Droga Mleczna stabilna, uporządkowana i elegancka? Nie od urodzenia

Astronom Bob Benjamin przez ostatnie 20 lat próbował dowiedzieć się, jak wygląda Droga Mleczna. Praca nie jest łatwa, ponieważ znajdujemy się wewnątrz Galaktyki i nie widzimy jej z zewnątrz, ale astronomowie znają pomysłowe metody obejścia tej trudności; sam Benjamin uważa, że „jest to rzecz do zrobienia”. Ma on w głowie obraz tego, co badacze do tej pory poskładali w całość: gęste, zasłonięte centrum osadzone w dysku z gazu i gwiazd układających się w ramiona spiralnie, a wszystko to otoczone rzadkim, sferycznym halo z gwiazd.

Złożenie ze sobą tych elementów Drogi Mlecznej było trudne. Podczas wywiadów Benjamin i inni astronomowie wielokrotnie przytaczają znaną historię o ślepcach i słoniu: każdy z niewidzących dotyka jakiejś części zwierzęcia – trąby, ucha albo nogi – i odpowiednio twierdzi, że jest to wąż, wachlarz lub pień drzewa, całkowicie przegapiając istotę całego słonia. Astronomowie przynajmniej zdawali sobie sprawę z tego, czego nie wiedzą. Wiedzieli, że gwiazdy w różnych częściach Galaktyki mają różny wiek, ale nie potrafili wyjaśnić dlaczego. Wiedzieli, że gwiazdy tworzą się w gigantycznych obłokach gazu, ale obłoki te były prawie niemożliwe do odwzorowania. Widzieli inne galaktyki, które łączą się ze sobą i wyglądają na chaotyczne, ale nie wiedzieli, czy z młodą Drogą Mleczną działo się to samo. Na początku swojej kariery Benjamin uważał, że Galaktyka znajduje się w równowadze, jest od urodzenia stabilna, uporządkowana i elegancka.

Obraz ten zmienił się jednak w ostatnich latach, gdy naukowcy zaczęli systematycznie tworzyć kompleksowe mapy rozmieszczenia gwiazd. Ogromną ilość danych dostarcza szereg nowych przeglądów, w szczególności prowadzonych przez wysłane przez Europejską Agencję Kosmiczną (European Space Agency; ESA) obserwatorium kosmiczne Gaia, które gromadzi oszałamiającą ilość informacji. W 1993 roku Hipparcos, poprzedni satelita ESA przeznaczony do tworzenia map gwiazd, zarejestrował położenia 2,5 mln gwiazd; do 2023 roku Gaia zrobiła to dla około 1,8 mld.

Pierwsze dane z Gai opublikowano w 2016 roku. Uzupełniają je przeglądy i projekty o pomysłowych akronimach. W ramach Sloan Digital Sky Survey (SDSS) realizowane są APOGEE (Apache Point Observatory GALactic Evolution Experiment) i właśnie uruchomiony MWM (Milky Way Mapper). Inne to Radial Velocity Experiment (RAVE), Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST), Galactic Archaeology with HERMES (GALAH), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Hectochelle in the Halo at High Resolution (H3). Łącznie w ramach tych projektów zgromadzono obrazy i widma – promieniowanie gwiazd rozszczepione na poszczególne długości fal – milionów gwiazd.

Na podstawie tych danych astronomowie tworzą pierwsze dokładne mapy Drogi Mlecznej, czyli lokalizacje gwiazd w trzech wymiarach, a także zapis ich ruchów uzyskany dzięki wielokrotnym pomiarom w czasie. Rezultatem jest wysokiej rozdzielczości film z kilkoma miliardami kręcących się gwiazd, który ujawnia nie tylko strukturę Galaktyki, ale także jej zaskakująco burzliwą historię, wraz z historią jej gwiazd i i ich powstawania. Mamy do czynienia z „największym dotychczas jednorazowym przyrostem wiedzy astronomicznej – mówi Charlie Conroy z Harvard University. – Absolutnie szokujące”.

Krótko mówiąc, mapy nie pokazują Drogi Mlecznej w statycznej równowadze, jak tego oczekiwali naukowcy, ale raczej jak Galaktyka od niej odchodzi. Benjamin, astronom z University of Wisconsin-Whitewater, jest podekscytowany: „Mój Boże, to się dzieje naprawdę – ależ tu mamy bałagan!”.

