Som mange andre spiralgalakser i universet, består Melkeveisegalaksen av to disklignende strukturer - den tynne disken og den tykke disken. Den tykke disken, som omslutter den tynne disken, inneholder omtrent 20% av Melkeveiens stjerner og antas å være den eldste av paret basert på sammensetningen av stjernene (som har større metallisitet) og dens puffier karakter.
I en fersk undersøkelse brukte imidlertid et team med 38 forskere ledet av forskere fra Australias ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) data fra den nå pensjonerte Kepler oppdrag å måle stjerneskudd på Melkeveiens disk. Fra dette har de revidert de offisielle anslagene for alderen på Melkeveiens tykke skive, som de konkluderer med er rundt 10 milliarder år gammel.
Studien som beskriver funnene deres - med tittelen “The K2-HERMES Survey: age and metalicity of the thick plate” - dukket nylig opp i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society. Forskningsteamet ble ledet av Dr. Sanjib Sharma fra Sydney Institute for Astronomy og ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) og inkluderte medlemmer fra flere universiteter og forskningsinstitutter.
For å bestemme alderen på den tykke disken, benyttet Dr. Sharma og teamet hans en metode kjent som asteroseismologi. Dette består av å måle en stjerners svingninger forårsaket av stjerneskudd, der stjerneskorpene gjennomgår plutselige skift som ligner jordskjelv. Denne prosessen gjør det mulig for forskere å utføre "galaktisk arkeologi", der de kan se tilbake i tid til dannelsen av Melkeveien (for over 13 milliarder år siden).
Som Dennis Stello - en førsteamanuensis ved University of New South Wales og en medforfatter på studien - forklarte dette, dette tillot dem å bestemme en stjerners interne strukturer:
”Skjelvene genererer lydbølger inne i stjernene som får dem til å ringe eller vibrere. Frekvensene som produseres forteller oss ting om stjernenes indre egenskaper, inkludert deres alder. Det er litt som å identifisere en fiolin som en Stradivarius ved å lytte til lyden den lager. "
Det er viktig å merke seg at astronomer ikke er i stand til å oppdage faktiske "lyder" generert av stjerner. I stedet måles bevegelser i en stjerners indre basert på endringer i en stjerners lysstyrke. Tidligere hadde astronomer bemerket at observasjoner utført av Kepler oppdraget stemte ikke overens med modeller av Melkeveiens struktur - som spådde at den tykke disken ville inneholde flere stjerner med lav masse.
Inntil nå var det uklart om dette avviket skyldtes unøyaktigheter i de galaktiske modellene, eller på grunn av et problem i stjernenes valgkriterier. Bruke nye data fra K2 misjon, fant Sharma og kollegene at det var førstnevnte. I utgangspunktet antok tidligere galaktiske modeller at den tykke disken var befolket av stjerner med lav masse, lavmetallisitet.
Imidlertid bruker du K2 misjonsdata for å utføre en fersk spektroskopisk analyse, bestemte Dr. Sharma og hans team at den kjemiske sammensetningen som ble inkorporert i eksisterende modeller var feil, noe som førte til unøyaktige estimater for deres alder. Ved å ta hensyn til dette, var Dr. Sharma og teamet hans i stand til å bringe asteroseismiske data i samsvar med det galaktiske modeller spådde. Som Dr. Sharma forklarte:
"Dette funnet rydder opp et mysterium ... Tidligere data om aldersfordelingen på stjerner på platen stemte ikke overens med modellene konstruert for å beskrive den, men ingen visste hvor feilen lå - i dataene eller modellene. Nå er vi ganske sikre på at vi har funnet det. ”
Siden den ble lansert i 2009, ble dataene samlet inn av Kepler oppdrag antydet at det var mye flere yngre stjerner på den tykke disken enn modeller forutså. Selv om den ikke først og fremst var utviklet for å utføre astroarkaeologi, er dens evne til å måle endringer i en stjerners lysstyrke (tilsynelatende på grunn av planetoverganger) godt egnet til å måle stjerneskudd.
"Stjerner er bare sfæriske instrumenter fulle av gass, men vibrasjonene deres er små, så vi må se veldig nøye," sa Sharma. “De utsøkte lysstyrkenes målinger gjort av Kepler var ideelle for det. Teleskopet var så følsomt at det ville vært i stand til å oppdage dæmpingen av en billykt når en loppe gikk over det. ”
Disse funnene viser at selv etter at to av reaksjonshjulene sviktet i 2013, Kepler var fortsatt i stand til å foreta verdifulle observasjoner som en del av det K2 kampanje. Resultatene fra denne studien er også en sterk indikasjon på den analytiske kraften til asteroseismologi og dens evne til å estimere stjerners alder. Flere avsløringer forventes ettersom forskere fortsetter å strømme over data innhentet av oppdraget før det sluttet å operere i november 2018.
Analysen av disse dataene vil bli kombinert med ny informasjon samlet inn av NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) - Kepler'S åndelige etterfølger, som tok plass til syv måneder før Kepler pensjonert. Denne informasjonen vil forbedre aldersestimatene for enda flere stjerner på disken og hjelpe astronomer med å lære mer om dannelsen og utviklingen av Melkeveien.
