W poszukiwaniu wodorowego halo Drogi Mlecznej

W naszej Galaktyce “brakuje” materii - a w każdym razie materii barionowej, czyli składającej się z cząstek takich jak protony i neutrony. Astronomów już przed laty zaskoczył fakt, że Droga Mleczna oraz inne galaktyki nie zawierają w sobie wystarczających ilości tej zwyczajnej materii. Można je oszacować jako całkowitą, sumaryczną masę galaktycznego dysku i zgrubienia centralnego - która jest za mała, by tłumaczyć obserwowane krzywe rotacji galaktyk. Nowe obserwacje zdają się jednak potwierdzać, że galaktyki mają jeden masywny, ale słabo widoczny składnik: dyfuzyjne halo rozciągające się daleko poza widoczny w świetle widzialnym dysk. To właśnie w nim może być zawarta część brakującej masy.

Współczesne przeglądy całego nieba pomagają w rozwiązaniu zagadki brakującej materii. W pracy opublikowanej w kwietniowym Nature Astronomy Huanian Zhang i Dennis Zaritsky opisują swe badania galaktycznego halo Drogi Mlecznej, które ich zdaniem składa się z chłodnego gazu wodorowego. Naukowcy dokładnie analizowali światła innych galaktyk przechodzące przez hipotetyczne halo na swej drodze do obserwatora na Ziemi. Spektrum tego światła zawiera cenne detale mówiące nam wiele o materii, przez jaką światło wcześniej przeszło. Dzięki niemu naukowcy badają nie tylko same odległe galaktyki, ale i napotykane przez ich promieniowanie “przeszkody”, takie jak obłoki gazu obecne w halo.

Podobne obserwacje galaktycznego halo przeprowadzano już wcześniej, ale jedynie z wykorzystaniem najjaśniejszych i zarazem bardzo odległych kwazarów (wyjątkowo energetycznych dysków akrecyjnych wokół supermasywnych czarnych dziur) oraz gwiazd leżących w obrębie naszej własnej Galaktyki. Jednak w dobie rozwoju wielkich przeglądów nieba - takich jak Sloan Digital Sky Survey (SDSS) - naukowcy nieustannie otrzymują dziś dostęp do milionów widm spektralnych odległych galaktyk. Dzięki tak dużej ilości danych astronomowie mogą łatwiej badać zjawiska zachodzące w leżącym stosunkowo blisko nas gazie należącym do halo Drogi Mlecznej przy przejściu przez nie światła odległych obiektów.

Zhang i Zaritsky w swych badaniach skompletowali próbkę złożoną z widm 732 225 galaktyk pochodzących z dwunastej edycji optycznego przeglądu nieba SDSS. Nakładając je łącznie na siebie byli następnie w stanie wzmocnić słaby sygnał pochodzący z wodorowego halo Galaktyki, dzięki czemu udało się je dokładniej scharakteryzować. Efektem ich pracy jest przede wszystkim wyraźna detekcja obecnej w halo linii spektralnej H-alfa, która jest typowa dla obiektów złożonych z głównie z neutralnego elektrycznie wodoru. Okazuje się ponadto, że gaz halo porusza się z prędkościami dochodzącymi aż do 700 kilometrów na sekundę. Jego utrata jest niewielka - najczęściej zostaje on w obrębie halo i nie rozprzestrzenia się dalej. W niewielkim też stopniu opada na samą Galaktykę, gdzie teoretycznie mógłby stać się materiałem dla nowych gwiazd. Jego temperaturę oszacowano na 11,7 stopnia Celsjusza.

Opisywana praca stanowi zapewne dopiero początek i bazę dla przyszłych badań tego trudnego do dostrzeżenia, ale bardzo masywnego składnika Drogi Mlecznej, który może zawierać nawet tyle materii, co wszystkie gwiazdy zgrubienia centralnego i dysku Galaktyki razem wzięte. Autorzy podsumowują, że do jego lepszego zbadania potrzeba będzie jeszcze więcej obserwacji widm odległych obiektów.

Czytaj więcej:



Źródło: astronomy.com

Zdjęcie: w 2012 Teleskop Chandra zarejestrował wielkie wodorowe halo wokół Drogi Mlecznej. Dziś astronomowie badają jego chłodniejszą składową.
Źródło: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A.Gupta et al.