Mælkevejen gør bølgen

I resultater annonceret i denne uge på det 237. møde i American Astronomical Society, forskere fra Sloan Digital Sky-undersøgelsen præsenterer det mest detaljerede blik endnu på vor egen galakses skævhed.

"Vores sædvanlige billede af en spiralgalakse er som en flad skive, tyndere end en pandekage, fredeligt roterer omkring dets centrum, " sagde Xinlun Cheng fra University of Virginia, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. "Men virkeligheden er mere kompliceret."

Astronomer har i årtier vidst, at mange spiralgalakser faktisk har diske med et lille twist til dem, som en kartoffelchip eller en vinylplade udeladt for længe i solen. Sådanne drejninger forekommer i omkring 50 til 70 % af spiralgalakser, inklusive vores egen Mælkevej.

Overraskende nok, imidlertid, vi ved ikke meget om kædetråden i Mælkevejen. Fast dybt inde i det og begrænset til kun et enkelt perspektiv fra Jorden, vi mangler evnen til at se vores galakse skævvridning i ét blik. I stedet, vi skal spore kædens form ved omhyggeligt at studere stjernernes positioner og bevægelser over hele Mælkevejen. Det var præcis, hvad forskerne gjorde, og takket være Sloan Digital Sky Survey-dataene, de var i stand til at få et mere detaljeret udseende end nogensinde før, finder ud af, at ikke kun galaksens skive er skæv, kæden rejser rundt i galaksen en gang hvert 440 millioner år.

"Forestil dig, at du er på tribunen til en fodboldkamp, og mængden begynder at gøre bølgen, " Cheng siger. "Alt du gør er at stå op og sætte dig ned, men effekten er, at bølgen går hele vejen rundt om stadion. Det er det samme med den galaktiske kæde – stjerner bevæger sig kun op og ned, men bølgen rejser hele vejen rundt om galaksen."

For at finde dette uventede resultat, holdet brugte højpræcisionsspektrografen fra Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE), del af Sloan Digital Sky Survey (SDSS). I løbet af sin næsten 10-årige levetid, APOGEE har observeret hundredtusindvis af stjerner i Mælkevejen. Det gør det ved at indsamle spektre, målinger af stjernelys opdeles i dets bestanddele af bølgelængder på nogenlunde samme måde som et prisme opdeler lys i en regnbue af farver.

"APOGEE-spektrene giver information om den kemiske sammensætning og bevægelser af individuelle stjerner, " forklarer Dr. Borja Anguiano fra University of Virginia, en medforfatter af undersøgelsen og mentor for Cheng.

"Det giver os mulighed for at adskille dem i forskellige grupper, hvilket igen giver os mulighed for at følge kæden separat inden for hver gruppe af stjerner."

Men APOGEE-spektrene alene var ikke nok til at forstå warp. At spore den galaktiske warp kræver ekstremt præcise målinger af stjernernes afstande. For at få disse afstande, holdet henvendte sig til data fra den europæiske rumfartsorganisation (ESA)'s Gaia-satellit, som beregner afstandene til millioner af stjerner ved at måle de små frem- og tilbagesvingninger i retningen til stjernen, når Jorden (og satellitten) kredser om Solen.

Ved at kombinere APOGEE- og Gaia-dataene, holdet var i stand til at skabe fulde tredimensionelle kort over stjerner i Mælkevejen, med detaljerede oplysninger om hver stjernes position, hastighed, og kemi. Bevæbnet med disse højpræcisionsmålinger, holdet var i stand til at sondere længere ind i den ydre del af vores galakse for at lave den mest detaljerede undersøgelse af dette fænomen endnu.

Analysen viste, hvordan kædetheden er forårsaget af bølgen, der rejser gennem Mælkevejen, får individuelle stjerner til at bevæge sig op og ned gennem galaksens plan, mens den bevæger sig. Den nye undersøgelse har målt bølgens hastighed og omfang mere præcist end nogensinde før.

Den mest sandsynlige forklaring på warp er, at en nylig interaktion med en satellitgalakse skabte en gravitationsbølge, og den krusning er fortsat med at bevæge sig gennem galaksen, danner bølgen. Cheng forklarer, "vores bedste model er, at der var et møde med en satellitgalakse for omkring 3 milliarder år siden - dette anses for relativt nyligt af galaktiske astronomer."

Resultater som dette viser, hvor dynamiske og konstant skiftende galakser er på astronomiske tidsskalaer.

Spændingen er lige begyndt for Mælkevejen - om cirka fire milliarder år, vi forventes at kollidere med Andromeda-galaksen, en begivenhed, som vil ændre vores galaktiske hjem for altid.