Kosmiczne porodówki w 3D

Europejska sonda Gaia stworzyła najbardziej szczegółową trójwymiarową mapę obszarów, w których rodzą się gwiazdy w Drodze Mlecznej. W projekcie aktywnie uczestniczą polscy astronomowie

Zaglądanie do „kosmicznych porodówek” nie jest łatwe – gwiazdy rodzą się w gęstych obłokach gazu i pyłu, które zasłaniają ich światło. Gaia nie obserwuje tych obłoków bezpośrednio, ale potrafi zmierzyć tzw. ekstynkcję, czyli to, jak bardzo pył pochłania promieniowanie gwiazd. Dzięki temu astronomowie mogą odtworzyć rozkład gazu i pyłu w 3D i zobaczyć, gdzie faktycznie zachodzi proces formowania gwiazd.

Nowa mapa powstała na podstawie obserwacji 44 mln gwiazd oraz 87 niezwykle rzadkich i masywnych gwiazd typu O. To najgorętsze i najbardziej masywne obiekty we Wszechświecie, świecące intensywnie w ultrafiolecie i tysiące razy jaśniejsze od Słońca. Choć ich życie trwa krótko – zaledwie kilka milionów lat – w tym czasie potrafią całkowicie przeobrazić swoje otoczenie.

Promieniowanie ultrafioletowe tych gwiazd jonizuje wodór, czyli wybija elektrony z atomów i przekształca gaz w mieszaninę swobodnych protonów i elektronów. Takie obszary nazywane są regionami H II (od zjonizowanego wodoru) i to one stanowią najbardziej czytelny sygnał, że właśnie tam rodzą się nowe gwiazdy.

„Gaia stworzyła pierwszy dokładny obraz tego, jak wyglądałby nasz fragment Drogi Mlecznej widziany z góry” – wyjaśnia Lewis McCallum z University of St Andrews, główny autor dwóch prac opublikowanych w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Od Oriona po Lokalny Bąbel

Mapa obejmuje obszar w promieniu 4 000 lat świetlnych od Słońca. Dzięki niej możemy „przelecieć” przez Mgławicę Oriona, Mgławicę Ameryki Północnej czy rozległą bańkę gazową Orion-Eridanus.

Szczególnie interesujący jest tzw. Lokalny Bąbel – ogromna, rzadsza struktura gazu i pyłu w dysku Drogi Mlecznej, obejmująca przestrzeń wokół naszego Słońca na dystans kilkuset lat świetlnych. To właśnie w jego obrębie znajdują się najlepiej poznane obszary narodzin gwiazd.

„Nigdy wcześniej nie mieliśmy modelu rozmieszczenia zjonizowanego gazu w naszej Galaktyce, który tak dobrze zgadzałby się z obserwacjami innych teleskopów. To daje nam pewność, że nasze trójwymiarowe wizualizacje są bliskie rzeczywistości” – dodaje McCallum.

Sonda Gaia ujawniła także struktury przypominające pęknięcia w obłokach – przez które gaz i pył mogą uchodzić do olbrzymich pustek w przestrzeni międzygwiazdowej. „Model 3D pozwala nam zrozumieć, jak promieniowanie masywnych gwiazd kształtuje środowisko galaktyczne” – podkreśla Sasha Zeegers, stypendystka ESA zajmująca się pyłem międzygwiazdowym.

Polscy naukowcy w drużynie Gaia

Choć centrum misji znajduje się w ESA, od początku aktywnie uczestniczą w niej także polscy badacze.

Astronomowie z Uniwersytetu Warszawskiego – m.in. dr Milena Ratajczak i Katarzyna Kruszyńska – są członkiniami zespołu Gaia. Biorą udział w analizach zmiennych gwiazd, poszukiwaniach kandydatów na czarne dziury i w badaniach fotometrycznych. To oni współtworzyli także system Gaia Alerts, który natychmiast przekazuje społeczności astronomicznej informacje o supernowych czy nagłych zmianach jasności gwiazd.

Projekty badawcze finansowane przez Narodowe Centrum Nauki wykorzystują dane Gaia do badań nad ewolucją gwiazd i strukturą Drogi Mlecznej. Dane satelity trafiają więc bezpośrednio do polskich analiz naukowych i doktoratów.

Rodolfo Smiljanic z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN jest członkiem Gaia Science Team – komitetu doradczego ESA, który wyznacza kierunki badań i ocenia postępy misji. To jedna z najbardziej prestiżowych funkcji w europejskiej astronomii kosmicznej.

Jak podkreślają badacze, dostęp do danych Gaia daje polskim zespołom unikalną szansę na prowadzenie badań w absolutnej czołówce światowej.

Nowe dane, nowe odkrycia

Stworzenie mapy obejmującej obszar do 4 000 lat świetlnych wymagało ogromnej mocy obliczeniowej. W kolejnych latach, wraz z publikacją nowych zestawów danych, Gaia pozwoli rozszerzyć mapę na dalsze rejony Galaktyki.

„Dane o gorących gwiazdach i mapy pyłu to kluczowe składniki nowego modelu. Kolejny zestaw danych Gaia pozwoli jeszcze lepiej poznać regiony narodzin gwiazd” – zapowiada Johannes Sahlmann, naukowiec projektu w ESA.

Dzięki temu nasze wyobrażenie o Drodze Mlecznej zyska nie tylko nowe barwy, ale także głębię i coraz częściej będzie to obraz współtworzony także przez polskich astronomów.

Źródła:
European Space Agency, Fly through Gaia’s 3D map of stellar nurseries (2025)

L. McCallum et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025), doi:10.1093/mnras/staf1022

• aktualności
• Nauki humanistyczne i społeczne
• popularyzacja