Tworzenie gwiezdnych map nie jest oczywiście niczym nowym. Około 4000 lat temu starożytni Mezopotamczycy obserwowali, jak Słońce, Księżyc i wędrujące planety poruszają się na tle gwiazdozbiorów zodiaku – Prawdziwego Pasterza Nieba, Starca, Pabilsaga (boga podobnego do skorpiona), Koziej Ryby, Najemnika – które, jak wierzyli, zostały ułożone przez wielkiego boga Marduka, aby ludzie mogli organizować swoje życie i uporządkować rok. Jeśli dziecko urodziło się w miesiącu, w którym Księżyc znajdował się w Byku Niebiańskim, a następnie co noc przemieszczał się przez pozostałe konstelacje zodiaku i po zatoczeniu pełnego koła powrócił do Byka, to dziecko miało wówczas miesiąc. Aby śledzić te ruchy, mezopotamscy astronomowie patrzyli na określone gwiazdy, które później uczeni nazwali Gwiazdami Normalnymi, i unosili palce, aby zmierzyć w danym dniu odległości między Gwiazdami Normalnymi a Księżycem, Słońcem i planetami.

Około 120 roku p.n.e. grecki astronom Hipparch zastąpił palce skierowane w niebo uniwersalną siatką – odpowiednikiem długości i szerokości geograficznej – na której można było zlokalizować gwiazdy. Od początku XVII wieku i przez kolejne stulecia niezwykłego rozwoju technicznego, astronomowie wynajdowali teleskopy, najpierw małe, a następnie coraz większe, które mogły dostrzec słabsze obiekty. Potem dodali kamery i spektrografy, które zbierały i rozkładały światło gwiazd, a później zwiększyli ostrość kamer, umieszczając je na satelitach latających nad zniekształcającą atmosferą Ziemi. Rezultaty rozwoju tych technik, podobnie jak liczba wszystkich gwiazd, są również oszałamiające: Mezopotamczycy mogli popełnić błąd wielkości mniej więcej palca trzymanego na wyciągnięcie ręki, czyli jakiś jeden stopień kątowy, a Hipparch mylił się o około pół stopnia, czyli o 30 minut kątowych. Dokładność satelity Gaia jest rzędu 24 milionowych części sekundy kątowej, co odpowiada szerokości ludzkiego włosa widzianego z odległości 1000 km. Tak wysoka precyzja oznacza, że astronomowie mogą znaleźć w Drodze Mlecznej struktury, które są nie tylko elementami jej mapy, ale także świadectwem jej historii. Jednymi z pierwszych odkryć były przewidziane wcześniej gwiazdy poruszające się w halo po łukach w strumieniach, które narodziły się razem i nadal przemieszczają się jako jedność.

Chociaż Ana Bonaca dopiero niedawno dostała swoje pierwsze samodzielne stanowisko naukowe w Carnegie Observatories w Pasadenie w Kalifornii, to naszą Galaktyką interesowała się, będąc już w szkole średniej. Nauczyła się wykorzystywać ogromne ilości danych z SDSS do poszukiwania struktur w halo gwiazd, które otacza Drogę Mleczną i jest z nią związane. Wiadomo, że halo – najdalsze obszary Galaktyki – składa się ze starych gwiazd. Zakładano, że jest pozbawione cech charakterystycznych, ale jest ono tak ciemne, iż astronomowie wiedzieli o nim niewiele. „Bardzo pociągał mnie aspekt szukania czegoś w dużych zbiorach danych niczym igły w stogu siana” – mówi Bonaca. Gdy rozpoczęła studia doktoranckie, jej promotor zasugerował, by poszukała w halo strumieni gwiazd. Nie wiedziała wcześniej, czym są strumienie gwiazd, ale szybko doszła do wniosku, że są „całkiem fajne”.

W 2006 roku najpierw w SDSS, a następnie w innych przeglądach zaczęto identyfikować gwiazdy w halo o takich samych barwach i jasnościach, które zdawały się poruszać razem w długich strumieniach. Taki właśnie jest Strumień Trójkąta, nad którym później pracowała Bonaca. Astronomowie podejrzewali, że strumienie te pochodzą spoza naszej Galaktyki – że ich gwiazdy narodziły się razem w jakiejś małej, pobliskiej galaktyce, a następnie utworzyły strumień, gdy galaktyka ta za bardzo zbliżyła się do znacznie masywniejszej Drogi Mlecznej i zadziałały jej siły pływowe.

