kunstnerens indtryk af fusionen mellem gaia-Enceladus-galaksen og vores Mælkevej, som fandt sted under vores galakses tidlige dannelsesstadier for 10 milliarder år siden.
esas gaia-mission har gjort et stort gennembrud i opklaringen af Mælkevejens dannelseshistorie.
i stedet for at danne sig alene fusionerede vores galakse med en anden stor galakse tidligt i sit liv for omkring 10 milliarder år siden. Beviserne er fyldt over himlen rundt omkring os, men det har taget Gaia og dens ekstraordinære præcision at vise os, hvad der har gemt sig i almindeligt syn hele tiden.
Gaia måler stjernernes position, bevægelse og lysstyrke til hidtil usete niveauer af nøjagtighed.
ved hjælp af de første 22 måneder af observationer kiggede et team af astronomer ledet af Amina Helmi, University of Groningen, Holland, på syv millioner stjerner – dem, for hvilke de fulde 3D – positioner og hastigheder er tilgængelige-og fandt ud af, at omkring 30.000 af dem var en del af en ‘ulige samling’, der bevæger sig gennem Mælkevejen. Især de observerede stjerner passerer i øjeblikket vores solkvarter.
computersimulering af fusionen mellem en galakse som den unge Mælkevej, hvis stjerner er vist i cyan, og en mindre galakse, angivet med rødt.Ifølge en undersøgelse baseret på den anden dataudgivelse af ESA ‘ s Gaia-mission estimerer astronomer, at en betydelig fusionerende begivenhed som den, der er vist i denne animation, har fundet sted i Mælkevejens tidlige dannelsesstadier for ti milliarder år siden. En sådan fusion har ført til to vigtige komponenter i vores galakse, halo og den tykke skive.Stjerner, der tilhører den akkreterede galakse, der er blevet navngivet Gaia-Enceladus, er ispedd mælkevejsstjernerne og kan ses over hele himlen, men kunne kun afsløres takket være Gaias ekstraordinære præcision.Simuleringen vist i denne animation er beskrevet i papers af Kurt. Villalobos og A. Helmi udkom i 2008 og 2009.Mere information: Galactic ghosts: Gaia afdækker en større begivenhed i dannelsen af Mælkevejen. Kredit: Koppelman, Villalobos& Helmi, Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Holland
vi er så dybt indlejret i denne samling, at dens Stjerner omgiver os næsten fuldstændigt og så kan ses over det meste af himlen.
selvom de er blandet med andre stjerner, skiller stjernerne i samlingen sig ud i Gaia-dataene, fordi de alle bevæger sig langs aflange baner i den modsatte retning af størstedelen af galaksens andre hundrede milliarder stjerner, inklusive solen.
de skiller sig også ud i det såkaldte Hertsprung-Russell-diagram – som bruges til at sammenligne stjernernes farve og lysstyrke – hvilket indikerer, at de tilhører en klart tydelig stjernepopulation.
det store antal ulige bevægende stjerner involverede fascinerede Amina og hendes kolleger, der mistænkte, at de måske havde noget at gøre med Mælkevejens dannelseshistorie og begyndte at arbejde for at forstå deres oprindelse.
tidligere havde Amina og hendes forskningsgruppe brugt computersimuleringer til at studere, hvad der sker med stjerner, når to store galakser smelter sammen. Da hun sammenlignede dem med Gaia-dataene, matchede de simulerede resultater observationerne.
“samlingen af stjerner, vi fandt med Gaia, har alle egenskaberne ved, hvad du ville forvente af resterne af en galaktisk fusion,” siger Amina, hovedforfatter af papiret, der blev offentliggjort i dag i Nature.
kunstnerens indtryk af affald fra gaia-Enceladus galaksen. Gaia-Enceladus fusionerede med vores mælkevejsgalakse i dens tidlige dannelsesstadier for 10 milliarder år siden, og dens affald kan nu findes i hele galaksen. Stjernernes positioner og bevægelser (vist med gule pile) er beregnet til at repræsentere stjerner, der oprindeligt tilhører Gaia-Enceladus. De er blevet udvundet fra en eksisterende computersimulering af en fusion med lignende egenskaber som den, der blev afdækket af Gaia.
med andre ord er samlingen, hvad de forventede af stjerner, der engang var en del af en anden galakse og er blevet fortæret af Mælkevejen. Stjernerne udgør nu det meste af vores galakses indre glorie – en diffus komponent af gamle stjerner, der blev født i tidlige tider og nu omgiver hovedparten af Mælkevejen kendt som den centrale bule og skive.
selve den galaktiske skive består af to dele. Der er den tynde skive, som er et par hundrede lysår dyb og indeholder mønsteret af spiralarme lavet af lyse stjerner. Og der er den tykke skive, som er et par tusinde lysår dybt. Den indeholder omkring 10-20 procent af galaksens stjerner, men dens oprindelse har været vanskelig at bestemme.
ifølge holdets simuleringer, såvel som at forsyne halo-stjernerne, kunne den akkreterede galakse også have forstyrret Mælkevejens allerede eksisterende stjerner for at hjælpe med at danne den tykke skive.
