Τι μαθαίνουν οι αστρονόμοι από τον χάρτη του Νέου Γαλαξία της Γαίας

Στις 25 Απριλίου, η Teresa Antoja από το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης ήταν μία από τις χιλιάδες αστρονόμους που κατέβασαν και ξεκίνησαν να εξερευνούν έναν εξαίσιο νέο χάρτη του Γαλαξία που φτιάχτηκε από το διαστημικό σκάφος Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας. Μέσα σε μια μέρα, αυτή και οι συνάδελφοί της ανέφεραν την ανακάλυψη υποδομών που δεν είχαν ξαναδεί σε όλο τον γαλαξία:«σχήματα όπως καμάρες… κοχύλια και κορυφογραμμές σαλιγκαριών», έγραψαν — το καθένα μια ένδειξη για το σκοτεινό παρελθόν του Γαλαξία.

Το χαρτί του Antoja είναι ένα από ένα χείμαρρο μετά την πολυαναμενόμενη δεύτερη δημοσιοποίηση δεδομένων από τη Γαία, η οποία ξεκίνησε το 2013 και έκτοτε έχει χαρτογραφήσει τις θέσεις, τη φωτεινότητα και τα χρώματα 1,7 δισεκατομμυρίων αστέρων του Γαλαξία και τις ταχύτητες 1,3 δισεκατομμυρίων από αυτά τα αστέρια. (Τον Σεπτέμβριο του 2016, η ομάδα της Gaia κυκλοφόρησε τον πρώτο της χάρτη με μόνο μετρήσεις θέσης και φωτεινότητας για 1,1 δισεκατομμύρια αστέρια.) Οι αστρονόμοι, οι οποίοι είχαν καταγράψει στο παρελθόν μόλις 2,5 εκατομμύρια από τα φωτεινότερα αστέρια στον γαλαξία, χαιρετίζουν μια νέα εποχή αστρονομίας ακριβείας. Αυτές είναι μερικές από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις που προέρχονται από τα δεδομένα της Γαίας μέχρι στιγμής.

Ροές αστεριών

Μια ομάδα στη Γαλλία εφάρμοσε τον προετοιμασμένο αλγόριθμο STREAMFINDER στα δεδομένα της Γαίας και αμέσως αποκάλυψε ένα πλούσιο δίκτυο «αστρικών ρευμάτων» ή παραποτάμων αστεριών που ρέουν μέσα και γύρω από τον Γαλαξία. «Η ιδέα είναι να ανιχνεύσουμε τα ρεύματα προς τα πίσω στο χρόνο κατά μήκος των τροχιών τους για να αναλογιστούμε το παρελθόν του γαλαξία και την ιστορία του σχηματισμού του», δήλωσε ο Khyati Malhan από το Πανεπιστήμιο του Στρασβούργου, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας που περιγράφει λεπτομερώς αυτά τα ευρήματα της «γαλαξιακής αρχαιολογίας». ένα email.

Η αφθονία των αστρικών ρευμάτων - που πιστεύεται ότι είναι υπολείμματα μικρών δορυφορικών γαλαξιών και αστρικών σμηνών που έλκονταν από τη βαρύτητα - θα μπορούσε ενδεχομένως να λύσει το «πρόβλημα που λείπει από δορυφόρους», το οποίο ρωτά γιατί μόνο 50 δορυφορικοί γαλαξίες βρίσκονται επί του παρόντος σε τροχιά γύρω από τον Γαλαξία μας, παρά εκατοντάδες που προκύπτουν σε προσομοιώσεις υπολογιστών του σχηματισμού γαλαξιών. Ένα άλλο μυστήριο είναι γιατί οι δορυφόροι του Γαλαξία βρίσκονται σε ένα αεροπλάνο, παρόλο που οι προσομοιώσεις υποδηλώνουν ότι θα έπρεπε να έχουν σχηματιστεί παντού. Ο Malhan και οι συνεργάτες του ελπίζουν είτε να οξύνουν είτε να επιλύσουν αυτό το πρόβλημα επιπέδου του δορυφόρου μέσω «στατιστικής ανάλυσης της δομής και της δυναμικής ενός μεγάλου δείγματος ροών», είπε.

Μια άλλη ομάδα χρησιμοποίησε τα δεδομένα της Γαίας για να κάνει μια λεπτομερή μελέτη του μακρύτερου αστρικού ρεύματος του γαλαξία. Μερικά από τα αστέρια του φαίνεται να έχουν διαταραχθεί από κομμάτια αόρατης σκοτεινής ύλης, υποδηλώνοντας ότι τα ρεύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χαρτογράφηση της υποδομής της σκοτεινής ύλης σε όλο τον γαλαξία.

Γρήγοροι νάνοι

Για δεκαετίες, οι αστροφυσικοί έχουν συζητήσει για την προέλευση των σουπερνόβα τύπου Ia - εκρήξεις αστεριών που χρησιμεύουν ως «τυποποιημένα κεριά» για τη μέτρηση των κοσμικών αποστάσεων. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα της Gaia και τις επακόλουθες τηλεσκοπικές παρατηρήσεις, ο Ken Shen του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και οι συνεργάτες του βρήκαν ισχυρές αποδείξεις για μια θεωρία που ονομάστηκε σενάριο «δυναμικά οδηγούμενου διπλού εκφυλισμού διπλής έκρηξης» (D).

