Studierea galaxiei noastre, Calea Lactee, a fost deosebit de dificilă. Astronomii deseori compară acest lucru cu încercarea de a descrie întinderea și structura unei păduri în timp ce ești pierdut în mijlocul ei. Poziția planetei noastre în galaxie nu ne permite să avem o privire de ansamblu asupra acesteia.
Însă două telescoape inovatoare lansate începând cu anii 1990 au contribuit la inaugurarea epocii de aur a studierii Căii Lactee. Au fost făcute progrese majore mai ales după lansarea, în anul 2013, a misiunii Gaia a Agenției Spațiale Europene (ESA).
Vizibilă de pe cerul nopții (acolo unde nu există poluare luminoasă) sub forma unei benzi luminoase de stele și praf, Calea Lactee a fascinat oamenii timp de milenii. Încercările de a cartografia galaxia noastră există tocmai din Grecia Antică. Dar abia în anii 1920 astronomii și-au dat seama că galaxia Calea Lactee este doar una dintre numeroasele galaxii din univers. Până atunci, cei mai mulți credeau că galaxia noastră și universul sunt unul și același lucru.
Astronomul american Edwin Hubble a deslușit misterul atunci când a reușit să determine distanța până la nebuloasa Andromeda. Acest obiect ceresc neclar, cunoscut încă din secolul al XVIII-lea, a fost considerat inițial doar un alt tip de stea din Calea Lactee. Însă observațiile lui Hubble au arătat că Andromeda este mult prea departe de noi și este, de fapt, o galaxie în sine, la fel ca a noastră.
De atunci, astronomii au aflat că Andromeda va aduce sfârșitul Căii Lactee așa cum o cunoaștem, după ce cele două galaxii se vor ciocni peste aproximativ 4-5 miliarde de ani.
De pe vremea lui Hubble, astronomii și-au dat seama că în univers există miliarde de galaxii de diferite forme și dimensiuni.
Cât de mare este Calea Lactee și ce structură are?
Calea Lactee are un diametru de aproximativ 100.000 de ani-lumină și este o galaxie spirală. Determinarea formei și structurii galaxiei noastre a fost o muncă lentă și laborioasă. Procesul a implicat elaborarea unui catalog al stelelor, cartografierea lor pe cer și determinarea distanței lor față de Pământ.
Astronomul olandez Jan Oort a fost primul care și-a dat seama că galaxia noastră nu este statică, ci se rotește, și a calculat vitezele cu care stelele situate la diferite distanțe orbitează în jurul centrului galactic. Tot Oort a fost cel care a determinat poziția Soarelui în galaxia noastră.
Încetul cu încetul a început să se formeze o imagine a unei galaxii spirale – ceva obișnuit în univers.
În centrul Căii Lactee se află o gaură neagră supermasivă denumită Sagittarius A*. Cu o masă egală cu cea a patru milioane de sori, gaura neagră, descoperită în 1974, poate fi observată pe cer cu ajutorul radiotelescoapelor, în apropierea constelației Sagittarius (Săgetătorului).
Orice altceva din galaxie se învârte în jurul acestei imense porți către neant. În imediata sa apropiere se află o regiune compactă de praf, gaze și stele numită bulb galactic. În cazul Căii Lactee, acest bulb are forma unei arahide și măsoară 10.000 de ani-lumină, potrivit ESA. Adăpostește 10 miliarde de stele (din cele 200 de miliarde din întreaga Cale Lactee), predominant gigante roșii formate în primele etape ale evoluției galaxiei.
Dincolo de bulbul galactic se extinde discul galactic. Acesta are o lungime de 100.000 de ani-lumină și o grosime de 1.000 de ani-lumină, cuprinzând majoritatea stelelor din galaxie, inclusiv soarele nostru. Stelele din discul galactic sunt dispersate în nori de praf stelar și gaze.
Stelele din discul galactic orbitează în jurul centrului galactic sub forma unor brațe spirale. Studierea mecansimului de formare a acestor brațe este încă într-o fază incipientă, însă ultimele informații sugerează că ele se formează și se dispersează în perioade relativ scurte de timp, de până la 100 de milioane de ani (din cei 13 miliarde de ani de evoluție a galaxiei noastre).
În interiorul acestor brațe, stelele, praful și gazele sunt mai compacte decât în celelalte părți ale discului galactic, iar acest fapt atrage după sine un proces mai intens de formare a stelelor noi. Drept urmare, stelele din discul galactic tind să fie mai tinere decât cele din bulbul galactic.
În prezent, Calea Lactee prezintă patru brațe spiralate. Dintre acestea, două sunt principale – Perseus și Scutum-Centaurus -, iar celelalte doua, Sagittarius și Brațul Local, sunt mai puțin pronunțate.
Discul galactic nu este plat, ci deformat. Pe măsură ce se rotește, el execută o mișcare de precesie care înconjoară discul galactic mult mai lent decât stele din cadrul acestuia, efectuând o rotație completă în circa 600-700 milioane de ani (spre comparație, soarele nostru are nevoie de 230 de milioane de ani pentru a executa o rotație completă în jurul centrului galactic).
Răspândite în jurul discului și bulbului galactic se găsesc clustere globulare, stele primordiale și aproximativ 50 de galaxii pitice care orbitează sau sunt în coliziune cu Calea Lactee.