” vi blev kun sikre på vores fortolkning efter at have suppleret Gaia-dataene med yderligere oplysninger om den kemiske sammensætning af stjerner, leveret af den jordbaserede APOGEE-undersøgelse,” siger Carine Babusiauks, Universitet i Frankrig, og anden forfatter af papiret.
stjerner, der dannes i forskellige galakser, har unikke kemiske sammensætninger, der matcher forholdene i hjemmegalaksen. Hvis denne stjernesamling faktisk var resterne af en galakse, der fusionerede med vores egen, skulle stjernerne vise et aftryk af dette i deres sammensætning. Og det gjorde de.
astronomerne kaldte denne galakse Gaia-Enceladus efter en af giganterne i den antikke græske mytologi, som var afkom af Gaia, jorden og Uranus, himlen.
“ifølge legenden blev Enceladus begravet under Etna-bjerget på Sicilien og ansvarlig for lokale jordskælv. Tilsvarende blev stjernerne i Gaia-Enceladus dybt begravet i Gaia-dataene, og de har rystet Mælkevejen, hvilket førte til dannelsen af dens tykke skive,” forklarer Amina.
selvom der ikke var behov for flere beviser, fandt holdet også hundreder af variable stjerner og 13 kuglehobe i Mælkevejen, der følger lignende baner som stjernerne fra Gaia-Enceladus, hvilket indikerer, at de oprindeligt var en del af dette system.
kuglehobe er grupper på op til millioner af stjerner, der holdes sammen af deres gensidige tyngdekraft og kredser om midten af en galakse. Det faktum, at så mange klynger kunne knyttes til Gaia-Enceladus, er en anden indikation på, at dette engang må have været en stor galakse i sig selv med sin egen entourage af kugleformede klynger.
yderligere analyse afslørede, at denne galakse var på størrelse med en af de Magellanske Skyer – to satellitgalakser omtrent ti gange mindre end Mælkevejens nuværende størrelse.
for ti milliarder år siden, da fusionen med Gaia-Enceladus fandt sted, var Mælkevejen selv meget mindre, så forholdet mellem de to var mere som fire til en. Det var derfor klart et stort slag for vores galakse.
en kunstners indtryk af vores mælkevejsgalakse, en omkring 13 milliarder år gammel ‘spærret spiralgalakse’, der er hjemsted for et par hundrede milliarder stjerner. Til venstre viser et ansigt-på-billede spiralstrukturen på den galaktiske Skive, hvor størstedelen af stjernerne er placeret, blandet med en diffus blanding af gas og kosmisk støv. Disken måler omkring 100.000 lysår på tværs, og solen sidder omtrent halvvejs mellem centrum og periferi. Til højre afslører en kantvisning den flade form på disken. Observationer peger på en underkonstruktion: en tynd skive omkring 700 lysår høj indlejret i en tyk skive, omkring 3000 lysår høj og befolket med ældre stjerner. Kanten på visningen viser også den galaktiske bule, der ligger i den centrale del af Mælkevejen og huser omkring 10 milliarder stjerner, som hovedsagelig er gamle og røde. Udbukken, der også er synlig i ansigtet til venstre, har en samlet langstrakt form, der ligner den af en jordnøddeformet bar med en halv længde på omkring 10.000 lysår, hvilket gør Mælkevejen til en spærret spiralgalakse. Ud over skiven og bule er stjernens halo, en nogenlunde sfærisk struktur med en radius på omkring 100.000 lysår, der indeholder isolerede stjerner såvel som mange kugleformede klynger-store, kompakte konglomerater af nogle af de ældste stjerner i galaksen. På en større skala er Mælkevejen indlejret i en endnu større halo af usynligt mørkt stof.
“at se, at vi nu begynder at afsløre Mælkevejens dannelseshistorie, er meget spændende,” siger Anthony brun, Leiden University, Holland, som er medforfatter til papiret og også formand for gaia Data Processing and Analysis Consortium udøvende.
siden de allerførste diskussioner om at bygge Gaia for 25 år siden var et af missionens vigtigste mål at undersøge de forskellige stjernestrømme i Mælkevejen og rekonstruere dens tidlige historie. Den vision betaler sig.
“Gaia blev bygget til at besvare sådanne spørgsmål,” siger Amina. “Vi kan nu sige, at det er sådan, galaksen dannede sig i de tidlige epoker. Det er fantastisk. Det er bare så smukt og får dig til at føle dig så stor og så lille på samme tid.”
“ved at læse bevægelserne fra stjerner spredt over himlen er vi nu i stand til at spole Mælkevejens historie tilbage og opdage en vigtig milepæl i dens dannelse, og dette er muligt takket være Gaia,” afslutter Timo Prusti, gaia-projektforsker ved ESA.
publikation: “fusionen, der førte til dannelsen af Mælkevejens indre stjernehalo og tykke disk” af A. Helmi et al.