Astronomer har visst en stund at Melkeveien og Andromeda-galaksene vil kollidere på en fremtidig dato. Den beste gjetningen for dette møtet har vært omtrent 3,75 milliarder år fra nå. Men nå bringer en ny studie basert på Data Release 2 fra ESAs Gaia-oppdrag en viss klarhet i denne fremtidige kollisjonen.
Det generelle kollisjonsbildet er mer enn bare Melkeveien og Andromeda (M31). De to galakser er en del av en gruppe galakser kalt den lokale gruppen, og den lokale gruppen har et tredje stort medlem, Triangulum Galaxy (M33). Selv om den lokale gruppen inneholder andre galakser, er det de nevnte tre som utgjør størstedelen av massen. Av de tre er Andromeda den mest massive, Melkeveien er den nest mest massive, og Triangulum er den tredje.
The Local Group består av mer enn 54 forskjellige galakser, selv om de fleste av dem er dverggalakser, gravitasjonsmessig knyttet til de tre store. Gravitasjonssenteret til gruppen er et sted mellom Melkeveien og Andromeda.
Selv om det er spådd en kollisjon i noen tid nå, er det fortsatt mye usikkerhet. Hubble-romteleskopet og andre bakkebaserte ‘omfang som Very Long Baseline Array (VLBA) har gitt observasjonsbevis for denne kollisjonen. Med de dataene har astronomer kunnet lære litt om hvordan banene til Andromeda og Triangulum har endret seg over tid.
Andromeda og Triangulum er begge spiralgalakser, som Melkeveien, og de ligger et sted mellom 2,5 og 3 millioner lysår unna oss. De er også nær nok til å potensielt være i samspill med tyngdekraften, noe som gjør narr av kollisjonsforutsigelsene.
Det er her ESAs Gaia-oppdrag kommer inn.
“Vi trengte å utforske galaksenes bevegelser i 3D for å avdekke hvordan de har vokst og utviklet seg, og hva som skaper og påvirker deres funksjoner og oppførsel.“
Studier hovedforfatter Roeland van der Marel, Space Telescope Science Institute (STScI) Baltimore, USA.
“Vi trengte å utforske galaksenes bevegelser i 3D for å avdekke hvordan de har vokst og utviklet seg, og hva som skaper og påvirker deres funksjoner og oppførsel,Sier hovedforfatter Roeland van der Marel ved Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, USA. “Vi var i stand til å gjøre dette ved å bruke den andre pakken med høykvalitetsdata utgitt av Gaia.“
Gaia-oppdraget lager et 3D-kart over Melkeveis galaksen, og det gjør også det samme for deler av den lokale gruppen. Mens ‘omfang som Hubble gir oss skarpe synspunkter på de andre medlemmene i den lokale gruppen, gir de oss ikke de nøyaktige målingene av posisjoner og bevegelser til individuelle stjerner. Det er Gaias oppdrag.
“Vi kjemmet gjennom Gaia-dataene for å identifisere tusenvis av individuelle stjerner i begge galakser, og studerte hvordan disse stjernene beveget seg innenfor sine galaktiske hjem,”Legger medforfatter Mark Fardal, også til STScI. "Mens Gaia først og fremst tar sikte på å studere Melkeveien, er den kraftig nok til å oppdage spesielt massive og lyse stjerner i nærliggende stjernedannende regioner - selv i galakser utenfor vår egen.“
Tidligere, da astronomer brukte Hubble og andre observatorier for å studere bevegelsene til Local Groups tre største medlemmer, fant de to muligheter. Enten er Triangulum-galaksen på en utrolig lang bane på seks milliarder år rundt Andromeda, men har allerede falt i den tidligere, eller den er for tiden på sitt aller første høst. Hvert scenario reflekterer en annen banevei, og dermed en annen formasjonshistorie og fremtid for hver galakse.
Men nå har Gaia gitt astronomer mye mer data å jobbe med. Ikke bare avslører det hvordan galaksene beveger seg gjennom verdensrommet, det viser spinnhastigheten. Disse spinnhastighetsdataene har lenge vært ettertraktet, helt siden astronomer begynte å studere galaksedannelse og evolusjon for hundre år siden, og Gaia endelig har levert.
“Det tok et observatorium så avansert som Gaia for endelig å gjøre det.“
Roeland van der Marel, STScI.
“Det tok et observatorium så avansert som Gaia for endelig å gjøre det,Sier Roeland. “For første gang har vi målt hvordan M31 og M33 roterer på himmelen. Astronomer pleide å se galakser som grupperte verdener som umulig kunne være separate ‘øyer’, men vi vet nå ellers. Det har tatt 100 år og Gaia til slutt måle den sanne, ørsmå rotasjonshastigheten til vår nærmeste store galaktiske nabo, M31. Dette vil hjelpe oss å forstå mer om galaksenes natur.“
Forskerne bak studien kombinerte eksisterende data med de nye dataene fra Gaia Release 2 for å skape et mer nøyaktig bilde av hvordan Andromeda og Triangulum beveger seg gjennom verdensrommet. De var i stand til å projisere dette inn i fortiden og i fremtiden i milliarder av år.
“Hastighetene vi fant viser at M33 ikke kan være på en lang bane rundt M31, sier medforfatter Ekta Patel ved University of Arizona, USA. “Modellene våre antyder enstemmig at M33 må være på sitt første innfall i M31.“
Studien avslørte også mer av hva som er i vente for Melkeveien og Andromeda. I stedet for en kollisjon (som mer nøyaktig kalles et tidevannsinteraksjon siden det aldri var sannsynlig at noen stjerner eller planeter skulle kollidere), kommer det til å bli mer et blikk. Og i stedet for å finne sted om cirka 3,75 milliarder år, vil det være om cirka 4,5 milliarder år. Puh!
“Dette funnet er avgjørende for vår forståelse av hvordan galakser utvikler seg og samhandler. ”
Timo Prusti, ESA Gaia-prosjektforsker
Det nye papiret, og de nye dataene fra Gaia, kaster også litt lys over hvordan galakser som Andromeda og Triangulum dannes og utvikler seg.
“Dette funnet er avgjørende for vår forståelse av hvordan galakser utvikler seg og samhandler, ” sier Timo Prusti, ESA Gaia-prosjektforsker. “Vi ser uvanlige funksjoner i både M31 og M33, som skjevde bekker og haler av bensin og stjerner. Hvis galaksene ikke har kommet sammen før, kan ikke disse ha blitt skapt av kreftene som føltes under en sammenslåing. Kanskje dannet de seg via interaksjoner med andre galakser, eller ved gassdynamikk i selve galaksene.
Kilder:
- Forskningsoppgave: Først Gaia Dynamikk i Andromeda-systemet: DR2 ordentlige bevegelser, baner og rotasjon av M31 og M33
- ESAs pressemelding: GAIA klokker ny hastighet for melkevei-Andromeda kollisjon
- ESAs GAIA-oppdrag