Toate acestea sunt înconjurate de un halou sferic de praf și gaze, de două ori mai mare decât discul galactic. Astronomii cred că întreaga galaxie este înglobată într-o sferă și mai mare de materie întunecată invizibilă. Deoarece materia întunecată nu emite lumină, prezența sa poate fi determinată doar indirect după efectele sale asupra mișcării stelelor din galaxie. Calculele sugerează că materia întunecată ar reprezenta 90% din masa întregii galaxii.
Masa galaxiei Calea Lactee, inclusiv materia întunecată, a fost estimată la 1,5 trilioane de mase solare. Materia vizibilă din galaxie este distribuită între cele 200 de miliarde de stele ale sale, planetele acestora și norii masivi de praf și gaze care umplu spațiul interstelar.
Unde se află Soarele în Calea Lactee?
Pentru locuitorii Pământului, Soarele este prețios și de neînlocuit. În lipsa luminii și căldurii sale, cea mai mare parte a vieții de pe planeta noastră nu ar fi posibilă. Însă din perspectivă galactică, Soarele este o stea oarecare dintre cele 200 de miliarde de stele ale galaxiei.
Soarele orbitează la o distanță de aproximativ 26.000 de ani-lumină față de gaura neagră Sagittarius A*, fiind situat la mijlocul discului galactic. Călătorind cu o viteză de 828.000 km/h, Soarele are nevoie de 230 de milioane de ani pentru a efectua o rotație completă în jurul centrului galactic.
Soarele este doar una dintre cele 200 de miliarde de stele din galaxia Calea Lactee. | Foto: NASA/GSFC/SDO
Soarele este poziționat la marginea Brațului Local al Căii Lactee, unul dintre cele două brațe spirale mici ale galaxiei noastre. În anul 2019, utilizând informațiile din cadrul misiunii Gaia, astronomii au descoperit că Soarele se află la suprafața unui val de gaz interstelar cu o lungime de 9.000 de ani-lumină, o lățime de 400 de ani-lumină și care se unduiește cu 500 de ani-lumină deasupra și dedesubtul discului galactic.
Planetele din Sistemul Solar nu orbitează în planul galactic, ci sunt înclinate cu aproximativ 63 de grade.
Ce vârstă are Calea Lactee?
Astronomii cred că galaxia noastră are o vârstă de 13,6 miliarde de ani – cu doar 200 de milioane de ani mai tânără decât universul.
Evoluția galaxiei a început atunci când norii de gaz și praf au început să intre în colaps sub influența forței de atracție gravitațională. Primele stele au răsărit din acești nori, cele pe care le vedem astăzi în clusterele globulare. Haloul sferic a apărut la scurt timp după aceea, fiind urmat de discul galactic plat. La început, galaxia a avut dimensiuni mici și a crescut pe măsură ce forța inevitabilă a gravitației a adunat totul împreună. Evoluția galaxiei este, totuși, învăluită în mister.
Misiunea Gaia măsoară cu exactitate pozițiile a un miliard de stele din galaxie, precum și spectrul luminii acestora, care ajută oamenii de știință să înțeleagă compoziția și vârsta stelelor. Informațiile despre poziție permit astronomilor să determine viteza și direcția în care se deplasează stelele prin spațiu. Deoarece obiectele din spațiu urmează traiectorii predictibile, astronomii pot reconstitui traseul stelelor cu miliarde de ani în trecut și viitor.
Cum s-a format Calea Lactee?
În anul 2018, o echipă de astronomi olandezi a descoperit un grup de 30.000 de stele mișcându-se sincronizat prin vecinătatea Soarelui în direcție opusă față de celelalte stele din setul de date. Tiparul mișcării se potrivea cu ceea ce oamenii de știință observaseră anterior în simulările computerizate ale coliziunilor galactice.
Mai mult, aceste stele aveau culori și străluciri diferite, ceea ce sugera că ele proveneau dintr-o altă galaxie.
Un an mai târziu au fost descoperite rămășițele unei alte coliziuni, mai recente. Calea Lactee continuă să devoreze galaxii mai mici chiar și în prezent. O galaxie denumită Sagittarius (a nu se confunda cu gaura neagră cu același nume) orbitează în apropierea Căii Lactee și probabil că s-a ciocnit cu discul galactic de mai multe ori în ultimele șapte miliarde de ani.
Folosind datele misiunii Gaia, oamenii de știință au descoperit că aceste coliziuni au declanșat perioade intense de formare a stelelor în Calea Lactee. Studiile sugerează că soarele nostru s-a format într-o astfel de perioadă, în urmă cu 4,6 miliarde de ani.
Viitorul studierii Căii Lactee
Încă de la începuturile sale, misiunea Gaia a furnizat trei actualizări ale catalogului său stelar uriaș. Astronomii din întreaga lume continuă să analizeze aceste date pentru a descoperi noi informații. De fapt, datele misiunii Gaia generează mai multe articile științifice decât celebrul telescop Hubble.
Gaia va continua să cartografieze galaxia până cel puțin în 2022, iar catalogul pe care l-a generat va ține oamenii de știință ocupați timp de decenii.
Înainte de Gaia, cel mai cuprinzător set de date privind poziția și distanța dintre stelele galaxiei noastre a fost cel de la misiunea Hipparcos, denumită după astronomul antic grec care a început să cartografieze cerul nopții cu 150 de ani Î.Hr. Hipparcos a văzut doar 100.000 de stele strălucitoare din vecinătatea Soarelui, comparativ cu un miliard de stele în cazul misiunii Gaia.
Chiar dacă Gaia poate observa mai puțin de 1% dintre stele din Calea Lactee, astronomii pot extinde descoperirile acesteia și pot modela comportamentul întregii galaxii.
Sursa: Space.com.