd należących do Drogi Mlecznej, które nakłada granice na rozmiar Galaktyki, potwierdza wyniki modelowania, które sugerują, że halo zewnętrzne może sięgać właśnie nawet miliona lat świetlnych od centrum.
Rozmiar Drogi Mlecznej w kontekście zderzenia z Andromedą
Pewnie czytaliście już o tym, że za kilka miliardów lat dojdzie do zderzenia się galaktyki w Andromedzie, która powoli, ale konsekwentnie zbliża się do Drogi Mlecznej. I istotnie za te kilka miliardów lat rozpocznie się trwające kolejne miliardy lat mieszanie bardziej istotnych składników obu galaktyk. Lecz już dziś może dochodzi do powolnego przenikania się zewnętrznych fragmentów Drogi Mlecznej i galaktyki w Andromedzie. Dziś to procesy mało gwałtowne, ale za kilkaset milionów czy kilka miliardów lat przybiorą one na sile.
Pojawią się siły, które będą powoli rozrywać obie galaktyki, stopniowo je deformując. A co z tego powstanie, to już prawdę mówiąc przyszłość, która raczej już nas nie dotyczy. Jednak obserwując inne galaktyki w kosmosie możemy sobie wyobrażać czym będzie galaktyka określana czasem mianem Milkdromedy.
Źródło: UC Santa Cruz, inf. własna
Komentarze
17