Poznajemy nasze galaktyczne sąsiedztwo…

W ogromnym wszechświecie łatwo jest poczuć się małym i nieistotnym, jakby nie było nic specjalnego w naszej planecie, naszej gwieździe, naszej kosmicznej okolicy. W końcu Słońce jest tylko jedną z setek miliardów gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej, a ta również wydaje się nie imponować niczym szczególnym. Czy aby na pewno?

Jednak astronomowie wiedzą od dawna, że ​​naszą galaktykę można uznać za 'całkiem niezłą’. Sam rozmiar mieści się „w najwyższym procencie wszystkich istniejących galaktyk” – mówi Joss Bland-Hawthorn, astronom z University of Sydney, który pomógł skompilować dane statystyczne naszej galaktyki opublikowane w artykule z 2016 roku w Annual Review of Astronomy and Astrophysics. Masę Drogi Mlecznej szacuje się w przedziale od 1,0 do 1,6 miliarda mas Słońca, przeważając znacznie nad zdecydowaną większością galaktyk.

Jako miłośnicy astronomii, którzy kierują swój sprzęt na najpopularniejsze galaktyki na niebie oraz mając świadomość ich wielkości, możemy nie dostrzegać tej niezwykłości. Spójrz przez teleskop, a większość galaktyk, które widzisz, jest porównywalna pod względem wielkości, jasności i masy do naszej. Dobrze znane galaktyki, takie jak Andromeda czy Galaktyka Wir, są tego przykładem.

Stwarza to wrażenie, że Droga Mleczna jest przeciętna, gdy w rzeczywistości jest…kolosem. Ocenianie galaktyk przez dosyć rzadkie 'olbrzymy’ jest jak ocenianie całej populacji ludzi przez pryzmat znanych osobistości, które widzisz na pierwszych stronach gazet. Zarówno dla ludzi, jak i galaktyk, prawdopodobnie zdobędziesz znacznie bardziej reprezentatywną próbkę, sprawdzając nasze galaktyczne sąsiedztwo.

Nowe galaktyki w pobliżu

Aby zobaczyć, jak Droga Mleczna wpisuje się w szerokie spektrum galaktyk, astronomowie muszą zbadać wszystkie rodzaje galaktyk, które istnieją, od najjaśniejszych po będących na granicy wykrycia. Najłatwiej to osiągnąć przyglądając się naszej najbliższej okolicy, gdzie możemy wykryć nawet najciemniejsze i najbardziej słabe galaktyki. W ostatnich latach poszukiwania te doprowadziły do ​​eksplozji odkryć wielu galaktyk w pobliżu.

Wyraźniejszy obraz naszych galaktycznych sąsiadów zaczął się pojawiać już w 1938 roku, kiedy astronom z  Harvardu, Harlow Shapley przypadkowo zrobił pierwszy krok w kierunku obalenia poglądu, że Droga Mleczna jest przeciętną galaktyką. Patrząc na płytę fotograficzną z obrazem nieszczególnie jasnego południowego gwiazdozbioru Rzeźbiarza, zauważył słabą plamę. To tylko odcisk palca lub jakaś inna wada, pomyślał – dopóki drugi obraz tej samej konstelacji nie ujawnił tej samej plamy. Wkrótce potem znalazł kolejną plamkę w sąsiedniej konstelacji Pieca.

’Plamy’ w Rzeźbiarzu i Piecu okazały się być galaktykami nowego typu, które określono mianem karłowatych galaktyk sferoidalnych. Ciemne i rozproszone nie przyciągają uwagi obserwatorów. Obie znajdują się wśród naszych najbliższych galaktycznych sąsiadów – tak blisko, że okrążają Drogę Mleczną, tak jak księżyce krążą wokół planet, czyniąc je naszymi satelitami. Sferoidalny Karzeł Rzeźbiarza znajduje się 280 000 lat świetlnych od Ziemi, a Karzeł Pieca w odległości 455 000 lat świetlnych. Podczas gdy Droga Mleczna emituje 30 miliardów razy więcej światła niż Słońce, Rzeźbiarz emituje zaledwie 1,8 miliona jasności słonecznych, a Piec 19 milionów.

W kolejnych dziesięcioleciach po odkryciu Shapleya astronomowie wykryli następne karłowate galaktyki sferoidalne krążące wokół Drogi Mlecznej. Dzięki postępowi technologii nowe znaleziska były coraz bardziej 'delikatne’ i coraz słabiej widoczne. Odkryty w 1990 roku karzeł w konstelacji Sekstantu był tak słabym obiektem, że w odkryciu musiała być używa analiza komputerowa. Bez tego nie ma możliwości znalezienia Sextanów, powiedział Mike Irwin, astronom z University of Cambridge. Jest praktycznie niemożliwe do odnalezienia 'na oko’. Komputer wykrył subtelną koncentrację gwiazd na analizowanym obrazie. Wszystkie przemieszczają się z tą samą prędkością i znajdują się w tej samej odległości, wskazując, że należą do tej samej ciemnej galaktyki, 310.000-320.000 lat świetlnych od Ziemi.

