Ostatnia poważna kolizja Drogi Mlecznej miała miejsce stosunkowo niedawno
Nasza Galaktyka zderzyła się z wieloma innymi w ciągu swojego życia. Teraz satelita Gaia ujawnia, że ostatnie z takich zderzeń miało miejsce miliardy lat później, niż sądziliśmy.
Wizualizacja „pomarszczonego” halo gwiazd wokół Drogi Mlecznej. Źródło: Halo gwiazdowe: ESA/Gaia/DPAC, T Donlon i inni 2024; Droga Mleczna w tle i Obłoki Magellana: Stefan Payne-Wardenaar
Droga Mleczna powiększała się z czasem, gdy inne galaktyki zbliżały się do niej, zderzały się z nią, były rozrywane i wchłaniane przez naszą Galaktykę. Każde takie zderzenie powodowało zaburzenia, które wciąż oddziałują na różne rodziny gwiazd, wpływając na ich ruch i zachowanie w przestrzeni.
Jednym z celów satelity Gaia jest odkrycie historii naszej Galaktyki poprzez badanie zmarszczek – coś, co robi, wskazując pozycje i ruchy ponad 100 000 gwiazd w pobliżu naszej własnej, stanowiących niewielki ułamek z około dwóch miliardów źródeł, które obserwuje.
Z wiekiem stajemy się coraz bardziej pomarszczeni, ale nasza praca pokazuje, że w przypadku Drogi Mlecznej jest odwrotnie – powiedział Thomas Donlon z Rensselaer Polytechnic Institute i University of Alabama w Huntsville, USA, główny autor nowego badania Gaia. Patrząc na to, jak te zmarszczki rozpraszają się w czasie, możemy prześledzić, kiedy Droga Mleczna doświadczyła ostatniej dużej katastrofy – i okazuje się, że stało się to miliardy lat później, niż myśleliśmy.
Te galaktyczne zmarszczki zostały odkryte przez Gaia dopiero w 2018 roku. Badania te są pierwszymi dokładnie określającymi czas zderzenia, które spowodowało zmarszczki, poprzez porównanie obserwacji z symulacjami kosmologicznymi.
Dziwne ruchy
Halo Drogi Mlecznej zawiera dużą grupę gwiazd o nietypowych orbitach, z których wiele uważa się za przyjęte do naszej Galaktyki podczas wydarzenia, które astronomowie nazywają „ostatnią dużą fuzją”. Jak sama nazwa wskazuje, jest to ostatni raz, gdy nasza Galaktyka doświadczyła znaczącej kolizji z inną galaktyką – przypuszcza się, że była to masywna galaktyka karłowata, która zalała Drogę Mleczną gwiazdami przechodzącymi bardzo blisko centrum Drogi Mlecznej.
Naukowcy datowali tę fuzję na okres od ośmiu do jedenastu miliardów lat temu, kiedy Droga Mleczna była w powijakach, i jest ona znana jako Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Jednak dane z Gaia – opublikowane jako część Data Release 3 teleskopu w 2022 roku – sugeruje teraz, że inna fuzja mogła doprowadzić do powstania niezwykle poruszających się gwiazd.
Aby zmarszczki gwiazd były tak wyraźne, jak pojawiają się w danych Gaia, musiały one dołączyć do nas mniej niż trzy miliardy lat temu – co najmniej pięć miliardów lat później, niż wcześniej sądzono – dodała współautorka Heidi Jo Newberg, również Instytutu Politechnicznego Rensselaer. Nowe zmarszczki gwiazd tworzą się za każdym razem, gdy gwizdy krążą tam i z powrotem przez centrum Drogi Mlecznej. Gdyby dołączyły do nas osiem miliardów lat temu, byłoby tak wiele zmarszczek tuż obok siebie, że nie widzielibyśmy ich już jako oddzielnych cech.
Odkrycie to sugeruje, że gwiazdy te nie pochodzą ze starożytnej fuzji GSE, lecz z nowego wydarzenia, nazwanego fuzją radialną w Pannie, które miało miejsce mniej niż trzy miliardy lat temu.
Pisanie historii na nowo
Istnieją dowody na to, że fuzja GSE miała miejsce daleko wstecz w historii Drogi Mlecznej. Jednak ostatnie prace kwestionują, czy masywna starożytna fuzja jest rzeczywiście potrzebna do wyjaśnienia właściwości Drogi Mlecznej, jaką widzimy dzisiaj, i czy wszystkie gwiazdy pierwotnie związane z GSE pochodzą z tego samego zdarzenia fuzji.
W 2020 roku Thomas kierował badaniami, w których zidentyfikowano zmarszczki gwiazd w Drodze Mlecznej i porównano je z symulacjami różnych możliwych połączeń. Możemy zobaczyć, jak kształt i liczba zmarszczek zmieniają się w czasie dzięki tym symulacjom fuzji. Pozwala nam to dokładnie określić czas, w którym symulacja najlepiej pasuje do tego, co widzimy w rzeczywistych danych Gaia Drogi Mlecznej – metoda, którą zastosowaliśmy również w tych badaniach – powiedział Thomas. W ten sposób odkryliśmy, że zmarszczki zostały prawdopodobnie wywołane przez galaktykę karłowatą zderzającą się z Drogą Mleczną około 2,7 miliarda lat temu. Wydarzenie to nazwaliśmy fuzją radialną w Pannie.
Od tego czasu Thomas i współpracownicy dalej badali tę fuzję, powoli udoskonalając koncepcję, że wiele dziwnie poruszających się gwiazd i zanieczyszczeń w wewnętrznym halo Drogi Mlecznej zostało dostarczonych do naszej Galaktyki w wyniku znacznie nowszego zderzenie Galaktyki niż GSE. Wyjaśnili oni również, że gwiazdy pierwotnie związane z GSE mogły powstać w wyniku wielokrotnych połączeń, niektóre z nich były starożytne.
Historia Drogi Mlecznej jest obecnie nieustannie pisana na nowo, w dużej mierze dzięki nowym danym z Gaia – dodał Thomas. Nasz obraz przeszłości Drogi Mlecznej zmienił się diametralnie nawet dekadę temu i myślę, że nasze zrozumienie tych fuzji będzie się nadal szybko zmieniać.
Wynik ten – że duża część Drogi Mlecznej dołączyła do nas dopiero w ciągu ostatnich kilku miliardów lat – stanowi dużą zmianę w stosunku do tego, co astronomowie sądzili do tej pory. Wiele popularnych modeli i koncepcji dotyczących rozwoju Drogi Mlecznej zakłada, że niedawne zderzenie czołowe z galaktyką karłowatą o takiej masie jest bardzo rzadkie.
Prawdopodobnie fuzja radialna w Pannie przyniosła ze sobą rodzinę innych małych galaktyk karłowatych i gromad gwiazd, które dołączyły do Drogi Mlecznej mniej więcej w tym samym czasie. Przyszłe badania ujawnią, które z tych mniejszych obiektów uważano za związane z dawną GSE, są w rzeczywistości związane z nową fuzją radialną w Pannie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
