Astrofizicienii coordonaţi de un cercetător român au cartografiat energia luminoasă din Calea Lactee. ”Am reuşit să determinăm întregul conţinut de stele şi praf interstelar”

„De când strămoşii noştri şi-au ridicat ochii către cerul întunecat, lumina emisă de Galaxia Noastră, Calea Lactee, a fost o continuă sursă de inspiraţie. Ceea ce vedem noaptea pe cer, din locuri întunecate, ca o bandă de lumină difuză nu este altceva decât discul Galaxiei Noastre, unde se află şi Soarele nostru. Dar cum ar arăta sursa aceasta de lumină difuză dacă am călători către centrul Căii Lactee? Şi ce ar vedea o civilizaţie extraterestră dacă ar trăi la capătul opus al Galaxiei Noastre? Toate aceste întrebări îşi pot găsi acum răspunsul datorită unei cercetări recente care poate determina variaţia energiei luminii din interiorul Căii Lactee în funcţie de poziţie”, afirmă coordonatoarea cercetării prof. dr. Cristina C. Popescu, de la Institutul Astronomic al Academiei Române şi Universitatea Central Lancashire, Vicepreşedinte al Comisiei J1 în cadrul Uniunii Astronomice Internaţionale.

 

Cu acest studiu nou, publicat recent în prestigioasa revistă „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, cercetătorii au dorit să înţeleagă care este compoziţia Galaxiei Noastre, ceea ce ne poate oferi în schimb indicii cu privire la modul general în care stelele se formează şi evoluează de-a lungul timpului cosmic. 

 

Pentru a atinge acest obiectiv, cercetătorii au urmărit să realizeze o imagine a modului în care fotonii emişi de stelele din Galaxia Noastră sunt distribuiţi în Calea Lactee ca energie şi ca locaţie în spaţiu. Acest proces s-a dovedit a fi plin de provocări din mai multe motive: încă nu a fost identificată mare parte din stelele Galaxiei Noastre care produc fotonii; fotonii stelari sunt constant absorbiţi sau împrăştiaţi de praful interstelar care redistribuie energia acestora şi direcţia de propagare; încă nu se cunoştea pe deplin distribuţia spaţială, cantitatea şi proprietăţile prafului interstelar. 

 

În ciuda provocărilor, demersul ştiinţific a fost unul de succes. „Nu doar că am determinat distribuţia de energie luminoasă în interiorul Căii Lactee, dar am reuşit să determinăm întregul conţinut de stele şi praf interstelar din Calea Lactee”, a declarat prof. Cristina C. Popescu.

Prof. Dr. Cristina C. Popescu, de la Institutul Astronomic al Academiei Române şi Universitatea Central Lancashire

 

Rezultatele ştiinţifice au fost posibile datorită folosirii unei metode noi care presupune calcule pe supercomputere ce determină cu precizie destinul tuturor fotonilor din Galaxie, inclusiv al fotonilor emişi de praful interstelar sub formă de radiaţie termică (lumina infraroşie), şi care fac previziuni legate de cum ar arăta Calea Lactee în spectrul ultraviolet, vizual şi al radiaţiei termice. 

 

Previziunile au fost apoi comparate cu observaţiile emisiei întregului cer, care reprezintă cantitatea totală de emisii a Căii Lactee şi nu doar emisii de la surse individuale. În mod deosebit, echipa de cercetători a folosit imaginile recente furnizate de Observatorul Spaţial Planck al Agenţiei Spaţiale Europene, misiune în care România este puternic implicată cu sprijinul Agenţiei Spaţiale Române (ROSA). Aceste imagini au fost esenţiale pentru constrângerea modelelor de calcul.

 

Determinarea modului în care energia luminoasă este distribuită în Galaxia Noastră joacă un rol important în a înţelege cum s-a format Calea Lactee, dar şi pentru a înţelege originea şi mecanismele de propagare ale fotonilor care nu-şi au originea în stele, aşa cum sunt fotonii în raze gamma de energii foarte mari. Studiul de faţă arată modalitatea în care fotonii stelari influenţează producerea de fotoni în raze gamma, produşi prin interacţii cu aşa-numitele raze cosmice. 

 

Razele cosmice sunt electroni şi protoni care trec în zigzag prin spaţiul interstelar aproape la viteza luminii. Datorită energiilor colosale pe care le poartă, acestea controlează procese cheie precum formarea stelelor şi a planetelor şi procesele care guvernează evoluţia galactică. Razele cosmice generează reacţii chimice în spaţiul interstelar, conducând la formarea de molecule complexe şi în cele din urmă critice pentru viaţă. 

 

Deşi contra-intuitiv, producerea de raze gamma, fotonii cu cele mai mari energii din Univers, este controlată de fotonii cu cel mai scăzut nivel de energie, cei de radiaţie termică în infraroşu, şi de cele mai reci particule de gaz, cu temperaturi de doar câteva zeci de grade peste zero absolut. Dr. Richard Tuffs de la Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară a afirmat: ”Privind înapoi pe lanţul de interacţiuni şi propagări se poate identifica sursa originară a razelor cosmice”.

 

Modelarea distribuţiei luminii în Calea Lactee a fost un proces puternic interdisciplinar, aducând la un loc astrofizica optică şi în infraroşu şi fizica particulelor elementare. „Munca noastră a necesitat o colaborare între specialişti în modelarea emisiilor de la galaxii în procese la energie joasă şi specialişti de la Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară, care utilizează tehnici dezvoltate în fizica particulelor elementare pentru a măsura şi interpreta emisii la energii înalte de la raze cosmice”, a declarat dr. Mark Rushton, de la Institutul Astronomic al Academiei Române şi co-autor al studiului.