Odtwarzanie miejsca narodzin gwiazd tworzących Drogę Mleczną

Po lewej: położenie około 600 gwiazd znajdujących się blisko Słońca. Po prawej: wykorzystując precyzyjne pomiary wieku i składu chemicznego gwiazd odtworzono miejsca ich narodzin. Starsze gwiazdy pochodzą w większości z wewnętrznych rejonów dysku galaktycznego (jaśniejsze kropki), podczas gdy młodsze (ciemniejsze) powstały bliżej swojej obecnej odległości od centrum Galaktyki. Tło stanowi obraz symulacji galaktyki podobnej do Drogi Mlecznej. Źródło: I. Minchev (AIP)

Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Ivana Mincheva z Instytutu Astrofizyki Leibniza w Poczdamie (AIP) odkrył sposób odtworzenia miejsc narodzin gwiazd w naszej galaktyce. To jeden z głównych celów w dziedzinie archeologii galaktycznej, która zajmuje się rekonstruowaniem historii formowania się Drogi Mlecznej.

Od dawna wiadomo, że gwiazdy zamieszkujące dyski galaktyczne z czasem oddalają się od miejsc swoich narodzin wskutek zjawiska znanego jako “migracja radialna”. Ten ruch wewnątrz galaktyki skutecznie utrudnia naukowcom odtworzenie historii formowania Drogi Mlecznej. Na migrację radialną ma wpływ wiele różnych czynników: rozmiary i prędkość poprzeczki galaktycznej, liczba i kształt ramion spiralnych tworzących dysk galaktyki oraz częstotliwość zderzeń z mniejszymi galaktykami w ciągu ostatnich dziesięciu miliardów lat czy w końcu masy tych mniejszych galaktyk.

Aby ominąć te przeszkody, naukowcy opracowali nowatorski sposób odtwarzania historii migracji gwiazd w Galaktyce opierający się na wieku i składzie chemicznym gwiazd niczym na artefaktach archeologicznych. Badacze wykorzystali dobrze znany fakt, że procesy powstawania gwiazd w dysku galaktycznym stopniowo rozprzestrzeniają się na zewnątrz – gwiazdy, które powstały w danym miejscu, w określonym czasie mają inny skład chemiczny niż gwiazdy powstałe w tym samym miejscu, ale kiedy indziej. Stąd jeżeli potrafimy precyzyjnie określić wiek i skład chemiczny (na przykład zawartość żelaza) gwiazdy, to można z tego bezpośrednio wyprowadzić miejsce jej narodzin w dysku galaktycznym, bez konieczności przyjmowania dodatkowych założeń modelowych.

naukowcy wykorzystali próbkę około 600 gwiazd z otoczenia Słońca obserwowanych za pomocą wysokiej rozdzielczości spektrografu HARPS zainstalowanego na szczycie 3,6-metrowego teleskopu w Obserwatorium La Silla w Chile. Dzięki bardzo precyzyjnym pomiarom wieku i zawartości żelaza, okazało się, że owe gwiazdy powstawały niemal w całym dysku galaktycznych, przy czym starsze z nich pochodziły z bardziej centralnych rejonów galaktyki.

Badacze teraz mogą wykorzystać tę metodę obliczania miejsc narodzin do gwiazd, które nie znajdowały się w pierwszej próbce. Dla przykładu, biorąc pod uwagę wiek Słońca szacowany na 4,6 miliarda lat oraz jego zawartość żelaza, można wywnioskować, że w  momencie powstania Słońce znajdowało się około 2000 lat świetlnych bliżej centrum Galaktyki niż obecnie.

Minchev dodaje: “Znając odległość miejsca narodzin gwiazdy od centrum galaktyki, można uzyskać nieocenione informacje o przeszłości Drogi Mlecznej, nawet na tak małej próbce gwiazd z jaką mieliśmy tu do czynienia.” Współautor opracowania Friedrich Anders: “W bliskiej przyszłości, stosując tę metodę do ekstremalnie wysokiej jakości danych z misji Gaia i prowadzonych z Ziemi przeglądów spektroskopowych, będziemy mogli dużo dokładniej zmierzyć historię migracji, a tym samym przeszłość całej Drogi Mlecznej.

Źródło: AIP Potsdam