Sedan modern astronomi föddes har forskare försökt bestämma Vintergalaxens fulla omfattning och lära sig mer om dess struktur, bildning och utveckling. Enligt de nuvarande teorierna anses det allmänt att Vintergatan bildades strax efter Big Bang (för cirka 13,51 miljarder år sedan). Detta var resultatet av att de första stjärnorna och stjärnklusteren samlades, liksom tillförseln av gas direkt från den galaktiska gloria.
Sedan dess tros flera galaxer ha gått samman med Vintergatan, vilket utlöste bildandet av nya stjärnor. Men enligt en ny studie av ett team av japanska forskare, har vår galax haft en mer turbulent historia än tidigare trott. Enligt deras upptäckter upplevde Vintergatan en vilande era mellan två perioder med stjärnbildning som varade i miljarder år, och dödade innan de åter kom till livet igen.
Deras studie, med titeln "Bildandet av solstjärnor i två generationer separerade med 5 miljarder år", dykte nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften Natur. Studien genomfördes av Masafumi Noguchi, en astronom från Astronomical Institute vid Tohoku University, Japan. Med hjälp av en ny idé som kallas ”kallt flödesuttag” beräknade Noguchi utvecklingen av Vintergatan under en 10 miljarder år lång period.
Den här idén om kallgasanslutning föreslogs först av Avishai Dekel - Andre Aisenstadt ordförande för teoretisk fysik vid Det hebreiska universitetet i Jerusalem - och hans kollegor för att förklara hur galaxer förvärvar gas från det omgivande rymden under deras bildning. Begreppet tvåstegsbildning har också föreslagits tidigare av Yuval Birnboim - en universitetslektor vid Det hebreiska universitetet - och kollegor för att redogöra för bildandet av mer massiva galaxer i vårt universum.
Men efter att ha konstruerat en modell av Vintergatan med användning av kompositiondata för dess stjärnor, drog Noguchi slutsatsen att vår egen galax också upplevde två stadier av stjärnbildningen. Enligt hans studie kan mjölkvägens historia urskiljas genom att titta på de elementära kompositionerna för dess stjärnor, som är resultatet av sammansättningen av gasen från vilken de bildas.
När man tittar på stjärnorna i området Sol har många astronomiska undersökningar noterat att det finns två grupper som har olika kemiska kompositioner. Den ena är rik på element som syre, magnesium och kisel (alfa-element) medan den andra är rik på järn. Anledningen till denna dikotomi har varit ett långvarigt mysterium, men Noguchis modell ger ett möjligt svar.
Enligt denna modell började Vintergatan när kalla gasströmmar som trängdes in i galaxen och ledde till bildandet av den första generationen stjärnor. Denna gas innehöll alfa-element som ett resultat av kortlivade supernovaer av typ II - där en stjärna genomgår kärnkollaps i slutet av sin livscykel och sedan exploderar - och släpper dessa element i det intergalaktiska mediet. Detta ledde till att den första generationen stjärnor blev rika på alfa-element.
Sedan, för ungefär 7 miljarder år sedan, dök upp chockvågor som upphettade gasen till höga temperaturer. Detta fick den kalla gasen att sluta strömma in i vår galax, vilket fick stjärnbildningen att upphöra. En tvåmiljardårsperiod av dvala fortsatte i vår galax. Under denna tid injicerade järn supernovaer av typ Ia - som förekommer i binära system där en vit dvärg gradvis sipprar material från sin följeslagare - järn i den intergalaktiska gasen och ändrade dess elementära sammansättning.
Med tiden började den intergalaktiska gasen svalna genom att släppa ut strålning och började flyta tillbaka till galaxen för 5 miljarder år sedan. Detta ledde till en andra generation av stjärnbildning, som inkluderade vår sol, som var rik på järn. Även om tvåstegsformationen har föreslagit för mycket mer massiva galaxer tidigare, har Noguchi kunnat bekräfta att samma bild gäller vår egen Vintergata.
Dessutom har andra studier visat att detsamma kan vara fallet för Vintergatan närmaste granne, Andromeda Galaxy. Kort sagt förutsäger Noguchis modell att massiva spiralgalaxier upplever ett gap i stjärnbildningen, medan mindre galaxer gör stjärnor kontinuerligt.
I framtiden kommer observationer från befintliga och nästa generations teleskoper sannolikt att ge ytterligare bevis på detta fenomen och berätta mycket mer om galaxbildning. Från detta kommer astronomer också att kunna konstruera allt mer exakta modeller av hur vårt universum utvecklades över tid.
