Ο νεαρός γαλαξίας συγκρούστηκε με έναν νάνο γαλαξία

Καθώς ο Γαλαξίας μεγάλωνε, έπαιρνε σάρκα και οστά και είχε τη δική του δουλειά πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια, υπέστη μια τεράστια μετωπική σύγκρουση με έναν άλλο, μικρότερο γαλαξία. Αυτός ο κοσμικός κατακλυσμός άλλαξε τη δομή του Γαλαξία για πάντα, διαμορφώνοντας τις χοντρές σπείρες που περιστρέφονται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον πυρήνα του γαλαξία. Δύο νέες μελέτες — μία που δημοσιεύτηκε νωρίτερα αυτόν τον μήνα, μία άλλη ακόμη υπό εξέταση από ομοτίμους — περιγράφουν τα στοιχεία για αυτό το προηγουμένως απαρατήρητο συμβάν.

«Αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός», δήλωσε η Elena D'Onghia, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν που δεν έχει σχέση με τη νέα έρευνα. "Είναι ενδιαφέρον γιατί μπορούμε επιτέλους να δούμε ποια είναι η ιστορία του Γαλαξία."

Για να αποκαλύψουν στοιχεία της σύγκρουσης τόσους πολλούς αιώνες αργότερα, οι αστρονόμοι πρέπει να εργαστούν σαν γαλαξιακούς αρχαιολόγοι, αναζητώντας μυριάδες πηγές σωζόμενων πληροφοριών για να συνθέσουν μια ιστορία σύμφωνη με τα διαθέσιμα στοιχεία. Και οι δύο ερευνητικές ομάδες βασίστηκαν σε δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, το οποίο έχει αφιερώσει χρόνια συγκεντρώνοντας εξαιρετικά πλούσιες βιογραφίες εκατομμυρίων άστρων - όχι μόνο τις τοποθεσίες και τις κινήσεις τους, αλλά για πολλούς, τη φωτεινότητα, τις θερμοκρασίες, τις ηλικίες και τη σύνθεσή τους. Ουσιαστικά δημιούργησαν χάρτες υψηλής ανάλυσης και πολυδιάστατων του Γαλαξία μας και χρησιμοποίησαν αυτούς τους χάρτες για να βρουν ανώμαλους πληθυσμούς παλαιών αστεριών που φαίνεται να διατηρούν μια ανάμνηση από την παλιά σύγκρουση. «Τα αποτελέσματα της Γαίας μας επιτρέπουν πραγματικά να δούμε πράγματα στον γαλαξία που ίσως υποψιαζόμασταν ότι ήταν εκεί αλλά δεν τα είχαμε δει», είπε η Κάθριν Τζόνστον, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια.

Υπαινιγμοί για μια δραματική σύγκρουση είχαν δει στο παρελθόν, αλλά οι ενδείξεις ήταν αδιευκρίνιστες. Μια ξεχωριστή ομάδα μοναδικών αστεριών θα ήταν ένα δώρο ότι είναι παρεμβαίνοντες από αλλού, αλλά δεν υπάρχουν τέτοια στοιχεία. Η πολύχρονη σύγκρουση ταρακούνησε τόσο βαθιά τα πράγματα που τα ενδεικτικά αστέρια έχουν σκορπιστεί σε όλο τον γαλαξία. «Υπάρχουν συντρίμμια παντού», είπε ο Βασίλι Μπελοκούροφ, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και αρχηγός μιας από τις δύο ομάδες. "Βασικά είστε περικυκλωμένοι από αυτά τα συντρίμμια τώρα."

Αυτός και η ομάδα του βρήκαν έναν μεγάλο αριθμό αστεριών που δεν κινούνται σύμφωνα με την περιστροφή του γαλαξία. Αντίθετα, κινούνται σε ακτινικές τροχιές, ρέοντας προς ή μακριά από το κέντρο του γαλαξία. Αυτά τα αστέρια είναι επίσης πλούσια σε «μέταλλα» - η χαρακτηριστική περιγραφή που δίνουν οι αστρονόμοι σε οποιοδήποτε στοιχείο βαρύτερο από το υδρογόνο, το ήλιο ή το λίθιο. Τα πλούσια σε μέταλλα αστέρια πιθανότατα προέρχονται από πολλές προηγούμενες γενιές αστέρων. Είναι γόνοι αστεριών από έναν γαλαξία που έπεσε στο Γαλαξία μας, με τις τροχιές τους να αντανακλούν ακόμα την περίεργη τροχιά αυτού του κοσμικού αναδευτήρα.

