I de mycket tidiga dagarna av vårt universum, för drygt 13 miljarder år sedan, fanns det väldigt lite struktur. Det fanns stjärnor och de bildades snabbt och sparkade iväg det som kallas Stelliferous Era. Men de enorma, majestätiska galaxerna som vi ser idag, inklusive vår Vintergalax, hade ännu inte bildats.
De första galaxerna som bildades var dvärg galaxer, och med tiden slogs de samman för att bygga de typer av spiralgalaxer som vi ser idag. Astronomer vet att det var vad som hände, men den exakta tidslinjen för Vintergatan har varit oklar. Nu har en ny studie publicerad i Nature Astronomy avslöjat en del av detaljerna i bildandet av vår hemgalax.
Den nya studien, med titeln "Avtäcka födelsen av Vintergatan genom exakta stellarålder med Gaia" är baserad på data från ESA: s Gaia-rymdskepp. Gaias uppdrag är att kartlägga stjärnorna i Vintergatan. Det kommer inte att kartlägga dem alla, men det kommer att mäta positionen och rörelsen för bara en procent av galaxens 100 miljarder stjärnor. Detta prov avslöjar en helhetsbild av galaxen.
En stjärns rörelse tillförs den stjärnan vid tidpunkten för dess bildning. Gaia skapar en 3D-karta över Vintergatan genom att mäta denna rörelse. I huvudsak gör den kartan astronomer att titta tillbaka i tiden genom att spåra stjärnans rörelse bakåt. Det är därför Gaia-uppgifterna är ett så kraftfullt verktyg för att förstå Vintergatan.
Ett team av astronomer från Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) använde dessa data för att undersöka Vintergatan och se hur det såg ut tidigare. Huvudförfattaren till artikeln är Carme Gallart, forskare vid IAC. I ett pressmeddelande sade Gallart: ”Vi har analyserat och jämfört med teoretiska modeller fördelningen av färger och storlekar (ljusstyrkor) för stjärnorna i Vintergatan och delat upp dem i flera komponenter; den så kallade stjärnahalogen (en sfärisk struktur som omger spiralgalaxier) och den tjocka skivan (stjärnor som bildar skivan i vår galax men upptar ett visst höjdområde). ”
Astronomer har studerat Vintergatans galaktiska glorie och hittat två olika populationer av stjärnor där. En av dessa populationer domineras av blå stjärnor. De stjärnornas rörelse berättade för astronomer att de är resterna av en dvärggalax som fusionerade med Vintergatan. Den antika dvärg galaxen heter Gaia-Enceladus. Den andra befolkningen i gloria består av röda stjärnor. Historien för dessa stjärnor och tidslinjen för sammanslagningen av Vintergatan / Gaia-Enceladus förstod aldrig väl.
Tack vare Gaia-uppdraget och dessa astronomers arbete får vi nu en bättre förståelse av fusionen.
"Analys av data från Gaia har gjort det möjligt för oss att få fördelningen av åldern på stjärnorna i båda komponenterna och har visat att de två är bildade av lika gamla stjärnor, som är äldre än de på den tjocka skivan," säger IAC-forskare och medförfattare Chris Brook.
Men det ställer en annan fråga: Om båda stjärnorna av stjärnor är i samma ålder, hur är de olika? Oftast handlar det om deras metallicitet.
"Den sista delen av pusslet gavs av mängden" metaller "(element som inte är väte eller helium) i stjärnorna i den ena eller den andra komponenten," förklarade Tomás Ruiz Lara, en IAC-forskare och medförfattare. "Stjärnorna i den blå komponenten har en mindre mängd metaller än de för den röda komponenten."
Dessa fynd, med tillägg av förutsägelser om simuleringar som också analyseras i artikeln, har gjort det möjligt för forskarna att slutföra historien om bildandet av Vintergatan.
Resultaten av detta arbete berättar en historia om stjärnbildningen och galaktisk sammanslagning och tillväxt som resulterar i dagens mjölkväg.
Denna berättelse börjar för 13 miljarder år sedan, flera hundra miljoner år efter Big Bang, när stjärnor bildades i två separata system. Den ena var Gaia-Enceladus dvärggalaxen, och den andra var föregångaren till vår Vintergatan. Den tidiga mjölkvägen var ungefär fyra gånger massivare än dvärggalaxen och bestod av yngre, högre metallicestjärnor.
För cirka 10 miljarder år sedan inträffade en våldsam kollision mellan Gaia-Enceladus och den tidiga mjölkvägen. Den händelsen satte några stjärnor från dvärggalaxen och några från den större mjölkvägen till kaotisk rörelse, och så småningom bildade de halo. Då fanns en lång period av kaotiska utbrott av stellarbildning tills saker och ting gick ner för cirka 6 miljarder år sedan. Sedan gick gasen in i galaxens skiva och gav oss det vi kallar den tunna skivan.
"Hittills har alla kosmologiska förutsägelser och iakttagelser av avlägsna spiralgalaxier liknande Mjölkvägen tyder på att denna våldsamma fas av sammanslagning mellan mindre strukturer var mycket frekvent," förklarar Matteo Monelli, forskare vid IAC och medförfattare till artikeln. . "Nu har vi kunnat identifiera processens specificitet i vår egen galax och avslöja de första stadierna i vår kosmiska historia med enastående detalj."
Mer:
- Pressmeddelande: Vintergatan började avslöjas
- Forskningsartikel: Avtäcka mjölkvägens födelse genom exakta stjärnålder med Gaia
- ESAs Gaia Mission
