Trots tusentals års forskning och observation är det mycket som astronomer fortfarande inte vet om Vintergalaxen. För närvarande uppskattar astronomer att det sträcker sig från 100 000 till 180 000 ljusår och består av 100 till 400 miljarder stjärnor. Dessutom har det i årtionden funnits olösta frågor om hur strukturen i vår galax utvecklats under miljarder år.
Till exempel har astronomer länge misstänkt att galaktisk halo kom från - jättestrukturer av stjärnor som kretsar över och under mjölkvägens platta skiva - bildades av skräp som lämnats kvar av mindre galaxer som slogs samman med Vintergatan. Men enligt en ny studie av ett internationellt team av astronomer verkar det som att dessa stjärnor kan ha sitt ursprung i Vintergatan men sedan kastades ut.
Studien dök nyligen upp i tidskriften Natur under titeln ”Två kemiskt likartade stjärnöverfall på motsatta sidor av planet för den galaktiska skivan”. Studien leddes av Margia Bergmann, en forskare från Max Planck Institute for Astronomy, och inkluderade medlemmar från Australian National University, California Institute of Technology och flera universitet.
För studiens skull förlitade sig teamet på data från W.M. Keck Observatory för att bestämma de kemiska överflödsmönstren från 14 stjärnor belägna i den galaktiska gloria. Dessa stjärnor var belägna i två olika halokonstruktioner - Triangulum-Andromeda (Tri-And) och A13-överdensiteterna i Stellar - som är 14 000 ljusår över och under mjölkvägskivan.
Som Bergemann förklarade i ett pressmeddelande från Keck Observatory:
”Analysen av kemiska överflöd är ett mycket kraftfullt test, som på ett sätt som liknar DNA-matchningen kan identifiera stjärnpopulationen till stjärnan. Olika föräldrapopulationer, såsom mjölkvägskivan eller gloria, dvärgssatellitgalaxier eller kulakluster, är kända för att ha radikalt olika kemiska kompositioner. Så när vi vet vad stjärnorna är gjorda av kan vi omedelbart länka dem till deras föräldrarpopulationer. ”
Teamet fick också spektra från ytterligare ett med hjälp av European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) i Chile. Genom att jämföra de kemiska kompositionerna hos dessa stjärnor med de som finns i andra kosmiska strukturer, märkte forskarna att de kemiska kompositionerna var nästan identiska. Inte bara var de likadana inom och mellan grupperna som studerade, de matchade nära de överflödiga mönstren av stjärnor som finns på Vintergatan på den yttre skivan.
Från detta drog de slutsatsen att denna stellarpopulation i Galactic Halo bildades i Vintergatan, men flyttade sedan till platser över och under den galaktiska disken. Detta fenomen är känt som "galaktisk utkastning", där strukturer skjuts från mjölkvägens plan när en massiv dvärggalax passerar genom den galaktiska skivan. Denna process orsakar svängningar som matar ut stjärnor från skivan, oavsett vilken dvärggalaxen rör sig.
"Svängningarna kan jämföras med ljudvågor i ett musikinstrument," tillade Bergemann. ”Vi kallar detta” ringande ”i Vintergalaxen” galaktoseismologi ”, som teoretiskt sett har förutsagits för decennier sedan. Vi har nu de tydligaste bevisen för dessa svängningar på vår galaxskiva hittills! "
Dessa observationer möjliggjordes tack vare High-Resolution Echelle Spectrometer (HiRES) på Keck-teleskopet. Som Judy Cohen, Kate Van Nuys Page professor i astronomi vid Caltech och en medförfattare på studien, förklarade:
”HÖRES höga genomströmning och höga spektrala upplösning var avgörande för framgången för observationerna av stjärnorna i den yttre delen av Vintergatan. En annan nyckelfaktor var den smidiga operationen hos Keck Observatory; bra pekande och smidig drift gör att man kan få spektra av fler stjärnor på bara några observationsnätter. Spektra i denna studie erhölls endast på en natt av Keck-tiden, vilket visar hur värdefull även en enda natt kan vara. ”
Dessa resultat är mycket spännande av två skäl. Å ena sidan visar det att halo-stjärnor sannolikt har sitt ursprung i den galaktiska tänkskivan - en yngre del av Vintergatan. Å andra sidan visar det att mjölkvägsskivan och dess dynamik är mycket mer komplex än tidigare trott. Som Allyson Sheffield från LaGuardia Community College / CUNY, och en medförfattare på papperet, sa:
”Vi visade att det kan vara ganska vanligt att grupper av stjärnor på disken flyttas till mer avlägsna världar inom Vintergatan - efter att ha blivit" sparkade ut "av en invaderande satellitgalax. Liknande kemiska mönster kan också hittas i andra galaxer, vilket indikerar en potentiell galaktisk universalitet i denna dynamiska process. "
Som nästa steg planerar astronomerna att analysera spektra för ytterligare stjärnor i överdensiteterna Tri-And och A13, såväl som stjärnor i andra stjärnstrukturer längre bort från disken. De planerar också att bestämma massor och åldrar för dessa stjärnor så att de kan begränsa tidsgränserna för när denna galaktiska utkastning ägde rum.
I slutändan verkar det som om ett annat långvarigt antagande om galaktisk utveckling har uppdaterats. Kombinerat med pågående ansträngningar att undersöka galaxernas kärnor - för att se hur deras supermassiva svarta hål och stjärnbildning är relaterade - verkar vi närma oss att förstå hur vårt universum utvecklades över tid.