«Αν πετάξεις μια πέτρα σε μια λίμνη, αυτοί οι κυματισμοί διαρκούν για λίγο. Με ανάλογο τρόπο, αν ανακινήσετε τον δίσκο του Γαλαξία, ακόμη και πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος για να καταλαγιάσει αυτή η απόκριση», είπε ο Τζόνστον.

Η ομάδα του Belokurov μοντελοποίησε επίσης διαφορετικά σενάρια σύγκρουσης, καθώς και μια πιθανή πιο ήσυχη ιστορία χωρίς σημαντικές συγκρούσεις. Μια πρόσκρουση ενός μικρού «νάνου» γαλαξία θα μπορούσε πράγματι να είχε εναποθέσει ένα σύννεφο αστεριών σαν αυτά που φαίνονται σήμερα, ανακάλυψαν. Η δουλειά τους δημοσιεύτηκε διαδικτυακά νωρίτερα αυτό το μήνα στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Η άλλη ομάδα, με επικεφαλής την Amina Helmi, μια αστρονόμο στο Πανεπιστήμιο του Groningen στην Ολλανδία, βασίστηκε στη μελέτη της σε ένα νεότερο, μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων από τη Γαία και συμπεριέλαβε μια πιο λεπτομερή ανάλυση των χημικών ιδιοτήτων των άστρων.* Η αφθονία Ο σίδηρος, που παράγεται από εκρήξεις σουπερνόβα, σε σχέση με στοιχεία όπως το μαγνήσιο, που δημιουργείται από τεράστια αλλά βραχύβια αστέρια, παρέχει ενδείξεις για την ιστορία του γαλαξία μέχρι σήμερα. Η Helmi και η ομάδα της χρησιμοποίησαν αυτά τα δεδομένα για να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι η εσωτερική περιοχή του Γαλαξία περιέχει υπαινιγμούς συντριμμιών από μια αρχαία γαλαξιακή πρόσκρουση. Ονόμασαν αυτόν τον αρχαίο γαλαξία Γαία-Εγκέλαδος.

Η σύγκρουση θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ενός μακροχρόνιου ερωτήματος σχετικά με τη δομή του Γαλαξία. Ο σπειροειδής δίσκος των αστεριών του γαλαξία αποτελείται στην πραγματικότητα από δύο μέρη:μια πιο λεπτή, πυκνότερη περιοχή που περικλείεται από μια παχύτερη, πιο διάχυτη περιοχή. Οι αστρονόμοι δεν είναι σίγουροι πώς προέκυψε αυτός ο χοντρός δίσκος. Ίσως αυτά τα αστέρια να προέρχονται από άλλο γαλαξία ή να είναι αστέρια από τον λεπτό δίσκο που έχουν αλληλεπιδράσει μεταξύ τους και μεταναστεύουν προς τα έξω με την πάροδο του χρόνου. Η εργασία των Χέλμι και Μπελοκούροφ υποδηλώνει ότι αντ' αυτού, η σύγκρουση Γαία-Εγκέλαδος εκτόξευσε αστέρια λεπτού δίσκου στον παχύ δίσκο. "Εάν αυτή η σύγκρουση συνέβαινε στον νεαρό Γαλαξία, τότε θα έβλαπτε τον αστρικό δίσκο, θα τον συνέτριβε και θα έστελνε αστέρια σε μεγάλα γαλαξιακά ύψη", είπε ο Μπελοκούροφ.

Η έρευνα συνεχίζεται. Και οι δύο ομάδες είναι αβέβαιες για το πόσο μεγάλη ήταν πιθανότατα η Γαία-Εγκέλαδος και πότε ακριβώς έπεσε στον Γαλαξία. Και κανείς δεν μπορεί να πει με βεβαιότητα πώς ο δίσκος του γαλαξία μας θερμάνθηκε και διογκώθηκε σε πιο χοντρό δίσκο. «Δεν καταλαβαίνουμε πόσο σημαντικός είναι ο αντίκτυπος μόνος του, αλλά τώρα έχουμε έναν ένοχο» που θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει τον χοντρό δίσκο, είπε ο Τζόνστον. "Αυτό που θα ήταν πραγματικά συναρπαστικό θα ήταν να κοιτάξουμε προσεκτικά στο δίσκο και να εντοπίσουμε αυτό το συμβάν και να δούμε αν είμαστε σε θέση να βρούμε ένα πιο άμεσο αποτέλεσμα που συνεχίζεται ακόμα, μια ηχώ που έχει απομείνει."

* Ενημέρωση 31 Οκτωβρίου 2018:Η εργασία έχει πλέον δημοσιευτεί στο Φύση.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στο Wired.com.