Najstarsze zderzenie w historii Drogi Mlecznej
Dzisiejsza Droga Mleczna jest masywną galaktyką spiralną zawierającą setki miliardów gwiazd. Jej obecny rozmiar jest wynikiem procesów zachodzących przez miliardy lat. Galaktyka powiększała się poprzez tworzenie nowych gwiazd z obłoków gazu, a także przejmowanie gwiazd, gazu i ciemnej materii należących wcześniej do innych galaktyk.
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców pod kierownictwem Davide’a Massariego z Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna dostarczyło dowodów na kolejne wydarzenie z bardzo wczesnego okresu istnienia Drogi Mlecznej. Dzięki obserwacjom Kosmicznego Teleskopu Hubble’a badacze ustalili, że młoda Droga Mleczna pochłonęła galaktykę karłowatą około 11,8 miliarda lat temu. Wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie „Nature Astronomy”.
W historii naszej galaktyki doszło do kilku znaczących zderzeń. Jednym z ostatnich masywnych połączeń było to z galaktyką karłowatą SagDEG (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy). Rozpoczęło się ono ponad 6 miliardów lat temu i nadal trwa.
Około 10 miliardów lat temu Droga Mleczna pochłonęła natomiast inną galaktykę karłowatą, znaną jako Gaia-Sausage-Enceladus. Zderzenie to w znacznym stopniu wpłynęło na strukturę dysku naszej galaktyki. Pomiędzy tym wydarzeniem a trwającym obecnie procesem związanym z SagDEG miały miejsce także inne, mniejsze połączenia.
Historia Drogi Mlecznej sięga jednak jeszcze wcześniejszego okresu. Zarówno obserwacje, jak i przeprowadzone symulacje wskazywały, że przed wspomnianymi wydarzeniami doszło do jeszcze jednej dużej kolizji. Do tej pory szczegóły tego procesu nie były jednak znane.
Obserwacje wykonane przez Teleskop Hubble’a dostarczyły dowodów na wcześniejsze wydarzenie, które miało miejsce około 11,8 miliarda lat temu. Było to zaledwie 2 miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Obiekt, który Droga Mleczna pochłonęła, był najprawdopodobniej galaktyką karłowatą. Naukowcy nadali mu nazwę LKH.
W odtwarzaniu historii naszej galaktyki istotną rolę odegrały wielkie przeglądy astronomiczne oraz dokładne dane uzyskane przez statki kosmiczne, w tym należącą do ESA misję Gaia. Im dalej w przeszłość próbowali sięgać astronomowie, tym trudniejsze stawało się określenie przebiegu dawnych wydarzeń.
W okresie, gdy Droga Mleczna była młoda, miała znacznie mniejsze rozmiary i była bardziej zbliżona wielkością do galaktyk, z którymi się zderzała. Była również bardziej chaotyczna. W rezultacie ślady dawnych połączeń mogły zostać zatarte w ciągu następnych miliardów lat.
Gromady kuliste ujawniają historię galaktyki
Aby lepiej poznać najwcześniejsze dzieje Drogi Mlecznej, naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Hubble’a do zbadania części znajdujących się w niej gromad kulistych. Są to ogromne, kuliste skupiska zawierające od dziesiątek tysięcy do kilku milionów gwiazd.
Gromady kuliste obejmują jedne z najstarszych gwiazd znajdujących się w naszej galaktyce. Mogą dzięki temu dostarczać informacji o jej przeszłości. W ich skład wchodzą bowiem także struktury pochodzące z innych kosmicznych obiektów, które Droga Mleczna przejęła w trakcie swojej historii.
Połączenie danych z Hubble’a i Gai pozwoliło astronomom wyróżnić populację gromad kulistych różniącą się od pozostałych. Według naukowców obiekty te powstały w LKH. Ich analiza umożliwiła ustalenie, kiedy ta galaktyka została pochłonięta przez Drogę Mleczną oraz jaką miała masę.
Badacze przeanalizowali obserwacje Hubble’a dotyczące 39 gromad kulistych położonych w wewnętrznych 20 tysiącach lat świetlnych naszej galaktyki. To właśnie tam powinny zachować się pozostałości po najstarszych kolizjach.
Naukowcy zakładali, że w analizowanej próbce znajdą zarówno gromady kuliste powstałe w młodej Drodze Mlecznej, jak i obiekty przejęte podczas zderzenia z Gaia-Sausage-Enceladus około 10 miliardów lat temu.
Obserwacje Hubble’a posłużyły do określenia dokładnego wieku gromad oraz ich metaliczności, czyli zawartości pierwiastków cięższych od helu. Dzięki temu badacze znaleźli w wewnętrznych obszarach Drogi Mlecznej trzecią populację gromad kulistych.
Analiza wykazała, że gromady należące do tej grupy były starsze od populacji przejętej podczas zderzenia z Gaia-Sausage-Enceladus. Jednocześnie były młodsze od gromad, które powstały w samej Drodze Mlecznej. Taki układ cech był widoczny niezależnie od zawartości metali w poszczególnych gromadach.
LKH była dawną galaktyką karłowatą
Zdaniem naukowców odkryta populacja gromad kulistych pochodziła z innego, jeszcze wcześniejszego zderzenia. W jego wyniku Droga Mleczna pochłonęła galaktykę karłowatą zawierającą gwiazdy o łącznej masie około 500 milionów mas Słońca.
Była to znacząca część masy naszej galaktyki w tamtym okresie. Badacze nazwali pochłoniętą galaktykę Low-energy-Kraken-Heracles, w skrócie LKH. Nazwa ta nawiązuje do wcześniejszych prac badawczych, w których rozwijano koncepcję zderzenia mającego miejsce we wczesnej historii Drogi Mlecznej.
Naukowcy chcą odtworzyć historię Drogi Mlecznej
Według badaczy tak duże zderzenie na wczesnym etapie formowania się Drogi Mlecznej miało znaczenie dla historii ewolucji naszej galaktyki. Część wcześniejszych badań wskazywała, że najstarszy okres jej rozwoju był zdominowany przez gwiazdy powstałe wyłącznie w obrębie Drogi Mlecznej.
Nowe analizy sugerują natomiast, że w badaniach tego okresu należy uwzględnić również gwiazdy, które powstały w innych obiektach, a następnie znalazły się w Drodze Mlecznej.
Naukowcy zamierzają dalej badać gromady kuliste należące do naszej galaktyki. Chcą w ten sposób scharakteryzować wszystkie masywne zderzenia, których Droga Mleczna doświadczyła w swojej kosmicznej historii.
Mariusz Drzewiecki
