Coś w pewnym momencie musiało rozwiać materię. Teraz już wiemy co 

Choć przestrzeń kosmiczna wydaje się nam, poniekąd słusznie, bardzo pusta, to również w tej pustce znajduje się materia, zwana materią międzygwiazdową. To właśnie jej zagęszczenia obserwujemy między innymi jako struktury, które dają się identyfikować jako ramiona galaktyk spiralnych. W galaktykach eliptycznych tej materii jest znacznie mniej, dlatego wydają się one nam takie bez wyrazu.

Materia międzygwiazdowa to materia z której powstają galaktyki, która nie wzięła udziału w formowaniu gwiazd, ale też jest to ta materia, która została przetworzona i niejako wypluta przez gwiazdy w trakcie ich ewolucji (poprzez wiatry gwiazdowe, odrzucone otoczki, itp).

Zwykle jest to gaz (molekularny lub zjonizowany), którego większość stanowi wodór, z domieszką helu, węgla, tlenu i azotu w coraz mniejszych proporcjach, ale są to też cięższe pierwiastki wytworzone przez masywne gwiazdy na etapie supernowych. Materia międzygwiazdowa wraz z promieniowaniem, które przemierza kosmos, tworzy ośrodek międzygwiazdowy.

Nie chodzi tu jedynie o fakt, że z materii międzygwiazdowej mogą tworzyć się nowe gwiazdy i układy planetarne. Materia, która znajduje się na drodze światła od innych obiektów, gwiazd, galaktyk, a nawet swobodnych planet, wpływa na docierające do nas promieniowanie elektromagnetyczne.

Zmienia jego natężenie, a jeśli dokładnie nie wiemy w jakim stopniu, to pomiary mogą być obarczone dużymi błędami, które wpływają na wnioski wyciągane przez obserwatorów. Bo promieniowanie elektromagnetyczne, w tym światło widzialne, ultrafiolet i podczerwień są dla nas źródłem praktycznie całej wiedzy o kosmosie.

Dlatego im lepszą mamy wiedzę na temat ośrodka międzygwiazdowego, jakie należy wprowadzić korekty do obserwacji, tym dokładniejsze są teorie i wnioski płynące z badań.

Gęstość ośrodka międzygwiazdowego jest faktycznie niewielka, bilion i więcej razy mniejsza od gęstości powietrza na Ziemi, nawet miliony razy mniejsza niż najlepsza próżnia jaką możemy wytworzyć w ziemskich laboratoriach, ale jest mierzalna i nie jest to bynajmniej zero.

Astronomowie dzięki obserwacjom są w stanie określić średnią gęstość materii międzygwiazdowej w ramionach Galaktyki. Od dawna wiedzą też, że ta średnia wartość jest wyższa niż gęstość materii międzygwiazdowej w okolicy Układu Słonecznego. Stąd też wziął się wniosek, że Słońce znajduje się we wnętrzu tak zwanej lokalnej bańki czy też lokalnego bąbla.

Choć określenie bańka czy też bąbel sugeruje dokładnie sferyczny kształt, w praktyce ta powierzchnia tej lokalnej struktury jest nieregularna

Coś w pewnym momencie musiało rozwiać materię, doprowadzając do zubożenia ośrodka międzygwiazdowego, powstania swojego rodzaju pustki.

Temat lokalnego bąbla przez lata intrygował astronomów, którzy jego genezę wiązali z między innymi z wybuchem gwiazdy supernowej w gwiazdozbiorze Bliźniąt. Pozostałością po tym kataklizmie miał być pulsar Geminga.

Powyższa wiedza to jednak już przeszłość, bo teraz wiemy, że za powstanie lokalnego bąbla odpowiedzialna jest eksplozja nie jednej, a około piętnastu supernowych. Około 14 milionów lat temu eksplodowały one w pewnych odstępach czasu formując stopniowo wspomnianą bańkę. Ta bańka wciąż rośnie, choć już nie w takim tempie jak kiedyś. Obecnie jest to trochę ponad 6 km/s.

Rozmiar bańki lokalnej sięga 1000 lat świetlnych. Zbiegiem okoliczności Układ Słoneczny znajduje się obecnie dokładnie w jej środku

Bańka w ogólności ma swoją powierzchnię. Również w przypadku bańki lokalnej można ją wyróżnić, a wyznacza ją grupa młodych gwiazd, które powstają w obłokach molekularnych znajdujących się tak jak i one na wspomnianej powierzchni (w praktyce jest to otoczka o grubości setek lat świetlnych). Tworząca je materia jest między innymi pozostałością dawnych eksplozji gwiazd.

Słońce obecnie jest w środku tej bańki, ale nie zawsze znajdowało się w tym miejscu. Obiega ono centrum Galaktyki i to w tempie różnym od większości gwiazd. Miliony lat temu, już po serii eksplozji supernowych, trafiło ono do tejże bańki, a dziś znajduje się niemalże w jej środku. Astronomowie mówią, że dzięki temu mamy szczęście obserwować wygodnie procesy gwiazdotwórcze w naszym otoczeniu, przy nieprzesłoniętym z bliska polu widzenia.

Wnioski dotyczące szybkości rozprzestrzeniania się lokalnej bańki, jak i rozmiaru otoczki, do których doszli astronomowie z Harvardu i Naukowego Instytutu Teleskopu Kosmicznego, możliwe były między innymi dzięki obserwacjom zgromadzonym przez kosmiczne obserwatorium Gaia.

Ostatnio sporo mówi się o teleskopach kosmicznych, Gaia jest jednym z nich. Ten europejski satelita wydaje się niepozornym instrumentem, ale jego dokładne pomiary jasności, odległości, pozycji, a przy tym ruchu własnego gwiazd w Galaktyce, są obecnie ważnym źródłem informacji wspomagającym tworzenie modelu naszego otoczenia, a także mapowanie gęstości ośrodka międzygwiazdowego.

Teleskop Gaia został umieszczony w kosmosie w 2013 roku, na orbicie wokół punktu L2, czyli tego miejsca, do którego zdąża Webb, a w przyszłości także teleskop NGR i inne nowe obserwatoria. Wyposażony jest on w układ dwóch teleskopów, które współpracują ze 106 sensorami CCD o łącznej rozdzielczości około 938 Mpix. Sensory są wykorzystywane przez instrumenty do pomiarów fotometrycznych, prędkości radialnych i astrometrycznych. Mozaika matryc zajmuje powierzchnię 0,5 x 1 m.

Katalogi danych z Gaia są w miarę postępu obserwacji uaktualniane i doprecyzowywane. Każda nowa edycja to dwu i więcej krotny wzrost dokładności danych. Obecnie baza obejmuje dane dla ponad 1,8 miliarda obiektów. Teleskop ma pracować do 2025 roku.

Astronomowie przypuszczają, że takie lokalne bańki nie są zjawiskiem unikalnym, a powtarzają się w różnych miejscach Galaktyki. Oznacza to, że z perspektywy pomiarów średniej gęstości materii międzygwiazdowej, nasz galaktyka przypomina ser z dziurami. Stworzenie dokładniejszego jej obrazu z pozycjami i dokładnie określonymi kształtami i rozmiarami takich innych baniek, to wyzwanie jakie stawia sobie zespół astronomów, który stworzył trójwymiarowy model naszej lokalnej bańki.

Źródło: ESA, STScI, inf. własna