Międzynarodowy zespół astronomów po raz pierwszy uchwycił niezwykłe szczegóły centralnego obszaru naszej galaktyki, odsłaniając skomplikowaną sieć włókien kosmicznego gazu. Nowe zdjęcie, uzyskane dzięki obserwacjom z sieci radioteleskopów ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), to największy obraz tego typu w historii tego obserwatorium. Zgromadzone dane pozwolą naukowcom badać procesy narodzin i ewolucji gwiazd w najbardziej ekstremalnym regionie Drogi Mlecznej, tuż obok supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki. Opisano je w serii artykułów na łamach czasopisma "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".
Centralny obszar Drogi Mlecznej, znany jako Centralna Strefa Molekularna (CMZ), to region o wyjątkowo trudnych warunkach obserwacyjnych. Dzięki nowym badaniom naukowcy mogą teraz przyjrzeć się mu w niespotykanej dotąd rozdzielczości. To miejsce skrajnych warunków, niewidoczne dla naszych oczu, ale teraz ukazane w niezwykłych szczegółach - podkreśla współautor prac, astronom z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Niemczech Ashley Barnes.
Obszar przedstawiony na nowym zdjęciu obejmuje ponad 650 lat świetlnych i zawiera gęste obłoki gazu oraz pyłu, które otaczają supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki. To jedyne jądro galaktyczne na tyle blisko Ziemi, byśmy mogli badać je w tak drobnych szczegółach - dodaje Barnes. Nowy zestaw danych pozwala zobaczyć CMZ jak nigdy dotąd, od struktur gazowych rozciągających się na dziesiątki lat świetlnych, po niewielkie obłoki gazu otaczające pojedyncze gwiazdy.
Kluczowym przedmiotem badania jest zimny gaz cząsteczkowy, będący podstawowym budulcem gwiazd. To właśnie ten rodzaj materii został szczegółowo przeanalizowany w ramach projektu ALMA CMZ Exploration Survey (ACES). Badacze zidentyfikowali dziesiątki różnych cząsteczek, od prostych, takich jak tlenek krzemu, po bardziej złożone związki organiczne, w tym metanol, aceton czy etanol.
Zimny gaz molekularny płynie wzdłuż swoistych włókien, które zasilają skupiska materii, z których mogą powstawać nowe gwiazdy. Choć proces ten jest dobrze poznany na obrzeżach Drogi Mlecznej, w centrum galaktyki przebiega znacznie gwałtowniej.
CMZ jest domem dla jednych z najbardziej masywnych gwiazd znanych w naszej galaktyce, z których wiele żyje szybko i umiera młodo, kończąc swoje życie w potężnych eksplozjach supernowych, a nawet hipernowych - wyjaśnia Steve Longmore, profesor astrofizyki z Liverpool John Moores University w Wielkiej Brytanii i lider projektu ACES.
Dzięki nowym obserwacjom astronomowie mają nadzieję lepiej zrozumieć, jak te ekstremalne zjawiska wpływają na procesy narodzin gwiazd. Liczą też na odpowiedź na pytanie, czy dotychczasowe teorie dotyczące formowania się gwiazd sprawdzają się w tak nietypowych warunkach. Badając, jak rodzą się gwiazdy w CMZ, możemy również uzyskać jaśniejszy obraz tego, jak galaktyki rosły i ewoluowały. Jesteśmy przekonani, że ten region ma wiele cech galaktyk z wczesnego Wszechświata, gdzie gwiazdy powstawały w chaotycznych, ekstremalnych środowiskach - dodaje Longmore.
Do zebrania tych danych astronomowie wykorzystali system radioteleskopów ALMA, jedno z najnowocześniejszych obserwatoriów na świecie, położone na pustyni Atakama w Chile. To pierwszy raz, gdy tak rozległy obszar został zeskanowany przy użyciu tej instalacji, co zaowocowało powstaniem największego obrazu w historii ALMA. Mozaika, którą uzyskano poprzez połączenie wielu indywidualnych obserwacji ma na niebie długość odpowiadającą trzem pełnym Księżycom ustawionym obok siebie.
Podczas projektowania badania spodziewaliśmy się wysokiego poziomu szczegółowości, ale byliśmy naprawdę zaskoczeni złożonością i bogactwem, które ujawniła nasza finalna mozaika - przyznaje Katharina Immer, astronom ALMA z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Wyniki badań ACES zostały przedstawione w pięciu artykułach zaakceptowanych do publikacji w czasopiśmie "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society". Szósty tekst jest na etapie końcowej recenzji.
Naukowcy już zapowiadają kolejne przełomowe odkrycia. Nadchodząca modernizacja ALMA Wideband Sensitivity Upgrade, wraz z budowanym na Cerro Armazones Ekstremalnie Wielkim Teleskopem ESO, wkrótce pozwoli nam zajrzeć jeszcze głębiej w ten region, rozdzielając jeszcze drobniejsze struktury, śledząc bardziej złożoną chemię i badając wzajemne oddziaływania między gwiazdami, gazem a czarnymi dziurami z niespotykaną dotąd precyzją. Pod wieloma względami to dopiero początek - zapowiada Barnes.
