I nogen tid har astronomer vidst, at kollisioner eller fusioner mellem galakser er en integreret del af den kosmiske udvikling. Ud over at få galakser til at vokse udløser disse fusioner også nye runder med dannelse af stjerne, når frisk gas og støv sprøjtes ind i galaksen. I fremtiden estimerer astronomer, at Mælkevejsgalaksen vil smelte sammen med Andromeda-galaksen samt de små og store magellanske skyer i mellemtiden.
Ifølge nye resultater, der er opnået af forskere ved Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics (CCA) i New York, mærkes allerede resultaterne af vores eventuelle fusion med Magellanic Clouds. Ifølge resultater præsenteret på det 235. møde i American Astronomical Society denne uge, kunne stjerner, der dannes i udkanten af vores galakse, være resultatet af disse dværg galakser, der smelter sammen med vores egne.
I løbet af præsentationen, der fandt sted onsdag (8. januar) i Honolulu, forklarede forskerteamet, hvordan data fra ESA's Gaia observatorium afslørede eksistensen af en ung stjerneklynge i udkanten af Mælkevejens glorie. Denne klynge er blevet udpeget Price-Whelan 1 til ære for teamlederen Adrian M. Price-Whelan (en forskningsstipendiat med CCA).
Endnu mere overraskende var det faktum, at spektre opnået fra klyngen tydede på, at de sandsynligvis dannede sig fra strømmen af gas, der stammede fra en af armene fra den store magellanske sky. Opdagelsen antyder, at denne gasstrøm, der strækker sig fra galakserne, kendt som Leading Arm II, er betydeligt tættere på Mælkevejen end tidligere antaget (og også tættere på at kollidere med den).
For at være sikker, er det vanskeligt at identificere stjerne klynger i vores galakse, da stjerner kan synes at være klynger i himlen, men adskilles af store afstande i virkeligheden. Derudover kan stjerner ses i nærheden af hinanden på et tidspunkt, men befinder sig derefter bevæge sig i forskellige retninger. At bestemme, hvilke stjerner der er samlet i grupper kræver nøjagtige målinger af positionerne stjerner over tid (alias astrometri).
Dette er formålet med Gaia mission, der har indsamlet data om positioner, afstande og ordentlig bevægelse af omkring 1,7 milliarder himmelobjekter siden 2013. Ved hjælp af det nyeste datasæt, der blev frigivet af missionen, søgte Price-Whelan og hans kolleger efter bevis for meget blå unge stjerner der havde klumper bevæger sig med dem. Efter at have identificeret flere, krydsede de dem med hinanden for at fjerne kendte klynger.
I sidste ende var der kun en tilbage: en relativt ung stjerne-klynge, der er omkring 117 millioner år gammel og beliggende i den fjerne udkant af Mælkevejen. Som Price-Whelan forklarede:
”Dette er en grusom klynge af stjerner - mindre end et par tusinde i alt - men det har store konsekvenser ud over sit lokale område af Mælkevejen ... Det er virkelig, virkelig langt væk. Det er længere end nogen kendte unge stjerner på Mælkevejen, som typisk findes på disken. Så med det samme var jeg, 'Hellige ryger, hvad er dette?' ”
Klyngens position placerer den i Mælkevejens “glorie”, den ydre region af vores galakse beliggende uden for spiralarmene. Mens den indeholder størstedelen af vores galakas masse, er den også meget mørkere end spiralarmene, hvor størstedelen af Mælkevejens stjerner er placeret. Ligger også i denne region er en gasflod kendt som "Magellanic Stream", der danner den yderste kant af SMC og LMC og når mod Mælkevejen.
Denne strøm er metalfattig, i modsætning til skyer af gas, der findes i de ydre rækker af Mælkevejen. Dette gjorde det muligt for David Nidever, en adjunkt ved Montana State University og en medforfatter af undersøgelsen, at bestemme, at den nyvundne stjerne-klynge var ekstragalaktisk af oprindelse. Ved at foretage en analyse af metalindholdet i de 27 lyseste stjerner i klyngen fandt han, at deres metallicitet svarede til den Magellaniske strøm.
Baseret på disse fund konkluderede teamet, at klyngen, der dannedes som gas fra den magellanske strøm, passerede gennem Mælkevejens glorie. Kombineret med tyngdekraften i vores galakse skabte det gennem en glorie en trækkraft, der komprimerede gassen til det punkt, at den kollapsede og dannede nye stjerner. Over tid bevægede stjerner sig foran gasstrømmen og sluttede sig til den ydre Mælkevej.
Undersøgelsen af denne klynge kan have betydelige konsekvenser for vores forståelse af vores galakas udvikling. For eksempel har astronomer ikke været i stand til effektivt at begrænse afstanden mellem den magellanske strøm og vores galakse indtil nu. Men takket være opdagelsen af denne nye stjerne klynge, forudsiger Price-Whelan og hans kolleger, at kanten af den Magellaniske strøm er 90.000 lysår væk fra Mælkevejen.
Det er omtrent halvdelen af den afstand, der tidligere var forudsagt. Derudover kunne opdagelsen af klynger i udkanten af Mælkevejen også afsløre, om de magellanske skyer kolliderede med vores galakse i fortiden. Dette er den tilsyneladende tendens, når det drejer sig om fusioner: de to himmelobjekter kolliderer ikke med hinanden, men svinger forbi hinanden og udveksler materiale og til sidst samles for at danne et enkelt objekt.
Som Nidever antydede, fører holdets fund også astronomer til at forfine deres teorier om, hvornår den store magellanske sky skal smelte sammen med vores galakse:
”Hvis den magellanske strøm er nærmere, især den førende arm, der er tættest på vores galakse, vil den sandsynligvis blive inkorporeret i Mælkevejen før, end den nuværende model forudsiger. Til sidst vil denne gas blive nye stjerner på Mælkevejens disk. Lige nu bruger vores galakse gas hurtigere end den bliver genopfyldt. Denne ekstra gas, der kommer ind, hjælper os med at genopfylde reservoiret og sørge for, at vores galakse fortsætter med at trives og danne nye stjerner. ”
Denne undersøgelse er den seneste i en serie, der blev gjort muligt af Gaia mission, som kollektivt fremmer vores forståelse af, hvordan vores galakse udviklede sig og vil fortsætte med at gøre det i fremtiden. Oprindeligt planlagt at afslutte i 2018, Gaia missionen er blevet udvidet og vil forblive i drift indtil 2022 (med undtagelse af yderligere udvidelser).
Den næste udgivelse af Gaia arkivdata (EDR3) vil finde sted i to dele, hvor den første frigives i tredje kvartal af 2020 og den anden i løbet af sidste halvdel af 2021. Opdagelsen af Price-Whelan 1 og holdets efterfølgende spektroskopiske analyse af stjernerne var både emnet for papirer, der blev offentliggjort i The Astrophysical Journal henholdsvis den 5. og 16. december.