Taka koncepcja miała sens, ale jej weryfikacja była rzeczą skomplikowaną. Po pierwsze, aby uwierzyć, że gwiazdy znajdują się w strumieniu, astronomowie musieli zobaczyć, iż gwiazdy są ze sobą powiązane – że urodziły się w tej samej galaktyce i są w tym samym wieku. Kiedy gwiazdy rodzą się razem w tym samym obłoku gazowym, noszą różne sygnatury pierwiastków chemicznych obecnych w obłoku. W miarę starzenia się gwiazdy przerabiają lekkie pierwiastki na cięższe, nazywane przez astronomów „metalami”, a następnie giną w eksplozjach, które rozpraszają metale z powrotem do otaczającego je gazu. Im więcej pokoleń gwiazd żyło i umarło w galaktyce, tym bogatsze w metale są nowe, rodzące się w jej wnętrzu gwiazdy. Oznacza to, że im bogatsza w metale jest gwiazda, tym jest ona młodsza. Gwiazdy w strumieniu, powstałe w obłokach gazu w tej samej galaktyce, powinny więc mieć ten sam skład chemiczny i wiek.

Po drugie, gwiazdy w strumieniu powinny podobnie się poruszać. Ruchy w naszą stronę lub od nas łatwo wyznaczyć na podstawie widm, ale pomiary tak zwanych ruchów własnych gwiazd na niebie są niedokładne. „Jeśli błędy są zbyt duże, nie można wykryć strumienia – mówi Amina Helmi z Rijksuniversiteit Groningen w Holandii, której imieniem nazwano Strumień Helmi. – Rozpaczliwie czekaliśmy na Gaię”.

W 2016 roku Gaia zaczęła dostarczać bogactwo danych – skład chemiczny, wiek oraz dokładne trójwymiarowe położenie i ruchy, w tym ruchy własne miliardów gwiazd. Dzięki danym z Gai oraz pomiarom wykonanym w ramach innych przeglądów, w szczególności APOGEE, astronomowie byli w stanie w sposób wiarygodny określić, które gwiazdy narodziły się poza Drogą Mleczną i do niej imigrowały, a które narodziły się tutaj, „in situ”. Mogli nie tylko zweryfikować obce strumienie gwiazd, ale także prześledzić orbitę każdego strumienia wstecz do jego macierzystej małej galaktyki.

Do 2021 roku astronomowie odkryli w halo 60 strumieni; 23 z nich prawdopodobnie narodziło się w galaktykach karłowatych lub w gromadach kulistych Drogi Mlecznej (tajemniczych kulach zawierających setki tysięcy gwiazd, które krążą wokół naszej Galaktyki). W sumie, jak mówi Bonaca, mieliśmy już „10 razy więcej strumieni niż przed Gaią”. Wiek gwiazd to zazwyczaj około 10 mld lat. Wiek samych strumieni jest trudniejszy do oszacowania, ale prawdopodobnie wynosi kilka miliardów lat. Bonaca spodziewa się, że astronomowie ostatecznie odkryją około 100 strumieni.

Strumienie biegnące przez halo były jednymi z pierwszych oznak odejścia Galaktyki od stabilności. Później naukowcy zaczęli odkrywać inne grupy gwiazd, które nie pasowały do oczekiwanych wzorców. W 2017 roku Bonaca i jej zespół znaleźli grupę gwiazd Drogi Mlecznej w niewłaściwym miejscu: znajdowały się one w starym, ubogim w metale halo i miały orbity starych gwiazd halo, ale zawierały tyle metali, ile młodsze gwiazdy z dysku Drogi Mlecznej. Bonaca zastanawiała się, czy są to gwiazdy z dysku, które w jakiś sposób zawędrowały do halo.

