Mléčná dráha není jen zakřivená. Její vnější disk čeří obří vlny

Tým analyzoval trojrozměrný katalog s více než 30 000 molekulárními mračny z přehlídky MWISP — projektu nazvaného Milky Way Imaging Scroll Painting. Pozorování vznikla pomocí 13,7metrového milimetrového teleskopu observatoře Purple Mountain, který snímal emise oxidu uhelnatého v severní části galaktické roviny.

Nejprve vědci vytvořili model velkoplošného zakřivení disku. Poté od naměřených výškových odchylek odečetli tento hladký trend a zkoumali, co zůstalo. Zbylá data netvořila náhodný shluk jednotlivých odchylek, ale souvislé vlnité struktury rozprostřené napříč vnějším molekulárním diskem.

Jinými slovy: vnější Mléčnou dráhu lze popsat jako zakřivený disk, kterým zároveň procházejí další vertikální vlny.

Jak oxid uhelnatý odhalil „vlnky“

Studená molekulární mračna se ve viditelném světle pozorují obtížně, protože značnou část galaktického disku zakrývá prach. Oxid uhelnatý, označovaný jako CO, proto slouží jako praktický stopař tohoto materiálu. Jeho spektrální emise ukazuje, kde se nachází molekulární plyn — včetně studeného plynu spojeného s oblastmi, v nichž vznikají hvězdy.

Přehlídka MWISP současně zaznamenává spektrální čáry přechodů J = 1–0 izotopů ¹²CO, ¹³CO a C¹⁸O pomocí teleskopu observatoře Purple Mountain. Spektrální čáry navíc nesou informaci o rychlosti plynu. Když vědci zkombinovali tyto údaje s polohami mračen, mohli zrekonstruovat jejich rozložení v prostoru a určit, jak vysoko nebo nízko leží vůči modelované galaktické rovině.

Rozsáhlý vzorek byl zásadní. Mapa více než 30 000 mračen umožnila odlišit propojený velkorozměrový vzorec od nepravidelného rozmístění jednotlivých oblaků.

Proč bylo důležité nejprve odečíst zakřivení

Kdyby vědci považovali každou vertikální odchylku za součást jediného zakřivení, menší struktury by mohly zůstat skryté. Modelování širokého ohybu nejprve vytvořilo základní linii, vůči níž bylo možné posoudit zbývající nepravidelnosti.

Zbylý vzorec ukázal, že samotné zakřivení nestačí. Odchylky byly uspořádané natolik pravidelně, že připomínaly čeření — vlny překrývající větší tvar disku. Nové zjištění proto není jen přesnějším měřením známého zakřivení, ale mění dosavadní představu o vnější části Galaxie.

Co mohlo vlny vytvořit?

Výzkumníci předpokládají, že struktury mohou být ohybovými vlnami vyvolanými vnějšími gravitačními poruchami, například průlety nebo setkáními se satelitními či trpasličími galaxiemi.

Takové vlny by mohly uchovávat záznam o tom, jak dávné interakce ovlivnily vnější disk Mléčné dráhy a jak se jím jejich účinek šířil. Jde však stále o interpretaci, nikoli o potvrzené určení jediné konkrétní galaxie, která by byla původcem struktur. Dostupné informace podporují možnost, že vlnky zachycují stopy historie interakcí Mléčné dráhy, nikoli jednoznačný závěr o jejich zdroji.

Proč na objevu záleží

Nově popsané struktury nabízejí další způsob, jak zkoumat trojrozměrnou stavbu Mléčné dráhy. Vnější disk už není nutné chápat jako téměř nehybný povrch s jediným velkým ohybem. Astronomové nyní mohou sledovat, jak se v plynu, z něhož vznikají hvězdy, společně projevují rozsáhlé zakřivení a další vlnové struktury.

Tvar, měřítko a souvislost těchto vln lze v budoucnu porovnávat s modely gravitačních setkání a ohýbání galaktických disků. To by mohlo přinést nové informace o poruchách, které naše Galaxie v minulosti prodělala.

Nejpevnější závěr je zatím observační: vnější molekulární disk Mléčné dráhy obsahuje vedle velkoplošného zakřivení také rozsáhlé vertikální vlny. K určení toho, zda je vytvořilo jediné setkání, nebo kombinace několika procesů, budou zapotřebí další modely a pozorování.