Szczegółowa mapa przedstawiająca powstawanie Drogi Mlecznej

Źródło: University of Notre Dame
Źródło: University of Notre Dame

Wykorzystując barwy do zidentyfikowania szacowanego wieku ponad 130 000 gwiazd w halo Drogi Mlecznej, astronomowie z Notre Dame stworzyli najwyraźniejszy obraz procesu powstawania galaktyki niemal 13.5 miliardów lat temu.

Astrofizyczka Daniela Carollo z Wydziału Fizyki na Uniwersytecie Notre Dame oraz Timothy Beers, Dyrektor Wydziału Astrofizuki z Notre Dame oraz Vinicius Placco wraz ze współpracownikami opublikowali wyniki swoich badań w periodyku  Nature Physics, włącznie z chronograficzną mapą wspierającą hierarchiczny model powstawania galaktyki. Model ten opracowywany przez teoretyków przez ostatnie kilkadziesiąt lat wskazuje, ze Droga Mleczna powstała w toku łączenia i akrecji małych mini-halo składających się  gwiazd i gazu, a najstarsze gwiazdy Drogi Mlecznej znajdują się w centrum galaktyki. Młodsze gwiazdy i galaktyki łączyły się z Drogą Mleczną przyciągane grawitacją w toku miliardów lat.

Zobacz animację pt. „Age structure of the Milky Way’s halo” pod adresem:

www3.nd.edu/~vplacco/map/index.html

„Wcześniej niewiele wiedzieliśmy o wieku najstarszego elementu Drogi Mlecznej czyli halo galaktycznego,” mówi Carollo. „Jednak teraz ostatecznie wykazaliśmy, że najstarsze gwiazdy znajdują się w centrum galaktyki, a młodsze znajdują się znacznie dalej od centrum. To kolejna informacja, którą możemy wykorzystać do zrozumienia procesów tworzenia galaktyki.”

Wykorzystując dane zebrane w ramach przeglądu Sloan Digital Sky Survey, w którym brali udział także astronomowie z Notre Dame, naukowcy zidentyfikowali ponad 130 000 niebieskich gwiazd z gałęzi poziomej, we wnętrzu których dochodzi do fuzji helu, i które charakteryzują się różnymi barwami w zależności od wieku. To jedyny typ gwiazd, których wiek można oszacować znając tylko ich barwę. Wykorzystana przez naukowców technika została opracowana prawie 25 lat temu, także przy udziale Beersa.

Zidentyfikowane gwiazdy wykazują wyraźną hierarchię: najstarsze gwiazdy znajdują się w centrum galaktyki, a młodsze znacznie dalej.

„Gdy gwiazdy znajdują się na tym etapie swojej ewolucji, ich barwy bezpośrednio związane są z długością dotychczasowego życia, dzięki czemu możemy oszacować ich wiek,” mówi Beers. „Nanosząc je na mapę możemy oszacować, które gwiazdy pojawiły się pierwsze oraz wiek poszczególnych fragmentów galaktyki. Teraz możemy faktycznie zwizualizować proces powstawania naszej galaktyki i zidentyfikować pozostałości po innych małych galaktykach, które uległy zniszczeniu wskutek interakcji grawitacyjnych z powstającą Drogą Mleczną.”

Carollo tłumaczy, że pierwotne obłoki gazu zawierające pierwotną materię, tj. wodór i hel, odpowiadają za powstanie pierwszych gwiazd. Obłoki o różnych masach i zawartości gazu zachowywały się inaczej: z mniejszych powstawała zazwyczaj jedna lub dwie generacje gwiazd (starsze obiekty), a następnie łączyły się z innymi obłokami kończąc w centrum galaktyki przyciągane tam grawitacyjnie, podczas gdy z masywniejszych obłoków powstawały liczne generacje gwiazd.

Jeszcze większe galaktyki, takie jak Droga Mleczna, powstawały przyciągając i łącząc się z tymi mniejszymi galaktykami.

Jak na dzisiaj ową technikę można zastosować tylko do naszej własnej galaktyki i do galaktyk karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. Jednak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który ma zostać wyniesiony w przestrzeń kosmiczną w 2018 roku, będzie w stanie zebrać więcej danych o odległych galaktykach.

Źródło: Uniwersytet Notre Dame