W następnym roku zespół kierowany przez Vasily’ego Belokurova z University of Cambridge odkrył zupełnie inną grupę gwiazd w halo. Gwiazdy te poruszały się niezwykle szybko i w przeciwnym kierunku niż reszta halo. Nazwali tę lecącą pod prąd grupę, która miała kształt fasoli, Kiełbasą (Sausage). Inny zespół, kierowany przez Helmi, odkrył, że gwiazdy fasoli były również stare i ubogie w metale; nazwali fasolę Gaia-Enceladus, od imienia syna bogini Ziemi Gai, Enceladusa. W 2023 roku Bonaca i jej koledzy odkryli strumień gwiazd o tej samej starej, ubogiej w metale chemii i niewłaściwym ruchu co fasola, i uznali, że strumień ten prawdopodobnie podąża śladem fasoli wpadającej do Drogi Mlecznej. Społeczność astronomiczna pragmatycznie ustaliła kompromisową nazwę dla fasoli, Gaia-Enceladus Sausage (GES).

W międzyczasie zespół Belokurova ponownie „odkrył” niewłaściwie umieszczone gwiazdy dysku zespołu Bonaki, o których teraz wiadomo, że są częścią GES. Innymi słowy, pośród obcej grupy ubogich w metale gwiazd znajdowało się skupisko bogatych w metale pochodzących z Drogi Mlecznej. Belokurov i jego współpracownicy zasugerowali, że kiedy GES zderzyła się z naszą Galaktyką, wyrzuciła rodzime gwiazdy z ich normalnych orbit w dysku do halo. Nazwali tę grupę gwiazd Splash (Rozprysk).

Analizując razem te wszystkie obiekty, astronomowie doszli do wniosku, że jakieś 8–10 mld lat temu Enceladus – mający rozmiar około jednej czwartej wielkości Drogi Mlecznej – uderzył czołowo w naszą Galaktykę i się z nią połączył. „Uderzasz w nią głową, szybko się rozpadasz i umierasz” – mówi Belokurov. Gwiazdy GES stanowią obecnie większość halo Drogi Mlecznej, a scalenie spowodowało pogrubienie jej dysku. Bonaca nazywa to „najbardziej transformatywnym wydarzeniem w historii Drogi Mlecznej”.

Starsze, mniej gwałtowne transformacje miały miejsce nie w halo, ale w samym głównym korpusie Galaktyki. W 2022 roku trzy różne zespoły znalazły oznaki protogalaktyki, która najwyraźniej wtopiła się w Galaktykę. Ponownie weryfikacja była skomplikowana i zależała od wiedzy, które gwiazdy powstały w Drodze Mlecznej.

Conroy z Harvardu należał do zespołu, który przeprowadził pomiary składu chemicznego gwiazd in situ i odkrył dwie populacje: jedna grupa była starsza, uboga w metale, poruszała się chaotycznie i tworzyła gwiazdy powoli; druga była młodsza, bogata w metale, poruszała się spójnie i tworzyła gwiazdy 10 razy szybciej. Astronomowie uznali, że populacje te reprezentują różne etapy galaktycznej historii i nazwali je odpowiednio „gotującymi się” i „wrzącymi”. W międzyczasie Belokurov wraz ze swoim zespołem wyznaczył in situ orbity gwiazd i, jak mówi, również odkrył dwie epoki: wczesną, w której gwiazdy ubogie w metale poruszały się „po całym obszarze”, i późniejszą, w której gwiazdy bogatsze w metale krążyły bardziej spójnie – „przejście od gorącego bałaganu do stosunkowo zimnego wirującego dysku”. Gorący bałagan nazwali Aurorą, od imienia starożytnej greckiej bogini świtu. Hans-Walter Rix z Max-Planck-Institut für Astronomie w Heidelbergu w Niemczech i jego zespół przyjrzeli się składowi chemicznemu 2 mln gwiazd in situ na całym niebie i znaleźli grawitacyjnie związaną grupę starych, ubogich w metale gwiazd w centrum Galaktyki. Nazwali ją „starym, biednym sercem” Drogi Mlecznej.

Abstrahując od nazw, wszystkie trzy zespoły zgadzają się, że prawdopodobnie badają tę samą transformację: chaotyczną protogalaktykę pełną starych, ubogich w metale gwiazd latających we wszystkie strony, która następnie przekształciła się w dysk i zaczęła formować nowe gwiazdy niczym fajerwerki. Bonaca, która była w zespole Conroya, nie jest pewna, czy obserwacje zbiegły się w jedną spójną historię, „ale wygląda na to, że widzimy niektóre z tych samych rzeczy – mówi. – To trochę jak z tym słoniem”.

