För några år sedan avslöjade astronomer en av Vintergatans största hemligheter:En enorm, vågformad kedja av gasformiga moln i vår sols bakgård, som ger upphov till hopar av stjärnor längs spiralarmen i galaxen vi kallar hem.
Genom att döpa denna häpnadsväckande nya struktur till Radcliffe Wave, för att hedra Harvard Radcliffe Institute, där vågformningen ursprungligen upptäcktes, rapporterar teamet nu i Nature att Radcliffe-vågen inte bara ser ut som en våg, utan också rör sig som en – pendlande genom rumtiden ungefär som "vågen" som rör sig genom en stadion full av fans.
Ralf Konietzka, tidningens huvudförfattare och Ph.D. student vid Harvards Kenneth C. Griffin Graduate School of Arts and Sciences, förklarar, "Genom att använda rörelsen hos babystjärnor födda i gasmolnen längs Radcliffe-vågen kan vi spåra rörelsen hos deras födelsegas för att visa att Radcliffe-vågen är faktiskt vinkar."
Tillbaka 2018, när professorn João Alves vid Wiens universitet var stipendiat vid Harvard Radcliffe Institute, arbetade han med Center for Astrophysics-forskaren Catherine Zucker – då doktorand. student vid Harvard – och Alyssa Goodman, Robert Wheeler Willson professor i tillämpad astronomi, för att kartlägga 3D-positionerna för de stjärnornas plantskolor i solens galaktiska grannskap.
Genom att kombinera helt ny data från Europeiska rymdorganisationens Gaia-uppdrag med den dataintensiva "3D Dust Mapping"-tekniken – banad av Harvard-professorn Doug Finkbeiner och hans team – märkte de att ett mönster uppstod, vilket ledde till upptäckten av Radcliffe Wave i 2020.
"Det är den största sammanhängande strukturen som vi känner till, och den är verkligen, riktigt nära oss", säger Zucker, som beskriver samarbetets arbete i en relaterad Sky and Telescope-artikel. "Det har funnits där hela tiden. Vi visste helt enkelt inte om det, eftersom vi inte kunde bygga dessa högupplösta modeller av distributionen av gasformiga moln nära solen, i 3D."
2020 3D-dammkartan visade tydligt att Radcliffe-vågen existerade, men inga tillgängliga mätningar då var tillräckligt bra för att se om vågen rörde sig. Men 2022, med hjälp av en nyare version av Gaia-data, tilldelade Alves grupp 3D-rörelser till de unga stjärnhoparna i Radcliffe Wave.
Med klustrens positioner och rörelser i hand kunde Konietzka, Goodman, Zucker och deras medarbetare fastställa att hela Radcliffe-vågen verkligen vinkar och rör sig som vad fysiker kallar en "resande våg."
En resande våg är samma fenomen som vi ser på en sportstadion när människor ställer sig upp och sätter sig ner i följd för att "göra vågen". På samma sätt rör sig stjärnhoparna längs Radcliffe-vågen upp och ner och skapar ett mönster som färdas genom vår galaktiska bakgård.
Konietzka fortsatte:"Lika som hur fans på en stadion dras tillbaka till sina platser av jordens gravitation, svänger Radcliffe-vågen på grund av Vintergatans gravitation."
Att förstå beteendet hos denna 9 000 ljus år långa, gigantiska struktur i vår galaktiska bakgård, bara 500 ljusår bort från solen på dess närmaste punkt, gör det möjligt för forskare att nu rikta sin uppmärksamhet mot ännu mer utmanande frågor. Ingen vet ännu vad som orsakade Radcliffe-vågen eller varför den rör sig som den gör.
"Nu kan vi gå och testa alla dessa olika teorier för varför vågen bildades från början," sa Zucker.
"Dessa teorier sträcker sig från explosioner av massiva stjärnor, kallade supernovor, till störningar utanför galaxen, som en dvärgsatellitgalax som kolliderar med vår Vintergatan," tillade Konietzka.
Naturen artikeln innehåller också en beräkning av hur mycket mörk materia som kan bidra till gravitationen som är ansvarig för vågens rörelse.
"Det visar sig att ingen betydande mörk materia behövs för att förklara rörelsen vi observerar," sa Konietzka. "Enbart den vanliga materiens gravitation är tillräckligt för att driva vågens vinkande."
Dessutom väcker upptäckten av oscillationen nya frågor om övervikten av dessa vågor både över Vintergatan och andra galaxer. Eftersom Radcliffe-vågen verkar utgöra ryggraden i den närmaste spiralarmen i Vintergatan, kan vågens vinkande antyda att spiralarmar hos galaxer i allmänhet svänger, vilket gör galaxerna ännu mer dynamiska än man tidigare trott.
"Frågan är vad som orsakade förskjutningen som gav upphov till den vinkning vi ser?" sa Goodman. "Och händer det över hela galaxen? I alla galaxer? Händer det ibland? Händer det hela tiden?"
Mer information: Radcliffe-vågen är oscillerande, naturen (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07127-3. www.nature.com/articles/s41586-024-07127-3
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av Harvard University
