I noen tid har astronomer visst at kollisjoner eller sammenslåinger mellom galakser er en integrert del av den kosmiske evolusjonen. I tillegg til å få galakser til å vokse, utløser disse sammenslåingene også nye runder med stjernedannelse når frisk gass og støv sprøytes inn i galaksen. I fremtiden anslår astronomer at Melkeveisegalaksen vil slå seg sammen med Andromedagalaksen, i tillegg til de små og store magelliske skyene i mellomtiden.
I følge nye resultater fra forskere ved Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics (CCA) i New York City, er resultatene av vår eventuelle fusjon med Magellanic Clouds allerede kjent. I følge resultatene som ble presentert på det 235. møtet i American Astronomical Society denne uken, kan stjerner som dannes i utkanten av galaksen, være et resultat av at disse dverggalaksenes smeltet sammen med vår egen.
I løpet av presentasjonen, som fant sted onsdag (8. januar) i Honolulu, forklarte forskerteamet hvordan data fra ESAs Gaia observatorium avslørte eksistensen av en ung stjerneklynge i utkanten av Melkeveiens glorie. Denne klyngen har blitt utnevnt til Price-Whelan 1 til ære for teamleder Adrian M. Price-Whelan (en stipendiat ved CCA).
Enda mer overraskende var det faktum at spektraer hentet fra klyngen indikerte at de sannsynligvis dannet seg fra strømmen av gass som stammet fra en av armene til Stor Magellanic Cloud. Funnet antyder at denne strømmen av gass som strekker seg fra galaksene, kjent som Leading Arm II, er betydelig nærmere Melkeveien enn tidligere antatt (og også nærmere kollisjonen med den).
For å være sikker, er det vanskelig å identifisere stjerneklynger i vår galakse siden stjerner kan se ut til å være gruppert på himmelen, men er adskilt med store avstander i virkeligheten. I tillegg kan stjerner sees i nærheten av hverandre på et tidspunkt, men befinner seg i forskjellige retninger. Å bestemme hvilke stjerner som er gruppert sammen krever nøyaktige målinger av posisjonene stjerner over tid (også astronomi).
Dette er formålet med Gaia misjon, som har samlet inn data om posisjoner, avstander og riktige bevegelser for rundt 1,7 milliarder himmelobjekter siden 2013. Ved å bruke det siste datasettet som ble gitt ut av oppdraget, søkte Price-Whelan og hans kolleger etter bevis for veldig blå unge stjerner som hadde klumper som beveget seg med seg. Etter å ha identifisert flere, krysset-matchet de dem for å eliminere kjente klynger.
Til slutt var det bare en igjen: en relativt ung stjerneklynge som er rundt 117 millioner år gammel og ligger i utkanten av Melkeveien. Som Price-Whelan forklarte:
"Dette er en tunge klynge av stjerner - mindre enn noen få tusen totalt - men det har store implikasjoner utover sitt lokale område på Melkeveien ... Det er virkelig, virkelig langt borte. Det er lenger enn noen kjente unge stjerner på Melkeveien, som vanligvis er på disken. Så med en gang var jeg, 'Holy smoke, what is this?' ”
Klyngens posisjon plasserer den i Melkeveiens “glorie”, den ytre regionen av galaksen vår som ligger utenfor spiralarmene. Mens den inneholder størstedelen av vår galakas masse, er den også mye mørkere enn spiralarmene der flertallet av Melkeveiens stjerner befinner seg. I denne regionen ligger også en elv av gass kjent som "Magellanic Stream", som danner den ytterste kanten av SMC og LMC og når mot Melkeveien.
Denne strømmen er metallfattig, i motsetning til skyer med gass som finnes i ytre rekkevidden av Melkeveien. Dette tillot David Nidever, adjunkt ved Montana State University og en medforfatter av studien, å fastslå at den nyvunne stjerneklyngen hadde ekstragalaktisk opprinnelse. Ved å foreta en analyse av metallinnholdet i de 27 lyseste stjernene i klyngen, fant han ut at metallisiteten deres var lik den for Magellanic Stream.
Basert på disse funnene konkluderte teamet med at klyngen som ble dannet som gass fra den magellanske strømmen, gikk gjennom Melkeveiens glorie. Kombinert med tyngdekraften fra vår galakse, passerte det gjennom glorie en dragkraft som komprimerte gassen til det punktet at den kollapset for å danne nye stjerner. Over tid beveget stjernene seg foran gasstrømmen og ble med på ytre Melkevei.
Studiet av denne klyngen kan ha betydelige konsekvenser for vår forståelse av galakens utvikling. For eksempel har astronomer ikke vært i stand til effektivt å begrense avstanden mellom den magellanske strømmen og galaksen vår før nå. Men takket være oppdagelsen av denne nye stjerneklyngen, spår Price-Whelan og kollegene at kanten av den Magellaniske strømmen er 90 000 lysår unna Melkeveien.
Det er omtrent halvparten av avstanden som tidligere var spådd. I tillegg kunne oppdagelsen av klynger i utkanten av Melkeveien også avsløre om de magellanske skyene kolliderte med galaksen vår i det siste. Dette er den tilsynelatende tendensen når det gjelder fusjoner: de to himmelobjektene kolliderer ikke mot hverandre, men svinger forbi hverandre og bytter materiale, og til slutt samles sammen for å danne et enkelt objekt.
Som Nidever antydet, leder teamets funn også astronomer til å avgrense teoriene om når den store magellanske skyen skal fusjonere med galaksen vår:
"Hvis den magellanske strømmen er nærmere, spesielt den ledende armen nærmest vår galakse, vil den sannsynligvis bli innlemmet i Melkeveien raskere enn den nåværende modellen forutsier. Etter hvert vil den gassen bli til nye stjerner på Melkeveiens disk. Akkurat nå bruker galaksen vår gass raskere enn den fylles på. Denne ekstra gassen som kommer inn vil hjelpe oss å fylle på reservoaret og sørge for at galaksen vår fortsetter å trives og danne nye stjerner. ”
Denne studien er den siste i en serie som ble gjort mulig av Gaia misjon, som kollektivt fremmer vår forståelse av hvordan galaksen vår utviklet seg og vil fortsette å gjøre det i fremtiden. Opprinnelig planlagt å avslutte innen 2018, the Gaia oppdraget er utvidet og vil forbli i drift til 2022 (med sperring av ytterligere utvidelser).
Neste utgivelse av Gaia arkivdata (EDR3) vil finne sted i to deler, hvor den første ble utgitt i tredje kvartal 2020 og den andre i løpet av siste halvdel av 2021. Oppdagelsen av Price-Whelan 1 og teamets påfølgende spektroskopiske analyse av stjernene var både emnet for papirer som ble publisert i The Astrophysical Journal henholdsvis 5. desember og 16. desember.
