Vår Vintergata är ett ganska stort och mycket befolkat utrymme. Sammantaget är antalet stjärnor mellan 100 och 400 miljarder, med vissa uppskattningar som säger att de kan ha så många som 1 biljon. Men precis var kom alla dessa stjärnor ifrån? Tja, som det visar sig, förutom att det bildar många av sina egna och smälter samman med andra galaxer, kan Vintergatan ha stulit några av sina stjärnor från andra galaxer.
Sådant är argumentet från två astronomer från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Enligt deras studie, som har accepterats för publicering i The Astrophysical Journal, hävdar de att ungefär hälften av stjärnorna som går i den yttersta ytterkanten av Vintergatan faktiskt stulits från den närliggande skytten dvärg galaxen.
På en gång ansågs Skytten Dvärg Elliptisk galax vara den närmaste galaxen till vår egen (en position som nu innehas av Canis Major dvärggalaxi). Som en av flera dussin dvärggalaxier som omger Vintergatan har den kretsat vår galax flera gånger tidigare. Med varje omloppsbana blir den föremål för vår galaxs starka tyngdkraft, som har effekten att dra den isär.
De långsiktiga effekterna av detta kan ses genom att titta på de längsta stjärnorna i vår galax, som består av de elva stjärnorna som ligger på ett avstånd av cirka 300 000 ljusår från Jorden (långt bortom Vintergatan spiralskiva). Enligt studien som framställts av Marion Dierickx, en doktorand vid Harvard universitetets avdelning för astronomi, hölls hälften av dessa stjärnor från Sagittarius dvärggalaxen tidigare.
Professor Avi Loeb, Frank B. Baird, Jr. Professor i naturvetenskap vid Harvard och Marion Dierickx doktorandrådgivare, medförfattare av studien - med titeln ”Förutsagd utvidgning av Skyttströmmen till mjölkvägens viriella radie”. Som han berättade för Space Magazine via e-post:
”Vi ser bevis på strömmar av stjärnor som är anslutna till galaxens kärna, och indikerar att denna dvärggalax passerade flera gånger runt Vintergatan och rivits isär av tidvattensgravitationsfältet i Vintergatan. Vi är alla bekanta med tidvattnet i havet orsakat av månens gravitationskraft, men om månen var ett mycket mer massivt föremål - skulle det ha dragit oceanerna från jorden och vi skulle se en ångström sträckta bort från jorden. ”
Dierickx och Loeb körde datormodeller för sin studie för att simulera Skyttens dvärgs rörelser under de senaste 8 miljarder åren. Dessa simuleringar reproducerade stjärnströmmar som sträcker sig bort från Skyttens dvärg galax till mitten av vår galax. De varierade också Skyttens hastighet och inställningsvinkel för att se om de resulterande utbytena skulle matcha nuvarande observationer.
"Vi försökte matcha avstånds- och hastighetsdata för kärnan i Sagitarrius-galaxen och jämförde sedan den resulterande förutsägelsen för placering och hastighet för stjärnorna i stjärnorna," sade Loeb. "Resultaten var mycket uppmuntrande för en viss uppsättning initiala förhållanden när det gäller början av Sagittarius galaxresan när universum var ungefär hälften av sin nuvarande ålder."
Vad de fann var att med tiden förlorade skyttdvärgen ungefär en tredjedel av sina stjärnor och nio tiondelar av sin mörka materia till Vintergatan. Slutresultatet av detta var skapandet av tre distinkta stjärnor av stjärnor som når en miljon ljusår från galaktiskt centrum till själva kanten av Vintergatan halo. Intressant nog har en av dessa strömmar förutsagts av simuleringar genomförda av projekt som Sloan Digital Survey.
Simuleringarna visade också att fem av Skyttens stjärnor skulle bli en del av Vintergatan. Dessutom sammanträdde dessa stjärns positioner och hastigheter med fem av de mest avlägsna stjärnorna i vår galax. De andra sex verkar inte vara från Skyttdvärgen och kan vara resultatet av gravitationsinteraktioner med en annan dvärggalax tidigare.
"Dynamiken hos stjärnor i de utsträckta armarna som vi förutspår (som är den största galaktiska strukturen på himlen som någonsin har förutspått) kan användas för att mäta mjölkvägens massa och struktur," sade Loeb. "Det yttre kuvertet i Vintergatan testades aldrig direkt, eftersom ingen annan ström var känd för att sträcka sig så långt."
Med tanke på hur simuleringarna matchar de aktuella observationerna, är Dierickx övertygad om att fler skyttar dvärginterlopers finns där ute, bara väntar på att bli hittade. Exempelvis kan framtida instrument - som Large Synoptic Survey Telescope (LSST), som förväntas inleda full undersökning senast 2022 - kunna upptäcka de två kvarvarande stjärnorna av stjärnor som förutses av undersökningen.
Med tanke på tidsskalorna och de inblandade avstånden är det ganska svårt att undersöka vår galax (och i förlängningen universum) för att se exakt hur den utvecklades över tid. Parning av observationsdata med datormodeller har dock visat sig testa våra bästa teorier om hur saker och ting blev. I framtiden, tack vare förbättrade instrument och mer detaljerade undersökningar, kanske vi bara vet med säkerhet!
Och noga med att kolla in denna animation av datorsimuleringen, som visar effekterna på Vintergatens allvar på skytten dvärggalaxens stjärnor och mörka materia.
