Veliki Magellanov oblak možda prvi put prolazi pokraj Mliječne staze

Veliki Magellanov oblak, najveća satelitska galaksija Mliječne staze, ponovno je u središtu jedne od zanimljivijih rasprava u modernoj astrofizici. Novo istraživanje tvrdi da ova galaksija nije već ranije prošla pokraj Mliječne staze, nego da joj se sada približila prvi put.

Ako je to točno, posljedice nisu male. Veliki Magellanov oblak nije beznačajan pratitelj, nego masivna galaksija čija gravitacija i plin mogu mijenjati strukturu, halo i evolucijsku povijest Mliječne staze.

Dugo se raspravljalo o tome kakvu orbitu ima Veliki Magellanov oblak. Stariji modeli oslanjali su se uglavnom na gravitacijsko gibanje zvijezda i tamne tvari, bez velikog naglaska na ponašanje plina. U takvim se modelima pokušavalo rekonstruirati je li Veliki Magellanov oblak sada u prvom prolasku pokraj Mliječne staze ili se već jednom približio našoj galaksiji prije više milijardi godina.

Raspravu je 2024. ponovno otvorio rad fizičara Eugenea Vasilieva. On je predložio scenarij u kojem je Veliki Magellanov oblak prvi put prošao pokraj Mliječne staze prije otprilike 6 do 8 milijardi godina, na udaljenosti od oko 100 kiloparseka. Prema tom tumačenju, današnja brzina i položaj Velikog Magellanova oblaka mogli bi se uklopiti u orbitu drugog prolaska, ali pod važnim uvjetom: halo tamne tvari Mliječne staze morao bi biti anizotropan, odnosno gibanja čestica tamne tvari ne bi bila jednako raspoređena u svim smjerovima.

Scott Lucchini, Jiwon Jesse Han, Sapna Mishra, Andrew J. Fox i njihovi suradnici zastupaju suprotan stav. Prema njihovu novom radu, plin oko Velikog Magellanova oblaka nosi trag koji snažnije odgovara prvom prolasku.

Zvijezde nisu presudile, pa je odgovor potražen u plinu

Autori su se ovom pitanju već ranije približili preko zvijezda iznimno velikih brzina. U radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters pratili su putanje hiperbrzih zvijezda za koje se smatra da ih je izbacila središnja crna rupa Velikog Magellanova oblaka.

Taj pristup nije dao konačan odgovor. Putanje tih zvijezda mogle su se uskladiti i s modelom prvog prolaska i s modelom drugog prolaska. Drugim riječima, zvjezdana dinamika nije bila dovoljno oštra provjera.

Zato su se autori okrenuli drugom tragu: hidrodinamici, odnosno ponašanju plina. U novom radu koristili su simulacijski paket GIZMO kako bi spojili modele tamne tvari Mliječne staze i Velikog Magellanova oblaka s česticama plina koje predstavljaju medij oko tih galaksija. Zatim su programom Trident stvorili sintetičke podatke, nalik onima koje bi astronomi očekivali u ultraljubičastim spektroskopskim opservacijama plina.

Takav pristup nije samo pratio gdje bi se galaksije trebale nalaziti. Pratio je i kakav bi trag njihov susret trebao ostaviti u plinu.

Plinovita korona kao ključni trag

Simulirane podatke autori su usporedili s opservacijama apsorpcije ugljika IV i vodika II u svjetlosti pozadinskih kvazara, smještenih iza Velikog Magellanova oblaka. Upravo su ti kvazari poslužili kao prirodne svjetiljke: njihov se spektar mijenja dok svjetlost prolazi kroz plin oko Magellanova oblaka.

Prema autorima, model prvog prolaska znatno bolje reproducira opažene profile brzine i gustoće stupca današnjeg Velikog Magellanova oblaka. Model drugog prolaska ne uklapa se jednako dobro. U tom bi scenariju Veliki Magellanov oblak predugo prolazio kroz plin Mliječne staze, pa bi njegova vlastita plinovita korona bila znatno manja nego što pokazuju podaci.

To je središnji argument novog rada. Ako je Veliki Magellanov oblak već jednom davno prošao kroz okolni plin Mliječne staze, trebao je izgubiti veći dio svoje tople, ionizirane plinovite korone. Budući da simulacija prvog prolaska bolje odgovara onome što se opaža danas, autori tvrde da je to dosad najjači dokaz za prvi susret.

Još nije zatvoren slučaj Velikog Magellanova oblaka

Ipak, ni ovaj rezultat ne zatvara raspravu. Autori sami navode važna pojednostavljenja. Mali Magellanov oblak uopće nije uključen u simulaciju, iako znatno pridonosi neutralnom plinu u Magellanovim strujama, velikim plinskim strukturama koje se protežu iza oba Magellanova oblaka. Njegovo izostavljanje može utjecati na konačni profil plina.

Drugo ograničenje tiče se same korone. Simulacija koristi pojednostavljeni jednofazni model toplog i vrućeg plina, dok je stvarni plin oko galaksija mnogo složeniji i sastoji se od više faza. To je razumljiv ustupak računalnim mogućnostima, ali znači da rezultat treba čitati kao snažan argument, ne kao posljednju riječ.

U raspravu se u međuvremenu uključio i neovisan tim koji je, koristeći Subaru Hyper Suprime-Cam, pronašao zvijezde na udaljenosti od oko 30 kiloparseka u halou Mliječne staze. Taj plimni ostatak dobro se uklapa u Vasilievljev model drugog prolaska, pa će se nova analiza morati odmjeriti i prema tim podacima.

Zato je pitanje i dalje otvoreno. Veliki Magellanov oblak možda doista prvi put prolazi pokraj Mliječne staze, ali postoje i opservacije koje se mogu čitati drukčije. Buduće misije, poput NASA-ine misije Aspera, trebale bi omogućiti izravniji pogled na oblik i raspodjelu Magellanova plina. Tek će tada biti jasnije gledamo li prvi veliki susret dviju galaksija ili nastavak mnogo starije priče.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.