Karzeł Sekstantu był dziesiątą galaktyką znalezioną na orbicie Drogi Mlecznej. Zatem do 1990 roku nasza galaktyka była już ośrodkiem układu obejmującego 11 znanych galaktyk: samą Drogę Mleczną, osiem sferoidalnych karłów oraz dwie większe i jaśniejsze, nieregularne Obłoki Magellana.

Wykrycie ultra-słabych galaktyk

W 2005 roku liczba znanych satelitów Drogi Mlecznej zaczęła gwałtownie rosnąć po przeszukaniu dużych obszarów nieba, ujawniając nowe galaktyki jeszcze mniejsze i ciemniejsze niż poprzednio odkryte. Dodanie ultra-słabych obiektów zwiększa liczbę wszystkich znanych galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej do ponad 50, pisze Josh Simon, astronom z Carnegie Observatories w Pasadenie w Kalifornii, w corocznym przeglądzie astronomii i astrofizyki z 2019 roku. Większość to ultra-słabe galaktyki karłowate; wszystkie ciemniejsze niż Droga Mleczna. 

Od początku XXI wieku liczba znanych galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej wzrosła pięciokrotnie. Powyższy diagram nie obejmuje odkrytej w listopadzie zeszłego roku galaktyki Antlia 2.

Co dalej?

W zeszłym roku Simon dokonał zaskakującego odkrycia, sugerując, że czeka na wykrycie jeszcze więcej galaktyk satelitarnych. Simon wyciągnął ten wniosek po przeanalizowaniu pozycji ultra-słabych galaktyk na orbitach wokół Drogi Mlecznej. Podobnie jak każda planeta w Układzie Słonecznym obraca się wokół Słońca, tak każdy satelita Drogi Mlecznej obraca się wokół centrum galaktyki po orbicie eliptycznej. I tak jak grawitacja powoduje, że planety poruszają się najszybciej, gdy są najbliżej Słońca, tak galaktyki satelitarne przyspieszają, gdy zbliżają się do Drogi Mlecznej i zwalniają w apocentrum. W rezultacie, w dowolnym czasie większość galaktyk satelitarnych powinna być zaobserwowana w pobliżu najdalszych punktów swoich orbit.

Ale Simon zobaczył coś odwrotnego – zdecydowana większość z 17 bardzo słabych satelitarnych galaktyk karłowatych, które analizował, była bliska ich perycentrów. Najbardziej naturalne wyjaśnienie mówi, że naukowcy widzą tylko niewielką część znacznie większej liczby bardzo słabych galaktyk karłowatych, z których większość znajduje się w ich odległych punktach orbitalnych. Ale ponieważ są one dalej położone i tym samym trudniejsze do zobaczenia, do tej pory uniknęły odkrycia.

Porównanie wielkości: Wielki Obłok Magellana, najjaśniejszy satelita Drogi Mlecznej (po lewej); bliźniak Drogi Mlecznej o nazwie NGC 6744 w gwiazdozbiorze Pawia (centrum) i ilustracja Antlii 2 (po prawej), dużej, ale słabej galaktyki satelitarnej, która została odkryta dopiero w 2018 roku. / V. Belokurov i A. Smith (Cambridge, Wielka Brytania i CCA, Nowy Jork, USA) na podstawie obrazów Marcusa i Gail Daviesa i Roberta Gendlera.

Myślę, że przez następne 10 lat liczba galaktyk satelitarnych wzrośnie dość dramatycznie – mówi Vasily Belokurov, astronom z Uniwersytetu Cambridge, którego zespół odkrył wiele nowych galaktyk. Podejrzewa, że ​​Droga Mleczna może mieć ich w sumie około 200. Nawet najbardziej ostrożne szacunki określają liczbę na 100.

To sprawia, że ​​Droga Mleczna jeszcze bardziej wyróżnia się wielkością w galaktycznej rodzinie, rzeczywiście znajduje się w tym najwyższym procencie, mówi Simon.  Krótko mówiąc, żyjemy w galaktyce, która jest znacznie większa, jaśniejsza i bardziej masywna niż większość innych galaktyk we wszechświecie. Nasza galaktyka zawiera o wiele więcej gwiazd niż wszystkie galaktyki obracające się wokół niej razem wzięte.