Nowa radiowa panorama odsłania sekrety Drogi Mlecznej

Astronomowie stworzyli największy i najbardziej szczegółowy obraz naszej galaktyki w zakresie fal radiowych, łącząc dane zebrane przez teleskop Murchison Widefield Array w latach 2013–2020. Nowy widok ujawnia struktury, które wcześniej ginęły w szumie i pozostawały niewidoczne z powodu ograniczeń technicznych

Zespół kierowany przez dr Silvię Mantovanini z Curtin University w Perth zestawił prawie dwa tysiące dwuminutowych obserwacji, aby zobaczyć Drogę Mleczną tak, jak jest odbierana z Ziemi na południowej półkuli. Powstała mozaika w zakresie 72–231 megaherców stała się najbardziej kompletnym jak dotąd radiowym portretem naszej galaktyki. Mantovanini podkreśla, że nowe dane pozwalają nie tylko dostrzec drobne obiekty ukryte w gęstej strukturze dysku, lecz także precyzyjniej badać zjawiska kształtujące ewolucję Drogi Mlecznej.

U podstaw projektu leży poszukiwanie śladów dawnych supernowych. Pozostawiają one po sobie rozległe, długowieczne pęcherze gazu i pyłu, które świecą w falach radiowych nawet przez dziesiątki tysięcy lat. Do dziś udało się odnaleźć około 300 takich obiektów, choć modele przewidują, że w naszej galaktyce powinno być ich około 2 tys. Jednym z powodów tej rozbieżności była trudność w odróżnieniu pozostałości supernowych od innych źródeł promieniowania.

Nowa mapa rozwiązuje część tych problemów dzięki ogromnemu zakresowi zarejestrowanych długości fal oraz połączeniu obserwacji z dwóch etapów pracy MWA. W praktyce oznacza to, że obraz obejmuje zarówno struktury o wielkości kilkudziesięciu sekund kątowych, jak i rozległe obłoki ciągnące się przez wiele stopni. Dzięki temu naukowcy mogą precyzyjniej śledzić fizyczne procesy zachodzące w rejonach intensywnego formowania gwiazd, w otoczeniu obłoków molekularnych oraz wewnątrz starych pozostałości po eksplozjach.

Kolorowanie radiowej mozaiki według częstotliwości dodatkowo ułatwia rozróżnienie różnych rodzajów emisji. Niebieskie pęcherze oznaczają regiony gwiazdotwórcze, w których dominuje promieniowanie termiczne, natomiast czerwone struktury wskazują na obiekty emisyjne o pochodzeniu nietermicznym, typowe dla supernowych.

Obserwacje wykonane przez Murchison Widefield Array prowadzono w trybie tzw. drift scan. Teleskop nie śledzi obiektu na niebie, lecz utrzymuje stały kierunek, pozwalając, by niebo przesuwało się przez pole widzenia. Każde ujęcie trwało około dwóch minut i obejmowało jedynie niewielką sekcję nieba w określonym zakresie fal. W latach 2013–2020 zebrano tysiące takich krótkich ekspozycji.

Kluczowym etapem projektu było ich połączenie. Zespół wykorzystał do tego superkomputery, które dopasowywały obrazy do wspólnego układu odniesienia, automatycznie korygowały zakłócenia jonosferyczne oraz usuwały interferencje radiowe. Ostatecznie powstała mozaika o długości około 60 tys. lat świetlnych, obejmująca ponad połowę szerokości dysku galaktycznego.

Połączenie danych z dwóch generacji MWA umożliwiło znaczące obniżenie poziomu szumu i zwiększenie czułości obserwacji. Tysiące obiektów, które wcześniej ginęły w tle, pojawiły się z pełną wyrazistością. Badacze zidentyfikowali także liczne struktury rozciągające się na wiele stopni, które w starszych przeglądach radiowych były obcięte lub całkowicie niewidoczne.

Choć projekt był motywowany chęcią odnalezienia brakujących pozostałości po supernowych, jego znaczenie jest znacznie szersze. Radiowa panorama pozwala wyodrębniać gromady młodych gwiazd, badać obszary silnej absorpcji, precyzyjniej analizować strukturę galaktycznego pola magnetycznego oraz identyfikować obiekty, które nie pasują do znanych kategorii.

Badacze podkreślają, że mapa stanie się fundamentem kolejnych projektów. Umożliwi tworzenie pełniejszych katalogów obiektów radiowych, weryfikowanie modeli ewolucji zewnętrznych części dysku galaktycznego oraz porównywanie struktury Drogi Mlecznej z innymi spiralnymi galaktykami. Dzięki otwartemu dostępowi do danych, materiał będzie również służył zespołom pracującym przy innych teleskopach, w tym przy LOFAR i przyszłym Square Kilometre Array.

Największą wartością nowego przeglądu jest jednak to, że umożliwia badania wcześniej niemożliwe z powodu ograniczeń technicznych. Szczegółowość obrazu w zakresie fal radiowych pozwala zajrzeć w rejony spowite pyłem i gazem, niewidoczne dla teleskopów optycznych. To właśnie tam ukrywają się najbardziej gwałtowne procesy decydujące o życiu i śmierci gwiazd.

Źródło:Silvia Mantovanini et al., Publications of the Astronomical Society of Australia, „GaLactic and extragalactic all sky Murchison Widefield Array survey extended (GLEAM X) III: Galactic plane”, 28 października 2025, DOI: 10.1017/pasa.2025.10094.

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi