Fala Radcliffe’a tworzy fale Wiadomości o Mirażu

Kilka lat temu astronomowie odkryli jedną z największych tajemnic Drogi Mlecznej: masywny łańcuch obłoków gazu w kształcie fali na tyłach naszego Słońca, dający początek gromadom gwiazd wzdłuż ramienia spiralnego galaktyki, którą nazywamy domem.

Nazywanie tej niesamowitej nowej struktury Fala Radcliffe’aKu czci Instytut Harvarda Radcliffe’aw miejscu, w którym pierwotnie wykryto tętnienie, zespół obecnie je zgłasza Natura Fala Radcliffe'a nie tylko wygląda jak fala, ale także porusza się jak fala – oscylując w czasoprzestrzeni niczym „fala” poruszająca się po stadionie pełnym kibiców.

Rafał Konetzka, główny autor artykułu i doktorant. „Wykorzystując ruch młodych gwiazd urodzonych w obłokach gazu wzdłuż fali Radcliffe'a, możemy prześledzić ruch ich gazu urodzeniowego, aby pokazać, że fala Radcliffe'a w rzeczywistości się zbliża” – wyjaśnia student Harvard Graduate School of Arts and Sciences Kenneth C. Gryf.

Jeszcze w 2018 roku, kiedy był profesorem na Uniwersytecie Wiedeńskim Joao Alvesa Był stypendystą Harvard Radcliffe Institute, z którym współpracował Centrum Astrofizyki badacz Katarzyna Zucker – Następnie doktorat. Student Uniwersytetu Harvarda – W Alyssa Goodman, Robert Wheeler Wilson, profesor astronomii stosowanej, w celu wykreślenia trójwymiarowego położenia żłobków gwiazd w obszarze galaktycznym Słońca. Łącząc zupełnie nowe dane z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej z technologią „3D mapowania pyłu” intensywnie przetwarzającą dane, której był pionierem Profesor Uniwersytetu Harvarda Doug Finkbeiner i jego zespół – zauważyli wyłaniający się wzór, który doprowadził do… Odkrycie fali Radcliffe'a w 2020 roku.

„To największa spójna struktura, jaką znamy, i jest naprawdę bardzo blisko nas” – powiedział Zucker, który opisuje prace w ramach współpracy w pokrewnym temacie. Niebo i teleskop stan : schorzenie. „Był tam przez cały czas. Ale nie wiedzieliśmy o tym, ponieważ nie mogliśmy zbudować w 3D modeli o wysokiej rozdzielczości rozkładu obłoków gazu w pobliżu Słońca”.

Trójwymiarowa mapa pyłu z 2020 roku wyraźnie pokazała obecność fali Radcliffe'a, ale dostępne wówczas pomiary nie były na tyle dobre, aby stwierdzić, czy fala się porusza. Jednak w 2022 roku, korzystając z nowszej wersji danych Gaia, grupa Elvisa przypisała ruchy 3D młodym gromadom gwiazd w fali Radcliffe'a. Wykorzystując pozycje i ruchy grup, Konetzka, Goodman, Zucker i ich współpracownicy byli w stanie ustalić, że cała fala Radcliffe'a w rzeczywistości jest falująca i porusza się jak to, co fizycy nazywają „falą biegnącą”.

Fala biegnąca to to samo zjawisko, które widzimy na boisku sportowym, gdy ludzie wstają i siadają po kolei, aby „zrobić falę”. Podobnie gromady gwiazd poruszają się wzdłuż fali Radcliffe'a w górę i w dół, tworząc wzór, który przemieszcza się po galaktycznym podwórku.

„Podobnie jak kibice na stadionie wciągani są na siedzenia przez grawitację Ziemi, fala Radcliffe’a oscyluje pod wpływem grawitacji Drogi Mlecznej” – kontynuowała Konetzka.

Zrozumienie zachowania tej gigantycznej struktury o wysokości 9000 lat świetlnych na tyłach naszej galaktyki, zaledwie 500 lat świetlnych od Słońca w momencie największego zbliżenia, pozwala teraz badaczom skierować uwagę na bardziej wymagające pytania. Nikt jeszcze nie wie, co powoduje falę Radcliffe'a i dlaczego porusza się w ten sposób.

„Teraz możemy przetestować wszystkie te różne teorie na temat tego, dlaczego w ogóle powstała fala” – powiedział Zucker.

„Teorie te obejmują zarówno eksplozje masywnych gwiazd, zwanych supernowymi, jak i zaburzenia pozagalaktyczne, takie jak zderzenie galaktyki karłowatej z naszą Drogą Mleczną” – dodała Konetzka.

Artykuł w Nature zawiera również obliczenia, ile ciemnej materii może mieć udział w grawitacji odpowiedzialnej za ruch fal.

„Okazuje się, że do wyjaśnienia obserwowanego przez nas ruchu nie jest potrzebna żadna znacząca ciemna materia” – powiedziała Konetzka. „Sama grawitacja zwykłej materii wystarczy, aby wywołać falę”.

Ponadto odkrycie wahań rodzi nowe pytania dotyczące przewagi tych fal w Drodze Mlecznej lub innych galaktykach. Ponieważ fala Radcliffe'a wydaje się tworzyć kręgosłup najbliższego ramienia spiralnego Drogi Mlecznej, falowanie fali może sugerować, że ramiona spiralne galaktyk generalnie oscylują, czyniąc galaktyki bardziej dynamicznymi, niż wcześniej sądzono.

„Pytanie brzmi, co spowodowało przemieszczenie, które doprowadziło do falowania, które widzimy?” powiedział Goodman. „I czy zdarza się to w całej galaktyce? We wszystkich galaktykach? Czy zdarza się to czasami? Czy zdarza się to cały czas?”

Prace te wsparły Narodowa Fundacja Nauki, NASA, ESA i Europejska Rada ds. Badań Naukowych (ERC) ISM-FLOW Advanced Grant.