Gwiazdy to tylko część historii, ponieważ Droga Mleczna nie składa się wyłącznie z gwiazd – reszta to głównie gaz. Gwiazdy rodzą się w obłokach gazu, więc oba te komponenty są ze sobą ściśle powiązane. Jednak astronomowie badający gwiazdy i ci, którzy badają gaz, pracują w grupach, które w dużej mierze się nie pokrywają. Benjamin należy do obu, ale bardziej identyfikuje się z ludźmi od gazu niż z tymi od gwiazd. Ponieważ gwiazdy rodzą się w gazie, a następnie wzbogacają ten gaz o produkowane przez siebie pierwiastki, astronomowie zajmujący się gazem są zainteresowani tym, w jaki sposób Galaktyka żyje, a co za tym idzie – jej teraźniejszością. A ponieważ orbity i chemia gwiazd się nie zmieniają, astronomowie od gwiazd są zwykle zainteresowani tym, jak Galaktyka ewoluowała, a więc jej przeszłością. „Myślę o Galaktyce jako o żywym i oddychającym organizmie, a ci ludzie [od gwiazd] traktują ją jak miejsce zbrodni, które wymaga badań kryminalistycznych” – mówi Benjamin.

Astronomowie są w stanie tworzyć mapy obłoków gazowych dopiero od około 100 lat, ponieważ obłoki – duże, rozproszone i ciemne – trudno badać. Obserwatorzy mogli określić ich kierunki na niebie, ale tylko w przybliżeniu wyznaczyć ich odległości i kształty. Dane z satelity Gaia pozwalają naukowcom na wykrywanie obłoków gazowych dzięki znajdującym się w nich gwiazdom, ale metoda ta jest pośrednia.

Obłoki gazowe składają się w 99% z gazu; pozostały 1% to pył – drobna sadza zmieszana z gazem tak dokładnie, że mapa pyłu jest praktycznie mapą gazu. Pył można zidentyfikować na podstawie jego wpływu na światło gwiazd: gwiazdy, których promieniowanie przechodzi przez pył, stają się bardziej czerwone i ciemniejsze. Tworząc mapy poczerwienionych i przyciemnionych gwiazd, naukowcy mogą ustalić kontury pyłu, a tym samym gazu. W wypełnionych pyłem obłokach gazowych znajdują się również dobrze znane i precyzyjnie zlokalizowane gwiazdy, a astronomowie mogą połączyć te gwiezdne punkty, aby sporządzić mapę obłoków. Mimo to, jak mówi João Alves z Universität Wien, takie pośrednie pomiary przypominają opisywanie słonia poprzez „dotykanie włosów na jego ogonie” i patrzenie na „jedną z miliona części słonia”.

Zespół astronomów odkrył kilkanaście długich, nitkowatych obłoków gazu, rozrzuconych jak wykałaczki w ramionach spiralnych Galaktyki, które mogą służyć jako miejsca narodzin wielu nowych gwiazd; odkrywcy nazywają te obłoki „kośćmi”. Inna grupa odkryła pojedynczą, znacznie większą, ale podobnie długą i wąską chmurę gazu, którą nazwała Split (Rozdarcie). Trzecia grupa, kierowana przez Alvesa, sporządziła mapę obłoków gazu, w których znajdowały się skupiska nowo narodzonych gwiazd – „lokalne gwiezdne żłobki”, jak nazywa je Alves. „Szokiem było to, że wszystkie żłobki są ustawione na ścieżce”. Widziane z boku, to ustawienie wygląda jak fala, która jest podobna do Splitu, ale większa, i faluje w płaszczyźnie Galaktyki; naukowcy nazwali ją Falą Radcliffe’a. Fala Radcliffe’a jest 10 razy dłuższa i 100 razy szersza niż kości.

Jednym z powodów, dla których te włókna gazu są interesujące, jest to, że obiekty te – zwłaszcza kości – prawdopodobnie znajdują się w ramionach spiralnych Galaktyki, a nikt jeszcze nie wie, ile ramion ma Galaktyka. Wydaje się, że ramiona nie są spójnymi strukturami, lecz raczej obszarami, z których wyrastają rozgałęziające się pióra, co sprawia, że ich liczba jest trudna do oszacowania. Gdybyśmy mogli spojrzeć na naszą Galaktykę z zewnątrz, prawdopodobnie widzielibyśmy w niej coś pomiędzy zdezorganizowanymi, plamistymi ramionami tzw. kłaczkowatej spirali a eleganckimi, uporządkowanymi ramionami spirali „wielkiego projektu”. Konsens: ramiona spiralne najlepiej badać w galaktykach, w których nas nie ma.

