Siden fødselen av moderne astronomi har forskere forsøkt å bestemme hele omfanget av Melkeveis galaksen og lære mer om dens struktur, dannelse og evolusjon. I følge gjeldende teorier antas det at Melkeveien ble dannet like etter Big Bang (for omtrent 13,51 milliarder år siden). Dette var et resultat av at de første stjernene og stjerneklyngene kom sammen, samt akkresjon av gass direkte fra den galaktiske glorie.
Siden den gang antas at flere galakser har slått seg sammen med Melkeveien, som utløste dannelsen av nye stjerner. Men i følge en ny studie fra et team med japanske forskere, har galaksen vår hatt en mer turbulent historie enn tidligere antatt. I følge funnene deres, opplevde Melkeveien en sovende æra mellom to perioder med stjernedannelse som varte i milliarder av år, og som faktisk døde før de kom tilbake til livet igjen.
Studien deres, med tittelen “Dannelsen av stjerner i solenergi i to generasjoner atskilt med 5 milliarder år”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Natur. Studien ble utført av Masafumi Noguchi, en astronom fra Astronomical Institute ved Tohoku University, Japan. Ved å bruke en ny idé kjent som "kaldstrømningsakskresjon", beregnet Noguchi utviklingen av Melkeveien over en periode på 10 milliarder år.
Denne ideen om akkresjon av kald gass ble først foreslått av Avishai Dekel - Andre Aisenstadt styreleder for teoretisk fysikk ved Det hebraiske universitetet i Jerusalem - og hans kolleger for å forklare hvordan galakser anskaffer gass fra det omkringliggende rommet under dannelsen. Begrepet to-trinns dannelse har også blitt antydet tidligere av Yuval Birnboim - en foreleser ved Det hebraiske universitetet - og kolleger for å redegjøre for dannelsen av mer massive galakser i vårt univers.
Etter å ha konstruert en modell av Melkeveien ved å bruke komposisjonsdata for stjernene, konkluderte Noguchi imidlertid at vår egen galakse også opplevde to stadier av stjernedannelse. I følge studien hans kan Melkeveiens historie skjelnes ved å se på de grunnleggende komposisjonene til stjernene, som er et resultat av sammensetningen av gassen de dannes fra.
Når man ser på stjernene i Solar-området, har mange astronomiske undersøkelser bemerket at det er to grupper som har forskjellige kjemiske sammensetninger. Den ene er rik på elementer som oksygen, magnesium og silisium (alfa-elementer), mens den andre er rik på jern. Årsaken til denne dikotomien har vært et mangeårig mysterium, men Noguchis modell gir et mulig svar.
I følge denne modellen begynte Melkeveien da kalde gasstrømmer ble tiltrådt i galaksen og førte til dannelsen av den første generasjonen stjerner. Denne gassen inneholdt alfa-elementer som et resultat av kortvarige supernovaer av type II - der en stjerne gjennomgår kjernekollaps på slutten av sin livssyklus og deretter eksploderer - og frigjør disse elementene i det intergalaktiske mediet. Dette førte til at den første generasjonen stjerner var rike på alfa-elementer.
Da, for rundt 7 milliarder år siden, dukket det opp sjokkbølger som varmet gassen til høye temperaturer. Dette fikk den kalde gassen til å slutte å strømme inn i galaksen vår, noe som fikk stjernedannelsen til å opphøre. En periode på to milliarder år med sovende fortsatte i galaksen vår. I løpet av denne tiden injiserte jern i lang levetid type Ia - som forekommer i binære systemer der en hvit dverg gradvis sifoner materiale fra sin følgesvenn - jern i den intergalaktiske gassen og endret dens elementære sammensetning.
Over tid begynte den intergalaktiske gassen å avkjøle ved å avgi stråling og begynte å strømme tilbake i galaksen for 5 milliarder år siden. Dette førte til en andre generasjon stjernedannelse, som inkluderte vår sol, som var rik på jern. Selv om to-trinnsformasjonen tidligere har antydet for mye mer massive galakser, har Noguchi vært i stand til å bekrefte at det samme bildet gjelder vår egen Melkevei.
Dessuten har andre studier indikert at det samme kan være tilfelle for Melkeveiens nærmeste nabo, Andromeda Galaxy. Kort sagt, spår Noguchis modell at massive spiralgalakser opplever et gap i stjernedannelse, mens mindre galakser gjør stjerner kontinuerlig.
I fremtiden vil observasjoner fra eksisterende og neste generasjons teleskop sannsynligvis gi ytterligere bevis på dette fenomenet og fortelle oss mye mer om galaksdannelse. Fra dette vil astronomer også kunne konstruere stadig mer nøyaktige modeller av hvordan universet vårt utviklet seg over tid.
