Uciekające Słońce

Nowe symulacje pokazują, że gwiazdy mogą migrować i przemierzać wielkie odległości.

O tym, że gwiazdy pozostają w tej samej części galaktyki, gdzie pierwotnie powstały, naukowcy przekonani są od dawna. Twierdzenie to jednak podano niedawno w wątpliwość. Nowe symulacje pokazują, że przynajmniej w tych galaktykach, które podobne są do naszej Drogi Mlecznej, gwiazdy takie jak Słońce mogą przemierzać wielkie odległości. Zagadnienie migracji gwiazd i powstawania galaktyk badają naukowcy z Uniwersytetu w Waszyngtonie – oni właśnie przedstawili wyniki swojej pracy.

Obraz symulowanej galaktyki, źr. Rok Roškar.

Jeśli nasze Słońce rzeczywiście znacznie oddaliło się od miejsca, w którym ponad 4 mld lat temu powstało, konieczna będzie zmiana teorii istnienia konkretnych części w galaktykach – tak zwanych stref możliwych do zamieszkania - które bardziej niż inne sprzyjają powstawaniu życia.

- Nasz pogląd na to, jak duże są te strefy, oparty jest częściowo na założeniu, że pewne pierwiastki chemiczne niezbędne do życia, są dostępne tylko w niektórych częściach dysku galaktyki – mówi Rok Roškar, doktorant wydziału astronomii na Uniwersytecie w Waszyngtonie, który kierował badaniami. - Jeśli gwiazdy migrują, strefa nie może być miejscem nieruchomym i stacjonarnym.

Podważenie idei stref możliwych do zamieszkania oznacza, że naukowcy na nowo muszą odnaleźć odpowiedź na pytania gdzie i jak, może się w galaktyce rozwijać życie.

Wykorzystując ponad 100 tysięcy godzin pracy klastra komputerowego sieci Uniwersytetu Waszyngtońskiego i superkomputera na Uniwersytecie w Teksasie, naukowcom udało się przeprowadzić symulacje powstawania i ewolucji dysku naszej galaktyki.
Symulacja rozpoczyna się w warunkach panujących blisko 9 miliardów lat temu, wtedy gdy w dużej mierze zbierały się materiały budulcowe dysku naszej galaktyki, ale rzeczywisty proces powstawania samego dysku jeszcze się nie rozpoczął. Źródłem galaktyk były materiały pozostałe po Wielkim Wybuchu, które przez 4 miliardy lat wirowały w przestrzeni kosmicznej.
Naukowcy ustawili podstawowe parametry tak, aby naśladować rozwój Drogi Mlecznej do momentu przed powstawaniem dysku galaktycznego. Później, symulowany rozwój galaktyki toczyć miał się bez jakiejkolwiek ingerencji.

Badacze zakładali początkowo, że jeśli gwiazda w trakcie orbitowania wokół centrum galaktyki zostanie przechwycona przez spiralne ramię galaktyki, to jej orbita stanie się nierówna i nieregularna – podobnie jak zmienia się geometria kół samochodów na wybojach. Zgodnie z najnowszą symulacją, orbity niektórych gwiazd po trafieniu gigantycznej fali spirali, mogą stać się większe lub mniejsze, ale nadal będą bardzo okrągłe. Po prawie okrągłej orbicie, porusza się także Słońce – wyniki więc odnoszą się również do niego. Oznacza to, że w czasie, kiedy Słońce powstawało 4,59 mld lat temu (około 50 milionów lat przed Ziemią), znajdowało się w pobliżu centrum galaktyki, a nie bliżej jej zewnętrznej krawędzi, gdzie jest dzisiaj.

Teoria migracji gwiazd pomocna jest również w wyjaśnieniu, od dawna istniejącego problemu składu chemicznego gwiazd w sąsiedztwie naszego Układu Słonecznego. Wiadomo, że są one zdecydowanie bardziej zróżnicowane niż można było oczekiwać, gdyby gwiazdy cały czas tkwiły w miejscu swoich narodzin. Zdaniem Roškara, migracja gwiazd wydaje się zależeć od tego czy galaktyki posiadają wielkie spiralne ramiona – takie jak w Drodze Mlecznej.

- Nie możemy powiedzieć że Słońce na pewno przeszło tego typu migrację. W pewnym sensie, badanie Drogi Mlecznej jest rzeczą najtrudniejszą do zrobienia, ponieważ jesteśmy w środku i nie możemy naszej galaktyki zobaczyć w całości. Istnieją jednak obserwacyjne dowody na to, że podobne migracje mogą mieć miejsce w innych galaktykach – dodaje astronom. Roškar zaznacza, że badacze nie są pierwszymi, którzy sugerują wielkie gwiezdne migracje. Astronomowie z Waszyngtonu jako pierwsi jednak pokazują efekty takich migracji w symulacji rozrostu dysku galaktycznego.

Naukowcy planują uruchomienie szeregu kolejnych symulacji, z różnymi właściwościami fizycznymi, by wygenerować innego rodzaju dyski galaktyczne. Dzięki temu możliwe stanie się określenie, czy gwiazdy wykazują podobną zdolność do migracji w obrębie różnych rodzajów galaktyk.

 

Przemysław Goławski

Źródło: University of Washington