Niedawno inny zespół sporządził mapę Bąbla Lokalnego – prawie pustego obszaru wokół Układu Słonecznego, wypełnionego gorącym, rozrzedzonym gazem – i odkrył, że bąbel jest otoczony przez grupy młodych gwiazd, które poruszają się na zewnątrz. Naukowcy zasugerowali, że bąbel powstał około 14 mln lat temu, gdy w gromadzie gwiazd eksplodowały liczne supernowe, wskutek czego gaz z otoczenia został wyrzucony do dużej kuli. Na jej powierzchni gaz uległ schłodzeniu, tworząc obłoki, w których zaczęły formować się gwiazdy.

Benjamin wraz z innymi astronomami zastanawia się, czy struktury gazowe – kości, Split, Fala Radcliffe’a i Bąbel Lokalny – są wariantami tej samej rzeczy: długich włókien gazu, wewnątrz których z mniejszych obłoków powstają gwiazdy. „Widzimy coś długiego, ciemnego, zapylonego – mówi Benjamin – a potem, bum! Wewnątrz mamy tworzący się mały jasny bąbel, a dalej znowu ciemna linia i kolejny jasny bąbel”. Zupełnie „jak naszyjnik pereł” – komentuje Alves.

Być może Split, Fala Radcliffe’a i Bąbel Lokalny są ze sobą historycznie powiązane. Bąbel Lokalny znajduje się pomiędzy Splitem a Falą Radcliffe’a. „Żyjemy w bąblu pomiędzy dużym wężem a mniejszym” – mówi Alves. On i jego koledzy z zespołu spekulują, że gdybyśmy mogli cofnąć czas i zobaczyć położenia i ruchy Splitu i Fali Radcliffe’a 15 mln lat temu, odkrylibyśmy, że oba obiekty były tak blisko od siebie, iż się przenikały. Dokładnie w punkcie ich domniemanego styku, gdzie gaz byłby najgęstszy i byłoby najbardziej prawdopodobne, że powstawałyby nowe gwiazdy, astronomowie widzą pełną wigoru chmarę młodych gwiazd. Jest to grupa gromad zwana Asocjacją Skorpion-Centaurus, w skrócie Sco-Cen. Co więcej, miejsce styku Split-Fala i Sco-Cen znajdują się w centrum Bąbla Lokalnego, a zatem prawdopodobnie w miejscu jego powstania. „Ale to wszystko wciąż nie jest pewne – uważa Alves. – To, że punkt styku jest miejscem, z którego pochodzi gaz tworzący Sco-Cen, ma jednak sens”.

Jeśli historia opowiadana przez gwiazdy jest historią tworzenia się samej Galaktyki, a historia opowiadana przez gaz jest historią cykli formowania się gwiazd w Galaktyce, to obie powinny wspólnie pokazywać jej przeszłość i teraźniejszość – film, który ujawnia to, co Benjamin nazywa „ewoluującą nierównowagą”.

Oto dotychczasowy obraz słonia. 13 mld lat temu we Wszechświecie, który miał wtedy mniej niż miliard lat, narodziła się Droga Mleczna jako bezkształtny obłok gazu i pyłu, tworząc gwiazdy ubogie w metale i obracając się niespójnie, tak że orbity jej gwiazd były również przypadkowe. Przez około pierwszy miliard lat mniejsze obłoki i galaktyki karłowate zderzały się z rodzącą się Drogą Mleczną, wysyłając do halo zarówno imigrujące, jak i rodzime gwiazdy. Napływający gaz również miał wpływ na powstawanie większej liczby gwiazd w Drodze Mlecznej.

Około 12,5 mld lat temu Galaktyka obracała się już bardziej spójnie, a 1–2 mld lat później przekształciła się w dysk, w którym orbity gwiazd były uporządkowane. Gwiazdy powstawały teraz w spokojnym tempie, wypalały się szybko i umierały wybuchowo, wzbogacając gaz, z którego rodziły się kolejne generacje gwiazd coraz bogatszych w metale.

