Podobnie jak wiele innych galaktyk spiralnych we Wszechświecie, galaktyka Drogi Mlecznej składa się z dwóch struktur podobnych do dysku - cienkiego dysku i grubego dysku. Gruby dysk, który otacza cienki dysk, zawiera około 20% gwiazd Drogi Mlecznej i uważa się, że jest starszy z tej pary w oparciu o skład swoich gwiazd (które mają większą metaliczność) i jego bardziej opuchłą naturę.
Jednak w ostatnich badaniach zespół 38 naukowców kierowany przez naukowców z australijskiego Centrum Doskonałości ARC ds. Astrofizyki Wszystkich Nieb w Trójwymiarowości (ASTRO-3D) wykorzystał dane z emerytów Kepler misja pomiaru trzęsień ziemi na dysku Drogi Mlecznej. Na tej podstawie dokonali przeglądu oficjalnych szacunków dotyczących wieku grubego dysku Drogi Mlecznej, który, jak wyciągają wniosek, ma około 10 miliardów lat.
Badanie, które opisuje ich odkrycia - zatytułowane „Badanie K2-HERMES: wiek i metaliczność grubego dysku” - niedawno pojawiło się w Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society. Zespół badawczy był kierowany przez dr Sanjiba Sharmę z Sydney Institute for Astronomy i ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) i obejmował członków z wielu uniwersytetów i instytutów badawczych.
Aby określić wiek grubego dysku, dr Sharma i jego zespół zastosowali metodę znaną jako asterosejsmologia. Polega to na pomiarze oscylacji gwiazdy spowodowanych trzęsieniami gwiazd, w których skorupy gwiazd ulegają nagłym przesunięciom podobnym do trzęsień ziemi. Proces ten pozwala badaczom prowadzić „galaktykę-archeologię”, gdzie mogą spojrzeć wstecz w czasie na formację Drogi Mlecznej (ponad 13 miliardów lat temu).
Jak wyjaśnił Dennis Stello - profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii i współautor badania - pozwoliło to określić wewnętrzne struktury gwiazdy:
„Wstrząsy generują fale dźwiękowe wewnątrz gwiazd, które powodują, że dzwonią lub wibrują. Wytworzone częstotliwości mówią nam o wewnętrznych właściwościach gwiazd, w tym o ich wieku. To trochę jak identyfikacja skrzypiec jako Stradivariusa poprzez słuchanie dźwięku, jaki wydaje ”.
Należy zauważyć, że astronomowie nie są w stanie wykryć rzeczywistych „dźwięków” generowanych przez gwiazdy. Zamiast tego ruchy wewnątrz gwiazdy są mierzone na podstawie zmian jasności gwiazdy. Wcześniej astronomowie zauważyli, że obserwacje prowadzone przez Kepler misja nie była zgodna z modelami struktury Drogi Mlecznej - które przewidywały, że gruby dysk będzie zawierał więcej gwiazd o małej masie.
Do tej pory nie było jasne, czy ta rozbieżność wynikała z niedokładności w modelach galaktycznych, czy z powodu problemu z kryteriami wyboru gwiazd. Korzystanie z nowych danych z K2 misja, Sharma i jego koledzy odkryli, że była to pierwsza. Zasadniczo poprzednie modele galaktyczne zakładały, że gruby dysk został zaludniony przez gwiazdy o niskiej masie i niskiej metaliczności.
Jednak za pomocą K2 dr Sharma i jego zespół ustalili, że dane misji w celu przeprowadzenia nowej analizy spektroskopowej są nieprawidłowe, a skład chemiczny zastosowany w istniejących modelach jest nieprawidłowy, co prowadzi do niedokładnych szacunków ich wieku. Biorąc to pod uwagę, dr Sharma i jego zespół byli w stanie dostosować dane asterosejsmiczne do tego, co przewidywały modele galaktyczne. Jak wyjaśnił dr Sharma:
„To odkrycie wyjaśnia tajemnicę… Wcześniejsze dane o rozkładzie wieku gwiazd na dysku nie zgadzały się z modelami skonstruowanymi w celu jego opisania, ale nikt nie wiedział, gdzie leży błąd - w danych lub modelach. Teraz jesteśmy prawie pewni, że go znaleźliśmy ”.
Od momentu uruchomienia w 2009 r. Dane zgromadzone przez Kepler misja sugerowała, że na grubym dysku było o wiele więcej młodszych gwiazd, niż przewidywano w modelach. Chociaż nie została zaprojektowana przede wszystkim do przeprowadzania astroarcheologii, jej zdolność do mierzenia zmian jasności gwiazdy (rzekomo z powodu planetarnych przejść) jest odpowiednia do pomiaru trzęsień gwiazdy.
„Gwiazdy są po prostu kulistymi instrumentami pełnymi gazu, ale ich wibracje są niewielkie, dlatego musimy bardzo uważnie patrzeć” - powiedział Sharma. „Znakomite pomiary jasności wykonane przez Kepler były do tego idealne. Teleskop był tak czuły, że byłby w stanie wykryć przyciemnienie reflektora samochodowego, gdy przeszła przez niego pchła. ”
Ustalenia te pokazują, że nawet po awarii dwóch kół reakcyjnych w 2013 r. Kepler nadal był w stanie prowadzić cenne obserwacje w ramach tego K2 kampania. Wyniki tego badania są również silnym wskaźnikiem mocy analitycznej asterosejsmologii i jej zdolności do szacowania wieku gwiazd. Spodziewane są kolejne odkrycia, ponieważ naukowcy nadal wylewają dane uzyskane z misji, zanim zaprzestała działalności w listopadzie 2018 r.
Analiza tych danych zostanie połączona z nowymi informacjami zebranymi przez NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - KeplerDuchowy następca, który wystrzelił w kosmos zaledwie siedem miesięcy wcześniej Kepler na emeryturze. Informacje te jeszcze bardziej poprawią szacunki wieku dla jeszcze większej liczby gwiazd w dysku i pomogą astronomom dowiedzieć się więcej o tworzeniu i ewolucji Drogi Mlecznej.
