Zagadka "galaktycznego płata centralnego" rozwiązana po 40 latach

Przez niemal czterdzieści lat naukowcy analizowali, co oznacza ogromna pętla widoczna na radiowych obrazach, sprawiająca wrażenie struktury wybiegającej z rejonu galaktycznego centrum. W literaturze pojawiały się bardzo różne interpretacje: od pozostałości po wybuchu supernowej po hipotetyczne ślady dawnych epizodów aktywności czarnej dziury. Najnowsze prace zespołu z Heidelbergu doprowadziły jednak do rozstrzygnięcia, które zmienia sposób patrzenia na ten obiekt.

Kluczowe okazało się ustalenie położenia struktury. Badacze wykazali, że tzw. galaktyczny płat centralny znajduje się znacznie bliżej niż zakładano — około 6,5 tys. lat świetlnych od nas. Tym samym odrzucono wcześniejsze przypuszczenia, że obiekt leży w okolicy odległej o ok. 26 tys. lat świetlnych, czyli bliżej ścisłego centrum Drogi Mlecznej. Skoro struktura jest bliżej, to i jej rzeczywiste rozmiary są mniejsze, niż sugerowały wcześniejsze szacunki. Zespół podkreśla też, że wbrew nazwie nie wygląda to na "płat" — bardziej pasuje opis zamkniętej bańki gazu zjonizowanego przez aktywność pobliskich gwiazd.

Autorzy badań zaproponowali przy tym nowe określenie: "wielka zagadkowa pętla". Od lat obiekt należał do najbardziej rozpoznawalnych elementów na radiowych mapach okolic galaktycznego centrum i łatwo było uznać go za efektowną chmurę materii "wyrzuconą" przez czarną dziurę. Nowe ustalenia wskazują jednak na inne tło tego zjawiska.

Długa historia tej zagadki ma też przyczyny czysto techniczne. Wyznaczanie odległości w astronomii jest wyjątkowo trudne, a w szczególności wtedy, gdy obserwacje dotyczą gęsto wypełnionych obszarów, takich jak dysk Drogi Mlecznej, gdzie obraz komplikuje obecność pyłu, gazu i ogromnej liczby gwiazd. W tym przypadku dodatkowo dolny fragment pętli nakładał się na tło galaktycznego dysku, przez co na radiowych danych łatwo "zlewał się" z otoczeniem i utrudniał jednoznaczną interpretację.

Przełom przyniosła analiza informacji z programu SDSS-V Local Volume Mapper, który umożliwia szczegółowe mapowanie świecących gazów w Drodze Mlecznej w zakresie optycznym i podczerwonym. Szczególnie pomocna okazała się emisja zjonizowanej siarki, ponieważ taki sygnał lepiej "przebija się" przez międzygwiazdowy pył. To właśnie obserwacje tej emisji pozwoliły badaczom dojść do wniosków o naturze obiektu oraz wiarygodnie oszacować jego odległość.

Z ustaleń zespołu wynika, że bańka składa się przede wszystkim z wodoru, który świeci dzięki silnemu promieniowaniu ultrafioletowemu pochodzącemu od pobliskich masywnych gwiazd. Choć nie wskazano jednoznacznie, które konkretne gwiazdy odpowiadają za powstanie struktury, badacze sugerują, że źródłem mogły być wcześniejsze pokolenia potężnych gwiazd formujących się w tym samym regionie. W publikacji zwrócono uwagę na podobny mechanizm, który prowadzi do tworzenia obiektu znanego jako Pętla Barnarda — co może oznaczać wspólne tło ich genezy.

Według autorów badań sama struktura ma około 115 lat świetlnych i jest mniejsza od słynnej Pętli Barnarda w Orionie, choć sposób jej powstawania może być zbliżony. Naukowcy zwracają przy tym uwagę, że nawet w pozornie dobrze poznanych rejonach kosmosu natura potrafi "ukrywać" prawdziwy kształt swoich tworów, a błędne odczytanie danych może utrzymywać się w nauce przez długie lata.

Wyniki opisano w czasopiśmie "Astronomy & Astrophysics". Zgodnie z dostępnymi informacjami ustalenia mogą mieć istotne znaczenie dla lepszego rozumienia budowy i ewolucji Drogi Mlecznej, a także dla wyjaśniania mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie rozległych obłoków i baniek gazu tego typu.