I de første dagene av vårt univers, for litt over 13 milliarder år siden, var det veldig lite struktur. Det var stjerner, og de dannet seg raskt og sparket i gang det som er kjent som Stelliferous Era. Men de enorme, majestetiske galaksene som vi ser i dag, inkludert Melkeveis galaksen, hadde ikke dannet seg ennå.
De første galaksene som ble dannet var dverggalakser, og over tid slo de seg sammen for å bygge de typer spiralgalakser som vi ser i dag. Astronomer vet at det var det som skjedde, men den nøyaktige tidslinjen for Melkeveien har vært uklar. Nå har en ny studie publisert i Nature Astronomy avslørt noe av detaljene i dannelsen av vår hjemmegalakse.
Den nye studien, med tittelen “Avdekke fødselen av Melkeveien gjennom nøyaktige stjernetider med Gaia” er basert på data fra ESAs Gaia-romfartøy. Gaias oppgave er å kartlegge stjernene i Melkeveien. Den vil ikke kartlegge dem alle, men den vil måle posisjonen og bevegelsen til bare én prosent av galakas 100 milliarder stjerner. Den prøven avslører et helhetsbilde av galaksen.
En stjerners bevegelse blir gitt til den stjernen på tidspunktet for dens dannelse. Gaia lager et 3D-kart over Melkeveien ved å måle denne bevegelsen. I hovedsak lar kartet astronomer se tilbake i tid ved å spore stjernens bevegelse bakover. Derfor er Gaia-dataene et så kraftig verktøy for å forstå Melkeveiens historie.
Et team av astronomer fra Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) brukte disse dataene til å undersøke Melkeveiens historie og finne ut hvordan det så ut i det siste. Hovedforfatteren av artikkelen er Carme Gallart, forsker ved IAC. I en pressemelding sa Gallart: “Vi har analysert, og sammenlignet med teoretiske modeller, fordelingen av farger og størrelser (lysstyrker) av stjernene i Melkeveien, og delt dem opp i flere komponenter; den såkalte stjernen glorie (en sfærisk struktur som omgir spiralgalakser) og den tykke skiven (stjerner som danner skiven til vår galakse, men som opptar et visst høydeareal.) ”
Astronomer har studert Melkeveiens galaktiske glorie og funnet to distinkte stjerner av stjerner der. En av disse populasjonene er dominert av blå stjerner. Bevegelsen til disse stjernene fortalte astronomer at de er restene av en dverggalakse som fusjonerte med Melkeveien. Den gamle dverggalaksen heter Gaia-Enceladus. Den andre befolkningen i glorie består av røde stjerner. Historien til disse stjernene og tidslinjen for sammenslåingen av Melkeveien / Gaia-Enceladus ble aldri godt forstått.
Takket være Gaia-oppdraget og arbeidet med disse astronomene, får vi nå en bedre forståelse av fusjonen.
"Å analysere dataene fra Gaia har gjort det mulig for oss å oppnå fordelingen av stjernenes aldre i begge komponentene og har vist at de to er dannet av like gamle stjerner, som er eldre enn på tykk skive," sier IAC-forsker og medforfatter Chris Brook.
Men det stiller et annet spørsmål: Hvis begge populasjoner av stjerner er på samme alder, hvordan er de forskjellige? Det meste koker ned til metallisiteten deres.
"Det siste stykket av puslespillet ble gitt av mengden" metaller "(elementer som ikke er hydrogen eller helium) i stjernene til den ene eller den andre komponenten," forklarte Tomás Ruiz Lara, en IAC-forsker og medforfatter. "Stjernene i den blå komponenten har en mindre mengde metaller enn de av den røde komponenten."
Disse funnene, med tillegg av prediksjoner om simuleringer som også er analysert i artikkelen, har gjort det mulig for forskerne å fullføre historien om dannelsen av Melkeveien.
Resultatene fra dette arbeidet forteller en historie om stjernedannelse og galaktisk sammenslåing og vekst som resulterer i dagens Melkevei.
Denne historien starter for 13 milliarder år siden, flere hundre millioner år etter Big Bang, da stjerner ble dannet i to separate systemer. Den ene var dverggalaksen Gaia-Enceladus, og den andre var avkommet til Melkeveien vår. Den tidlige melkeveien var omtrent fire ganger mer massiv enn dverggalaksen, og var sammensatt av yngre, høyere metallisitetsstjerner.
For rundt 10 milliarder år siden var det en voldelig kollisjon mellom Gaia-Enceladus og den tidlige Melkeveien. Den hendelsen satte noen stjerner fra dverggalaksen og noen fra den større Melkeveien til kaotisk bevegelse, og til slutt dannet de glorie. Så var det en lang periode med kaotiske utbrudd av stjernedannelse, inntil ting slo seg ned for omtrent 6 milliarder år siden. Deretter satte gassen seg inn i galaksens plate, og ga oss det vi kaller den tynne skiven.
"Til nå har alle de kosmologiske forutsigelsene og observasjonene av fjerne spiralgalakser som ligner på Melkeveien, indikert at denne voldelige fasen med sammenslåing mellom mindre strukturer var veldig hyppig," forklarer Matteo Monelli, forsker ved IAC og en medforfatter av artikkelen. . "Nå har vi vært i stand til å identifisere prosessens egenart i vår egen Galaxy, og avsløre de første stadiene i vår kosmiske historie med enestående detaljer."
Mer:
- Pressemelding: De første dagene av Melkeveien avslørt
- Forskningsartikkel: Avdekke fødselen av Melkeveien gjennom nøyaktige stjernealder med Gaia
- ESAs Gaia Mission
