W pierwszych dniach naszego Wszechświata, nieco ponad 13 miliardów lat temu, struktura była bardzo mała. Były gwiazdy i formowały się w szybkim tempie, rozpoczynając tak zwaną erę gwiazd. Ale ogromne, majestatyczne galaktyki, które dziś widzimy, w tym nasza Droga Mleczna, jeszcze się nie uformowały.
Pierwszymi galaktykami, które powstały, były galaktyki karłowate, az czasem połączyły się, aby zbudować typy galaktyk spiralnych, które widzimy dzisiaj. Astronomowie wiedzą, że tak właśnie się stało, ale dokładny harmonogram Drogi Mlecznej nie był jasny. Teraz nowe badanie opublikowane w Nature Astronomy ujawniło niektóre szczegóły powstawania naszej galaktyki domowej.
Nowe badanie, zatytułowane „Odkrywanie narodzin Drogi Mlecznej poprzez dokładne czasy gwiezdne za pomocą Gai”, opiera się na danych ze statku kosmicznego Gaia ESA. Misją Gai jest mapowanie gwiazd w Drodze Mlecznej. Nie odwzoruje ich wszystkich, ale dokładnie zmierzy pozycję i ruch zaledwie jednego procenta 100 miliardów gwiazd galaktyki. Ta próbka ujawnia ogólny obraz galaktyki.
Ruch gwiazdy jest przekazywany tej gwiazdy w momencie jej formowania. Gaia tworzy mapę 3D Drogi Mlecznej, mierząc ten ruch. Zasadniczo mapa ta pozwala astronomom spojrzeć w przeszłość, śledząc ruch gwiazdy do tyłu. Właśnie dlatego dane Gaia są tak potężnym narzędziem do zrozumienia historii Drogi Mlecznej.
Zespół astronomów z Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) wykorzystał te dane do zbadania historii Drogi Mlecznej i ustalenia, jak wyglądała w przeszłości. Głównym autorem artykułu jest Carme Gallart, badaczka w IAC. W komunikacie prasowym Gallart powiedział: „Przeanalizowaliśmy i porównaliśmy z modelami teoretycznymi rozkład kolorów i jasności (jasności) gwiazd Drogi Mlecznej, dzieląc je na kilka elementów; tak zwana aureola gwiezdna (sferyczna struktura otaczająca galaktyki spiralne) i gruby dysk (gwiazdy tworzące dysk naszej Galaktyki, ale zajmujące pewien zakres wysokości). ”
Astronomowie badali halo galaktyczne Drogi Mlecznej i znaleźli tam dwie wyraźne populacje gwiazd. Jedna z tych populacji jest zdominowana przez niebieskie gwiazdy. Ruch tych gwiazd powiedział astronomom, że są one pozostałością galaktyki karłowatej, która połączyła się z Drogą Mleczną. Ta starożytna galaktyka karłowata nazywa się Gaia-Enceladus. Druga populacja w aureoli składa się z czerwonych gwiazd. Historia tych gwiazd i oś czasu Drogi Mlecznej / Gaia-Enceladus nigdy nie były dobrze poznane.
Dzięki misji Gaia i pracy tych astronomów lepiej rozumiemy fuzję.
„Analiza danych z Gai pozwoliła nam uzyskać rozkład wieku gwiazd w obu komponentach i wykazała, że są one utworzone przez równie stare gwiazdy, które są starsze niż grube dyski”, mówi badacz IAC współautor Chris Brook.
Ale to nasuwa kolejne pytanie: jeśli obie populacje gwiazd są w tym samym wieku, czym się różnią? Przede wszystkim sprowadza się do ich metaliczności.
„Ostatnim elementem układanki była ilość„ metali ”(pierwiastków, które nie są wodorem ani helem) w gwiazdach jednego lub drugiego elementu” - wyjaśnił Tomás Ruiz Lara, badacz i współautor IAC. „Gwiazdy w składniku niebieskim mają mniejszą ilość metali niż składowe czerwone”.
Odkrycia te, wraz z prognozami symulacji, które są również analizowane w artykule, pozwoliły naukowcom na ukończenie historii powstawania Drogi Mlecznej.
Rezultaty tej pracy opowiadają o tworzeniu się gwiazd oraz ich łączeniu i wzroście galaktycznym, które prowadzą do dzisiejszej Drogi Mlecznej.
Ta historia zaczyna się 13 miliardów lat temu, kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy gwiazdy formowały się w dwóch osobnych układach. Jedną była galaktyka karłowa Gaia-Enceladus, a druga była przodkiem naszej Drogi Mlecznej. Wczesna Droga Mleczna była około 4 razy masywniejsza niż galaktyka karłowata i składała się z młodszych gwiazd o wyższej metaliczności.
Około 10 miliardów lat temu doszło do gwałtownej kolizji między Gaia-Enceladus a wczesną Drogą Mleczną. To wydarzenie spowodowało chaotyczny ruch niektórych gwiazd z krasnoludzkiej galaktyki, a niektóre z większej Drogi Mlecznej, i ostatecznie utworzyły halo. Potem nastąpił długi okres chaotycznych wybuchów formacji gwiezdnej, aż do momentu ustabilizowania się około 6 miliardów lat temu. Następnie gaz osadził się w dysku galaktyki i dał nam coś, co nazywamy cienkim dyskiem.
„Do tej pory wszystkie kosmologiczne prognozy i obserwacje odległych galaktyk spiralnych podobne do Drogi Mlecznej wskazują, że ta gwałtowna faza łączenia mniejszych struktur była bardzo częsta”, wyjaśnia Matteo Monelli, badacz z MKOl i współautor artykułu . „Teraz udało nam się zidentyfikować specyfikę tego procesu w naszej Galaktyce, odsłaniając pierwsze etapy naszej kosmicznej historii z niespotykanymi szczegółami.”
Więcej:
- Informacja prasowa: ujawniono wczesne dni Drogi Mlecznej
- Artykuł badawczy: Odkrywanie narodzin Drogi Mlecznej poprzez dokładne czasy gwiezdne za pomocą Gai
- Misja Gaia ESA
