Veliki Magellanov oblak zagrijava južni halo Mliječne staze

Južni dio golemog haloa vrućeg plina koji obavija Mliječnu stazu osjetno je topliji od sjevernog, a novo istraživanje sada nudi uvjerljivo objašnjenje te razlike. Računalne simulacije pokazuju da Veliki Magellanov oblak, jedna od satelitskih galaksija naše, gravitacijski povlači Mliječnu stazu i pritom sabija plin na njezinoj južnoj strani. Posljedica je lokalno zagrijavanje koje bi moglo objasniti ne samo temperaturnu neravnotežu, nego i druge neobične asimetrije u našem galaktičkom susjedstvu.

Takvu je razliku 2024. zabilježio rendgenski opservatorij eROSITA, postavljen na njemačko-ruski svemirski teleskop. Mjerenja su pokazala da je južna polovica haloa do 12 posto toplija od sjeverne, a tim predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Groningenu sada tvrdi da je riječ o posljedici sasvim razumljivog fizikalnog procesa.

Klipni učinak u galaktičkom halou

Halo vrućeg plina oko Mliječne staze jedan je od njezinih najvećih i najmanje vidljivih dijelova. Znanstvenici procjenjuju da sadrži oko 100 milijardi Sunčevih masa, što znači da u njemu ima više tvari nego u samom galaktičkom disku. Temperatura tog rijetkog plina doseže oko 2 milijuna Kelvina, pa je riječ o materijalu koji je višestruko topliji od Sunčeve površine i ujedno predstavlja rezervoar iz kojeg se oblikovao mnogo gušći i hladniji disk plina i zvijezda, uključujući i područje u kojem se nalazi Sunčev sustav.

Kako bi utvrdili što stoji iza uočene asimetrije, istraživači su izveli hidrodinamičku simulaciju Mliječne staze sastavljenu od triju glavnih komponenti: rotirajućeg diska s relativno hladnim plinom, toplijeg plina oko njega i velikog haloa tamne tvari. Model prati njihovo međusobno ponašanje pod gravitacijskim utjecajem Magellanovih oblaka kroz razdoblje od približno milijardu godina.

Rezultati pokazuju da se hladni disk Mliječne staze trenutačno kreće prema satelitskim galaksijama brzinom od oko 40 kilometara u sekundi, ponajprije zbog privlačenja Velikog Magellanova oblaka. U tom procesu plin na južnoj strani haloa sabija se i zagrijava. Prema izračunima, temperatura ondje raste između 13 i 20 posto. Upravo je taj učinak, ističu autori, nalik radu klipa u motoru s unutarnjim izgaranjem: kompresija povećava temperaturu.

Filippo Fraternali sa Sveučilišta u Groningenu kaže da je tim vrlo brzo uočio zagrijavanje u simulacijama, ali je trebalo vremena da prepozna njegov pravi uzrok. Tek naknadno postalo je jasno da je riječ o kompresiji plina koja južnu stranu haloa čini toplijom od sjeverne.

Trag koji vodi i dalje

Simulacija pokazuje i da ta razlika nije novijeg datuma u užem smislu, nego da se pojačavala tijekom posljednjih 100 milijuna godina. Time se ne dobiva samo objašnjenje za mjerenja eROSITA-e, nego i širi okvir za razumijevanje okoliša Mliječne staze, koji očito nije ni simetričan ni statičan.

Autori pritom smatraju da isti mehanizam može objasniti i druge nejednakosti oko naše galaksije. Na sjevernoj strani, naime, opaža se znatno više takozvanih oblaka velike brzine nego na južnoj. Riječ je o plinskim strukturama koje su otprilike sto puta hladnije od okolnog materijala, ali se kreću neuobičajeno velikim brzinama. Prema tumačenju istraživača, niži tlak okolnog plina na sjeveru mogao bi pogodovati njihovu nastanku i olakšati im opstanak.

Zanimljivo je da znanstvenici prvotno nisu ni tražili objašnjenje temperaturne razlike u halou. Ove su simulacije bile objavljene još 2019., u sklopu ranijeg rada posvećenog gibanju plina oko Magellanovih oblaka. U to vrijeme asimetrija temperature još nije bila opažena. Upravo zato današnji rezultat djeluje još uvjerljivije: model je sadržavao taj obrazac prije nego što ga je eROSITA izmjerila.

Suautorica Else Starkenburg naglašava da dodatnu snagu ovom tumačenju daje njegova jednostavnost. Objašnjenje se ne oslanja na egzotične pretpostavke, nego na osnovne fizikalne procese koji su dobro poznati i iz sasvim drukčijih sustava, uključujući motore s unutarnjim izgaranjem. Ako se taj zaključak potvrdi i u daljnjim analizama, postat će još jasnije da Veliki Magellanov oblak ne utječe samo na gibanje materije oko Mliječne staze, nego i na toplinsku strukturu njezina golemog, gotovo nevidljivog vanjskog omotača.