Mellan 300 miljoner och 900 miljoner år sedan kolliderade vår Vintergalax nästan med Sagittarius-dvärggalaxen. Data från ESA: s Gaia-uppdrag visar den pågående effekten av denna händelse, med stjärnor som rör sig som krusningar på ytan av ett damm. Den galaktiska kollisionen är en del av en pågående kannibalisering av dvärggalaxen av den mycket större mjölkvägen.
"I början var funktionerna väldigt konstiga för oss." - Teresa Antoja, ledande forskare, Universität de Barcelona, Spanien.
Gaias huvudsakliga vetenskapliga mål är att undersöka en miljard stjärnor i vårt galaktiska område. Det skapar en precision 3D-karta över Vintergatan och svarar på frågor om vår galaxs ursprung och utveckling. ESA lanserade Gaia 2013 på ett planerat femårigt uppdrag.
Gaia upptäckte mötet mellan Vintergatan och Skytten dvärg galaxen genom att kartlägga stjärnorna i Vintergatans galaktiska skiva. Gaia mäter exakt positionerna och exakta hastigheterna för en miljard stjärnor. Rymdskeppet räknade ut det som kallas "fasrum" för en delmängd av några miljoner stjärnor genom att uppskatta de tredimensionella hastigheterna för dessa stjärnor. Detta fasutrymme, eller kombinationen av position och hastighet, gjorde det möjligt för forskare att studera stjärnens rörelse i skivan.
"Jag var lite chockad och jag trodde att det kunde vara ett problem med uppgifterna eftersom formerna är så tydliga." - Teresa Antoja, Universitat de Barcelona, Spanien.
De stjärnrörelserna i fasrummet avslöjade något chockerande och oväntat. Ledande forskare Teresa Antoja, från Universität de Barcelona i Spanien, blev chockad över vad uppgifterna avslöjade. Hon trodde att det måste finnas ett problem i uppgifterna. Ett snigelliknande mönster som aldrig hade sett förut stod ut. Mönstret fanns i grafen över stjärnornas höjd över eller under galaxplanet, ritade mot deras hastighet i samma riktning. "I början var funktionerna väldigt konstiga för oss," säger Teresa. "Jag var lite chockad och jag trodde att det kunde vara ett problem med uppgifterna eftersom formerna är så tydliga."
Men Gaia-uppdraget är ett enormt företag. Det har databehandlings- och analysteam över hela Europa, och dessa team testade all data innan de släppte dem. Antoja och hennes kollegor testade också uppgifterna för att se om fel hade orsakat formen. Men deras jakt på fel visade ingenting. De var tvungna att acceptera att den ovanliga och oväntade formen faktiskt fanns där.
"Det ser ut som att du plötsligt har lagt på dig rätt glasögon och ser alla saker som inte var möjliga att se förut," säger Teresa.
Antoja insåg att formen avslöjades eftersom data från Gaia var av så hög kvalitet. Det var som att ta på rätt glasögon. Nästa steg var att ta reda på vad som orsakade denna form.
Krusningarna i stjärnorna på mjölkvägskivan var som krusningar på ett damm. "Det är lite som att kasta en sten i ett damm, som förtränger vattnet som krusningar och vågor," förklarar Teresa. Men en damms yta lugnar sig ganska snabbt. Stjärnornas rörelse har pågått i hundratals miljoner år.
När teamet visste att de såg något riktigt började de undersöka orsaken till dessa ”krusningar”. Vad har hänt med Vintergatan för att producera dem?
Vintergatan, som många stora galaxer, är lite av en kannibal. Ett sätt det växer så stort är genom att ta upp stjärnor från andra stjärnkluster och andra galaxer. När dessa stjärnor har absorberats, blandas dessa med resten av galaxen. Men i det här fallet blandades inte de nya medlemmarna i Vintergatan in.
Amina Helmi arbetar vid University of Groningen i Nederländerna. Hon är en samarbetspartner i projektet och den andra författaren på det resulterande papperet. Helmi påminde om studier av sig själv och andra forskare på Skytten dvärg galaxen. Skytten innehåller bara några tiotals miljoner stjärnor, mycket färre än 100 till 400 miljarder stjärnor i Vintergatan. Helmi visste att Vintergatan ät Skyttar-galaxen.
Förra gången de två galaxerna kom nära varandra kolliderade de inte. Men allvaren från det nära mötet räckte för att störa några av stjärnorna på Vintergatan. Precis som en kastad sten som krusar ytan på ett damm.
"Det här är exakt den upptäckten som vi hoppades komma från Gaia-uppgifterna." - Timo Prusti, Gaia-projektforskare på ESA.
Uppskattningen för det senaste mötet mellan Skytten och Vintergatan var mellan 200 miljoner och 1 miljard år sedan. Och den tidsramen matchar den tidsram som fastställts av Gaia-data.
Det låter väldigt övertygande. "Studien antyder definitivt att vår galaxskiva är dynamiskt ung, känslig för störningar och förändras över tid", sa Antoja. Men det finns fortfarande behovet av försiktighet. Korrelationen mellan stjärnorna i mjölkvägets skiva och Skyttar-galaxen är baserad på enkla datormodeller och analyser.
Gaia-data har mycket mer att lära oss om mjölkvägens utveckling. Teamet bakom studien avser att undersöka hela fenomenet mer fullständigt. Det finns mycket arbete att göra och en enorm mängd data att kamma igenom.
”Upptäckten var lätt; tolkningen är svårare. Och den fulla förståelsen för dess betydelse och konsekvenser kan ta flera år. ” sa Amina.
"Det här är exakt den upptäckten som vi hoppades komma från Gaia-uppgifterna," tilllade Timo Prusti, Gaia-projektforskare vid ESA.
- ESA: s pressmeddelande: GAIA tipsar om vår galaxs turbulenta liv
- Universität de Barcelona Pressmeddelande: GAIA upptäcker en skakning i Vintergatan
- GAIA Mission Home
- Forskningsdokument: En dynamiskt ung och störd mjölkvägsskiva
