For os kan nattehimmelen se ud som en tilfældig sprængning af stjerner, men astronomer lærer, at stjerner i nogle regioner i vores galakse er klumpet sammen til funktioner, der ligner dem på Jorden - vandløb, bølger, buer og bjergkanter.
Tektonisk aktivitet skaber Jordens brede vifte af funktioner, men forskere er ikke nøjagtigt sikre på, hvad der skaber disse stjernernes efterligninger i Mælkevejen. Nu tester forskere for en skyldige, inklusive kræfter, der kommer uden for vores galakse. Den ægte mistænkte er dog måske bare selve Mælkevejen.
Forskere beskriver Mælkevejen som en spærret, spiral galakse - i det væsentlige formet som et solrige side-up-æg med en pinhjulfordeling af stjerner. Men i mindre skala gemmer der sig meget mere detaljer i denne galaktiske topografi.
Siden 2013 har en europæisk rumfartsmission, kaldet Gaia, kørt en folketælling om Mælkevejen med det mål at katalogisere mere end 1 milliard stjerner. Ved hjælp af nye data frigivet i april 2018 om de præcise målinger af stjernernes placering og bevægelser for yderligere 550 millioner objekter kan astronomer nu udforske galaksen med ny dimensionalitet.
Mens disse galaktiske udforskninger har afsløret nyt terræn, såsom rygge og buer, har forskere ikke været i stand til fuldt ud at forklare, hvordan stjernestrukturer dannes. Et team ledet af astronomer ved University of Sydney, Australien, besluttede at forsøge at genskabe i computermodeller nogle af de funktioner, de ser i stjernerne.
Forskerne fokuserede på en række på otte rygter i Mælkevejen, som er foldet op langs hinanden som en bjergkæde. Gaia-dataene viste, at kamme, der var klemt sammen i det midterste lag på Mælkevejenes disk, hver havde samlinger af unikke stjerner, der studte deres topmøder. Ved hjælp af data fra en anden mission, der analyserer sammensætningen af stjerner, bemærkede de, at alle stjernerne havde elementære sammensætninger, der lignede solens. Da elementær sammensætning kan antyde i stjernealderen, fortalte dette dem, at disse unge stjerner ikke var spredt så meget, som ældre stjerner var, hvilket hjælper med at forstå, hvordan ryggen dannede sig.
Teorier om, hvordan sådanne kamme og andre funktioner oprettes, falder i to kategorier: interne og eksterne. Nogle teorier foreslår, at indre galaksmekanismer er nøglen til dannelse af galaktisk geografi. For eksempel kan gravitationsinteraktioner frembringe resonante bølger, der skaber større klumper af stof fra mindre. Alternativt kan friktion mellem stjerner, gasser og støv i galaksen føre til oprettelsen af disse topografiske træk, ligesom tøj i en vaskemaskine bliver sammenfiltrede, når de bevæger sig forbi hinanden i rengøringsprocessen. Andre teorier foreslår, at nogle ydre træk bevæges gennem galaksen, ligesom en anden lille dværggalakse, og det er, hvad der krøllede stjernerne op. (For at forestille dig denne teori, kan du forestille dig at trække fødderne, mens du krydser et tæppe og får det til at folde op.)
Holdet brugte computersimuleringer af disse interne og eksterne processer for at se, om fordelingen af stjerner kunne genskabes under forskellige forhold. De fandt, at ryggen mere nøjagtigt stemte overens med dem, der blev oprettet i isolerede regioner gennem en intern proces kaldet faseblanding, hvor grupper af stjerner gradvist blandes, som rom og koks, der omrøres i en cocktail på grund af spiralarmens morfering over tid . Endvidere antydede tilstedeværelsen af unge stjerner, som ikke har haft så meget tid til at sprede sig som ældre stjerner, i rygterne, at en nærliggende styrke var kilden til funktionerne. I simuleringer af regioner, der var blevet ramt af gravitation af en forbipasserende galakse, viste resultaterne meget højere kamme end dem, der blev set på Mælkevejen.
Så højden af kamme "kan være en måde at skelne mellem interne og eksterne processer", sagde Shourya Khanna, astronom ved University of Sydney og hovedforfatter på det nye papir.
Der er dog stadig nogle begrænsninger. Forskerne har endnu ikke modelleret gas i deres simulering, hvilket kan have indflydelse på resultaterne. Forskning har fundet bevis for, at en nærliggende galakse engang passerede gennem Mælkevejen. Det kan være denne type ekstern interaktion, der har tendens til at skabe streamer af stjerner, mens de interne processer - ligesom faseblanding - er mere ansvarlige for kamme, antyder undersøgelsen. Med mange stjerner tilbage til kataloget kan Gaia muligvis endnu give astronomer flere ledetråde om de kræfter, der former vores galakas fantastiske geografi.
"Regionen i galaksen, hvor vi i øjeblikket har en masse information, er ret nær solen, men de kommende Gaia-frigivelser bør udvide størrelsen på regionen," sagde Alice Quillen, astronom ved University of Rochester, der ikke var involveret i undersøgelse.
Forskerne offentliggjorde deres fund online i preprint-tidsskriftet arXiv og har sendt dem til offentliggørelse i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