Το σενάριο D ξεκινά με δύο λευκούς νάνους - πυκνούς πυρήνες νεκρών αστεριών σε μέγεθος πλανήτη - σε μια στενή αμοιβαία τροχιά. Σύμφωνα με τη θεωρία, ο βαρύτερος λευκός νάνος θα αρχίσει ξαφνικά να απομακρύνει την ύλη από τον ελαφρύτερο, τόσο γρήγορα και ταραχώδη που ένα μέρος του ηλίου στη μεταφερόμενη ύλη εκρήγνυται. Αυτή η έκρηξη πυροδοτεί την έκρηξη άνθρακα και οξυγόνου στον βαρύτερο νάνο, αναγκάζοντάς τον να εκραγεί ως σουπερνόβα τύπου Ia. Χωρίς να το κρατάει τίποτα πια, ο άλλος λευκός νάνος πετάγεται στο διάστημα με μεγάλη ταχύτητα.

Μεταξύ των δεδομένων της Γαίας, ο Shen και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν τρεις «λευκούς νάνους υπερταχείας» που περνούσαν μέσα από τον γαλαξία με περισσότερα από 1.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, που είναι αρκετά γρήγορος για να ξεφύγει από τη βαρύτητα του. Ισχυρίζονται ότι οι ανακαλύψεις αντιπροσωπεύουν «δοκιμαστική επιβεβαίωση» του σεναρίου D. Σε ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, ο Shen είπε ότι γνωρίζοντας την ιστορία των σουπερνόβα τύπου Ia θα μειωθούν οι αβεβαιότητες στις μετρήσεις της κοσμικής απόστασης και στα μοντέλα χημικού εμπλουτισμού των γαλαξιών που οδηγούνται από σουπερνόβα.

Μικρός Γαλαξίας, Μεγάλη Μαύρη Τρύπα

Οι βρετανοί αστρονόμοι εντόπισαν την προέλευση ενός άλλου αστέρα με υπερταχύτητα στο κέντρο του Μεγάλου Νέφους του Μαγγελάνου, του μεγαλύτερου δορυφορικού γαλαξία του Γαλαξία. Θα μπορούσε να σημαίνει μόνο ένα πράγμα:ότι το αστέρι επιταχύνθηκε χτυπώντας γύρω από μια τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο του Μεγάλου Νέφους του Μαγγελάνου. Οι πλήρους μεγέθους γαλαξίες σχεδόν πάντα φιλοξενούν τεράστιες κεντρικές μαύρες τρύπες, οι οποίες είναι μυστηριώδους προέλευσης. Η παρουσία τους σε μερικούς μίνι γαλαξίες εντείνει το μυστήριο.

Πρόβλημα Hubble

Το 1998, ο Adam Riess και άλλοι αστρονόμοι συμπέραναν, με βάση τις αποστάσεις από τους σουπερνόβα τύπου Ia, ότι η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται, οδηγούμενη από τη «σκοτεινή ενέργεια». Όσο για το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το διάστημα αυτή τη στιγμή (ένας ρυθμός γνωστός ως «σταθερά Hubble»), περιέργως, οι εκτιμήσεις που βασίζονται σε σουπερνόβα διαφέρουν κατά περίπου 8 τοις εκατό από τις εκτιμήσεις που βασίζονται στο φως από το πρώιμο σύμπαν, ακόμη και μετά την καταγραφή της σκοτεινής ενέργειας -οδηγούμενη επιτάχυνση που έχει συμβεί από τότε. Είναι ένα από τα μεγαλύτερα παζλ στην κοσμολογία.

Τώρα, ο Riess και οι συνεργάτες του έχουν χρησιμοποιήσει δεδομένα της Γαίας για να μετρήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις αποστάσεις από τα αστέρια των Κηφειδών, τα οποία με τη σειρά τους βαθμονομούν τις αποστάσεις από τους υπερκαινοφανείς τύπου Ia. Αυτό τους επέτρεψε να κάνουν την πιο ακριβή μέτρηση που βασίζεται σε σουπερνόβα μέχρι σήμερα για τη σταθερά του Hubble, η οποία απλώς επιδείνωσε την απόκλιση με τις παρατηρήσεις του πρώιμου σύμπαντος.

Γαλαξιακή Επανάσταση

Ενώ πολλοί ερευνητές μελετούν τους διαφορετικούς πληθυσμούς και τη δυναμική των αστεριών εντός του γαλαξία, η Laura Watkins του Επιστημονικού Ινστιτούτου του Διαστημικού Τηλεσκοπίου και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν κινήσεις αστρικών σμηνών που περιφέρονται γύρω από τον Γαλαξία για να μετρήσουν τη μάζα του γαλαξία. Συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ύλης του, λένε, ζυγίζει περίπου 1,5 τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Και ο Τζόσουα Σάιμον του Ινστιτούτου Επιστήμης Κάρνεγκι ανέλυσε έναν μακρινό πληθυσμό δορυφορικών γαλαξιών, διαπιστώνοντας ότι όλοι αυτοί βρίσκονται επί του παρόντος στα πλησιέστερα σημεία στις τροχιές τους γύρω από τον Γαλαξία. Αυτή η φαινομενική σύμπτωση είναι «περίεργη», είπε ο Simon μέσω email. "Δεν νομίζω ότι είχαμε ακόμα αρκετό χρόνο για να καταλάβουμε τις επιπτώσεις αυτού του αποτελέσματος."

«Ξέραμε ότι η Γαία θα ήταν επαναστατική», είπε ο Σάιμον. Οι αστρονόμοι θα μαζεύουν τους καρπούς του για χρόνια.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στο TheAtlantic.com και στα Ισπανικά στη διεύθυνση  Investigacionyciencia.es