Około 10 mld lat temu galaktyka Enceladus zderzyła się z Drogą Mleczną i w ciągu następnych 2 mld się w niej rozpłynęła. Gaia-Enceladus Sausage opanowała halo, przyspieszyła ruchy gwiazd w grubym dysku Drogi Mlecznej i wlała gaz, który dodany do gazu Drogi Mlecznej zwiększył tempo procesów gwiazdotwórczych. W ciągu następnych 2 mld lat wewnątrz grubego dysku stopniowo osadzały się gaz i gwiazdy, tworząc gęstszy, cieńszy dysk z ramionami spiralnymi.

Około 6 mld lat temu galaktyka karłowata o nazwie SagDEG zbliżyła się do Drogi Mlecznej i zaczęła wokół niej krążyć. Galaktyka ta co kilkaset milionów lat zbliżała się ponownie do Drogi Mlecznej i, jak mówi Belokurov, za każdym razem „gubiła za sobą smugi gwiazd”, które tworzyły zakręcone strumienie w halo Drogi Mlecznej, owijając się wokół niej dwukrotnie. W ciągu kolejnych 5 mld lat inne nadlatujące obiekty robiły to samo, aż cała Galaktyka została otoczona strumieniami. W tym czasie, w ramionach spiralnych cienkiego dysku, gaz zbierał się w długie nici – kości, fale, włókna – wzdłuż których rozświetlały się gromady gwiazd.

Bliżej Słońca, mniej więcej 15 mln lat temu, w asocjacji Sco-Cen uformowały się masywne gwiazdy, które żyły swoim szybkim życiem, po czym wybuchły, tworząc Bąbel Lokalny, na którego gęstej powierzchni powstawały kolejne gwiazdy. 37 gromad, które obecnie tworzą asocjację Sco-Cen, wybuchało mniej więcej co 5 mln lat, rzeźbiąc kolejne bańki o gęstszych powierzchniach, gdzie uformowało się jeszcze więcej gwiazd. Dzięki temu nasze galaktyczne sąsiedztwo lśni nowymi iskierkami. Obłoki włókniste nie przetrwały powodzi promieniowania związanego z narodzinami gwiazd i, jak mówi Benjamin, po okresie 5–20 mln lat „wkomponowały się” z powrotem w Galaktykę. Tam gaz w końcu ostygnie i pod wpływem grawitacji i rotacji ponownie skondensuje we włókna, a następnie znowu w gwiazdy.

A na Ziemi, może 4000 lat temu, dziecko urodzone w Mezopotamii dorastało i poznawało nazwy gwiazd i konstelacji, jakby były rodziną lub bogami, zapisywało je na kamieniu i używało do wyznaczania terminu sadzenia roślin, mierzenia czasu i przewidywania ludzkich losów. Od czasu, gdy ustanowił je bóg Marduk, zmieniliśmy nazwy konstelacji: Byk Niebiański to nasz Byk; Skorpion pozostał Skorpionem; Pabilsag to Strzelec; a Prawdziwy Pasterz Niebios znany jest teraz jako Orion. Wciąż jednak używamy gwiazdozbiorów, aby lokalizować obiekty w Galaktyce i za ich pomocą nadajemy nazwy miejscom, obłokom i strumieniom.

Dzięki nowym mapom widzimy, jak wraz z upływem czasu gwiazdozbiory zmieniały kształt i przesuwały się na niebie oraz jak ewoluowała (i nadal będzie ewoluować) Galaktyka. „Możemy puścić film do przodu i do tyłu – mówi Benjamin. – Możemy to robić z dużą pewnością”.

W pobliżu Słońca mapy gazu i gwiazd wydają się kompletne, ale dalej stają się nieostre. Do 2023 roku astronomowie umieścili na mapach jedynie około 2 mld ze 100 mld gwiazd Drogi Mlecznej. „Jeśli Słońce jest moim nosem, to wciąż jesteśmy tutaj – pokazuje Alyssa Goodman z Center for Astrophysics|Harvard & Smithsonian, dotykając dłońmi obu stron swojej twarzy. – A cała Galaktyka znajduje się daleko poza zasięgiem moich ramion. Staramy się więc dotrzeć tutaj, tutaj, tutaj”. Z każdym „tutaj” rozsuwa dłonie coraz dalej, aż jej ramiona są szeroko rozpostarte, odtwarzając rozmiary Drogi Mlecznej za pomocą swojego ludzkiego ciała, czując Galaktykę równie osobiście, jak każde mezopotamskie dziecko.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.