I de meget tidlige dage af vores univers, for lidt over 13 milliarder år siden, var der meget lidt struktur. Der var stjerner, og de formede sig hurtigt og sparkede i gang det, der er kendt som Stelliferous Era. Men de enorme, majestætiske galakser, som vi ser i dag, inklusive vores Mælkevejsgalakse, var endnu ikke dannet.
De første galakser, der blev dannet, var dværggalakser, og med tiden fusionerede de sig sammen for at opbygge de typer spiralgalakser, som vi ser i dag. Astronomer ved, at det er, hvad der skete, men den nøjagtige tidslinje for Mælkevejen har været uklar. Nu har en ny undersøgelse offentliggjort i Nature Astronomy afsløret nogle af detaljerne i dannelsen af vores hjemmegalakse.
Den nye undersøgelse med titlen "Afdække fødselen af Mælkevejen gennem nøjagtige stjernetider med Gaia" er baseret på data fra ESAs Gaia-rumfartøj. Gaias mission er at kortlægge stjernerne i Mælkevejen. Det vil ikke kortlægge dem alle, men det vil nøjagtigt måle positionen og bevægelsen for kun en procent af galaksen's 100 milliarder stjerner. Denne prøve afslører et samlet billede af galaksen.
Stjernens bevægelse overføres til den stjerne på tidspunktet for dens dannelse. Gaia opretter et 3D-kort over Mælkevejen ved at måle denne bevægelse. I det væsentlige tillader dette kort astronomer at se tilbage i tiden ved at spore stjernens bevægelse bagud. Derfor er Gaia-dataene et så stærkt værktøj til at forstå Mælkevejenes historie.
Et team af astronomer fra Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) brugte disse data til at undersøge Mælkevejenes historie og finde ud af, hvordan det så ud i fortiden. Den største forfatter til artiklen er Carme Gallart, en forsker ved IAC. I en pressemeddelelse sagde Gallart: ”Vi har analyseret og sammenlignet med teoretiske modeller fordelingen af farver og størrelser (lysstyrker) af stjernerne i Mælkevejen og opdelt dem i flere komponenter; den såkaldte stjernehælo (en sfærisk struktur, der omgiver spiralgalakser) og den tykke skive (stjerner, der danner disken i vores Galaxy, men besætter et bestemt højdeområde). ”
Astronomer har studeret Mælkevejens galaktiske glorie og fundet to forskellige populationer af stjerner der. En af disse befolkninger domineres af blå stjerner. Disse stjerners bevægelse fortalte astronomer, at de er resterne af en dværggalakse, der fusionerede med Mælkevejen. Den gamle dværg galakse hedder Gaia-Enceladus. Den anden befolkning i glorie består af røde stjerner. Historien med disse stjerner og tidslinjen for fusionen mellem Mælkevejen / Gaia-Enceladus blev aldrig godt forstået.
Takket være Gaia-missionen og disse astronomers arbejde, får vi nu en bedre forståelse af fusionen.
"Analyse af dataene fra Gaia har gjort det muligt for os at få fordelingen af stjernernes aldre i begge komponenter og har vist, at de to er dannet af lige så gamle stjerner, som er ældre end dem på den tykke disk," siger IAC-forsker og medforfatter Chris Brook.
Men det rejser et andet spørgsmål: Hvis begge populationer af stjerner er i samme alder, hvordan er de forskellige? Oftest koger det ned til deres metallicitet.
”Det sidste stykke af puslespillet blev givet af mængden af” metaller ”(elementer, der ikke er brint eller helium) i stjernerne på den ene eller den anden komponent,” forklarede Tomás Ruiz Lara, en IAC-forsker og medforfatter. "Stjernerne i den blå komponent har en mindre mængde metaller end dem i den røde komponent."
Disse fund, med tilføjelsen af forudsigelser om simuleringer, der også analyseres i artiklen, har gjort det muligt for forskerne at færdiggøre historien om dannelsen af Mælkevejen.
Resultaterne af dette arbejde fortæller en historie om stjernedannelse og galaktisk fusion og vækst, der resulterer i nutidens Mælkevej.
Denne historie starter for 13 milliarder år siden, flere hundrede millioner år efter Big Bang, da stjerner dannede sig i to separate systemer. Den ene var Gaia-Enceladus-dværg galaksen, og den anden var efterkommere af vores Mælkevej. Den tidlige mælkevej var omkring 4 gange mere massiv end dværggalaksen og bestod af yngre, højere metallicitetsstjerner.
For omkring 10 milliarder år siden var der en voldelig kollision mellem Gaia-Enceladus og den tidlige Mælkevej. Denne begivenhed satte nogle stjerner fra dværg galaksen og nogle fra den større Mælkevej til kaotisk bevægelse, og til sidst dannede de haloen. Så var der en lang periode med kaotiske udbrud af stjernedannelse, indtil tingene lagde sig ned for omkring 6 milliarder år siden. Derefter satte gassen sig ned i galaksens skive og gav os, hvad vi kalder den tynde skive.
”Indtil nu viser alle de kosmologiske forudsigelser og observationer af fjerne spiralgalakser, der svarer til Mælkevejen, at denne voldelige fase af fusion mellem mindre strukturer var meget hyppig,” forklarer Matteo Monelli, en forsker ved IAC og en medforfatter til artiklen . ”Nu har vi været i stand til at identificere processens specificitet i vores egen Galaxy, og afsløre de første faser i vores kosmiske historie med hidtil uset detalje.”
Mere:
- Pressemeddelelse: De første dage af Mælkevejen afsløret
- Forskningsartikel: Afdække fødsel af Mælkevejen gennem nøjagtige stjernetider med Gaia
- ESAs Gaia Mission
