Nowe dane zmieniają nasz pogląd na poprzeczkę galaktyczną i gromady gwiazd w Drodze Mlecznej
Galaktyki są złożonymi systemami, którymi rządzą konkurujące ze sobą procesy fizyczne, zachodzące w skrajnie różnych skalach przestrzennych, czasowych i energetycznych. Szeroko zakrojone kampanie obserwacyjne, takie jak flagowa misja ESA Gaia i naziemne obserwacje spektroskopowe mają na celu zebranie informacji dotyczących kinematyki, składu chemicznego i wieku miliardów gwiazd. „Złożoność i bogactwo nowo otrzymanych danych stanowi ogromne wyzwanie dla najnowszych metod analitycznych. Zaczynamy już dostrzegać, gdzie można by ulepszyć obecne modele galaktyk, ale wiele szczegółów pozostaje ukrytych z powodu błędów selekcji, których do niedawna nie można było w pełni uwzględnić”, mówi Friedrich Anders, koordynator projektu GaiaSpectroSynergy, finansowanego ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”. Członkowie zespołu wykorzystali synergię pomiędzy najbogatszym jak dotąd katalogiem gwiazd Gaia i uzupełniającymi danymi z badań spektroskopowych, aby ograniczyć modele galaktyk i dostarczyć astronomom przełomowych narzędzi, które powinny znacznie ułatwić przyszłe badania w tej dziedzinie. W ramach projektu opracowano i opublikowano kilka katalogów zawierających precyzyjne parametry fotometryczne oraz informacje na temat wieku, odległości i ekstynkcji dla ponad 265 milionów gwiazd.
Nowe spojrzenie na populację galaktycznych gromad otwartych
Drugie wydanie katalogu danych Gaia opublikowane w kwietniu 2018 roku pokazało, że wcześniejsze katalogi galaktycznych gromad otwartych były zarówno niekompletne, jak i znacznie zanieczyszczone przez asteryzmy – skupiska gwiazd, które mogą dawać złudzenie, że stanowią część gromady. „Udało nam się odkryć setki nowych gromad otwartych i wyznaczyć jednorodne parametry fizyczne oraz dokładny wiek ponad 1 800 z nich. Wyniki tych badań zmieniły nasz pogląd na niedawną historię dynamiki chemicznej dysku galaktycznego”, mówi Anders. Zespół wykazał, że niektóre kluczowe parametry dysku galaktycznego, w tym rozkład wieku gromad, muszą zostać zrewidowane. „Wpływa to na wcześniejsze szacunki dotyczące tempa powstawania i niszczenia gromad gwiazd. Możemy wywnioskować, że tylko około 16 % wszystkich gwiazd powstałych w sąsiedztwie Słońca formuje się w gromadach”, dodaje Anders. Przesunięcie punktu ciężkości z oddzielnej analizy gwiazd „polowych” (losowo rozmieszczonych gwiazd, które zniekształcają wyniki badań) i gromad otwartych w kierunku całościowego zrozumienia ewolucji gwiazd w Drodze Mlecznej prawdopodobnie pozostanie kluczowym wyzwaniem w najbliższym dziesięcioleciu. „Pojawienie się danych Gaia w 2018 roku oznaczało konieczność radykalnej rewizji spisu galaktycznych gromad otwartych”, wyjaśnia Anders.
Tworzenie obrazu poprzeczki Drogi Mlecznej
Zespół połączył drugie wydanie katalogu danych Gaia z kilkoma obserwacjami przeprowadzonymi w podczerwieni przy użyciu kodu programistycznego o nazwie StarHorse. Kod pozwolił na porównanie obserwacji z modelami gwiazd w celu określenia temperatur powierzchni, ekstynkcji i odległości gwiazd. „Wyznaczyliśmy odległości milionów gwiazd z bardzo dużą dokładnością – w niektórych przypadkach poprawa możliwa dzięki wykorzystaniu danych o wielu długościach fal wyniosła nawet 20 %”, tłumaczy Anders. „To, co mogło być katastrofalne w skutkach dla systemów obliczeniowych, okazało się działać niezwykle dobrze: nasze wyniki poprawiły dokładność drugiego wydania katalogu danych Gaia i ukazały obecność galaktycznej poprzeczki w danych Gaia znacznie bardziej jednoznacznie niż wcześniej”. „Od dziesięcioleci wiemy, że Droga Mleczna ma poprzeczkę, ale do tej pory dysponowaliśmy tylko pośrednimi wskazówkami związanymi z ruchami gwiazd i gazu bądź w postaci liczby gwiazd określonej w obserwacjach prowadzonych w podczerwieni. Teraz po raz pierwszy widzimy galaktyczną poprzeczkę w trzech wymiarach, opartych na geometrycznych pomiarach odległości gwiazd”, mówi na koniec Anders.
Słowa kluczowe
GaiaSpectroSynergy, Gaia, gwiazda, Droga Mleczna, gromada otwarta, poprzeczka galaktyczna, badania spektroskopowe, dysk galaktyczny, StarHorse
