Droga Mleczna przewróciła się na bok po zderzeniu z galaktyką karłowatą

Dowód: czołowe zderzenie, które przekręciło galaktykę

Badania ujawniają, że powolny obrót halo gwiazdowego sięga kataklizmicznego zdarzenia sprzed około 10 miliardów lat. W tym czasie galaktyka karłowata znana jako Gaia-Enceladus-Sausage (czasami nazywana „Gaia Sausage”) uderzyła bezpośrednio w młodą Drogę Mleczną. Zderzenie nie było łagodnym muśnięciem, ale gwałtownym, czołowym uderzeniem .

Aby zrozumieć jego skutki, zespół z Durham pod kierownictwem astronoma Kirilla Batrakova przeprowadził serię symulacji superkomputerowych w ramach projektu Auriga – zestawu modeli o wysokiej rozdzielczości, które śledzą powstawanie galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej przez miliardy lat .

Symulacje wykazały, że czołowe zderzenia tego typu mogą wywołać dramatyczny „obrót dysku”. Cały dysk gwiazdowy Drogi Mlecznej – jasna, wirująca płaszczyzna gwiazd i gazu, którą z Ziemi widzimy jako pas światła – został gwałtownie przekręcony o ponad 90 stopni w stosunku do swojej pierwotnej płaszczyzny. Obrót nie nastąpił natychmiast, ale stopniowo, przez miliardy lat, gdy dysk powoli się przechylał .

Rozwiązanie zagadki halo gwiazdowego

Ten pradawny obrót dostarcza prostego wyjaśnienia anomalnie powolnej rotacji halo gwiazdowego. Gdy masywny dysk obracał się i skręcał, ocierał się o znacznie większe, stabilne i w przybliżeniu kuliste halo ciemnej materii otaczające całą galaktykę. Halo ciemnej materii pozostało w swojej pierwotnej orientacji, tworząc tarcie, które przeniosło moment pędu z dala od gwiazd w halo .

Halo gwiazdowe – złożone ze starych gwiazd, które prawdopodobnie zostały wciągnięte z rozerwanych galaktyk satelitarnych – zachowało „pamięć” tego oddziaływania. Ponieważ zostało skręcone i wygięte w stosunku do rusztowania z ciemnej materii, obecnie obraca się znacznie wolniej niż sam dysk, rozwiązując długotrwałą zagadkę astronomii galaktycznej .

„Projekt rozpoczął się jako badanie prędkości obrotowej halo gwiazdowego” – powiedział Batrakov portalowi ScienceAlert, zauważając, że symulacje ujawniły bezpośredni związek między galaktykami, które przeszły wczesne, poważne połączenia, a tymi, które zakończyły się wolno obracającymi się halo gwiazdowymi .

Co to oznacza dla Układu Słonecznego i orbity Słońca?

Konsekwencje dla naszego własnego Układu Słonecznego są fascynujące, ale nie niepokojące. Badania sugerują, że Słońce – i cały Układ Słoneczny – pierwotnie poruszało się po galaktyce na innej płaszczyźnie orbitalnej. Obrót dysku był tak wszechogarniający, że zresetował trajektorie większości gwiazd w galaktyce .

Nie ma jednak powodu do obaw. Zderzenie i późniejsza reorientacja miały miejsce około 5–6 miliardów lat przed uformowaniem się Słońca i Ziemi. Zdarzenie nie zdestabilizowało Układu Słonecznego, ponieważ miało miejsce na długo przed powstaniem naszego domowego układu. Odkrycia oznaczają po prostu, że obecna orbita Słońca wokół centrum galaktyki nie jest tą samą ścieżką, którą podążałoby, gdyby do obrotu nigdy nie doszło .

Nowa sonda do badania ciemnej materii

Być może najważniejszym wnioskiem z tych badań jest to, co ujawniają one o ciemnej materii. Podczas gdy świecący dysk gwiazdowy obrócił się dramatycznie, znacznie masywniejsze halo ciemnej materii otaczające Drogę Mleczną pozostało w swojej pierwotnej orientacji. Cała reorientacja widzialnej galaktyki odbyła się w obrębie tego stabilnego, niewidzialnego rusztowania .

Powolny obrót halo gwiazdowego jest interpretowany jako bezpośrednia sygnatura momentu grawitacyjnego, jaki dysk wywarł na halo ciemnej materii. Daje to astronomom nową metodę badania kształtu, stabilności i rozkładu ciemnej materii – substancji, która nie emituje, nie pochłania ani nie odbija światła i może być badana tylko poprzez jej wpływ grawitacyjny .

Odkrycie to jest zgodne z innymi niedawnymi badaniami, które postrzegają przechylone halo gwiazdowe Drogi Mlecznej jako sondę geometrii halo ciemnej materii . Poprzez precyzyjny pomiar, w jaki sposób halo gwiazdowe jest „przechylone” i spowolnione, astronomowie mogą wnioskować o właściwościach rozkładu ciemnej materii, które w przeciwnym razie pozostałyby niewidoczne .

Szerszy kontekst

Te nowe badania dołączają do rosnącego zestawu dowodów na to, że 13,6-miliardowa historia Drogi Mlecznej była o wiele bardziej burzliwa, niż mogłoby się wydawać z naszego spokojnego punktu obserwacyjnego w jednym z jej ramion spiralnych. Zderzenie z Gaia-Enceladus-Sausage – które, jak już wiadomo, dostarczyło gwiazd i szczątków do galaktycznego zgrubienia i wewnętrznego halo – okazuje się teraz wydarzeniem definiującym, które zmieniło oblicze naszej galaktyki na zawsze .

Krótko mówiąc, praca zespołu z Durham przedstawia najbardziej przekonujące jak dotąd wyjaśnienie, dlaczego gigantyczne halo starych gwiazd Drogi Mlecznej wiruje tak wolno. Winowajcą nie był powolny, stopniowy proces, ale gwałtowne, transformujące wydarzenie we wczesnej młodości galaktyki – kosmiczne zderzenie, które na zawsze zmieniło oblicze naszego galaktycznego domu.