Astronomowie odkryli ślady najstarszego zderzenia w historii Drogi Mlecznej

Naukwocy odkryli dowody na to, że najstarsze znane zderzenie Drogi Mlecznej z inną galaktyką miało miejsce około 11,8 miliarda lat temu, zaledwie 2 miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Analiza danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pozwoliła badaczom sięgnąć znacznie głębiej w historię naszej galaktyki.

Najstarsze zderzenie w historii Drogi Mlecznej

Astronomowie wskazują, że Droga Mleczna osiągnęła swoje obecne rozmiary między innymi dzięki pochłanianiu mniejszych galaktyk. W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Davide’a Massariego z Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna, dzięki danym z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, odkryli dowody na to, że we wczesnych etapach swojej ewolucji młoda Droga Mleczna połączyła się z galaktyką karłowatą. Odkrycie pozwala naukowcom sięgnąć o 1,8 miliarda lat dalej w przeszłość naszego kosmicznego domu, niż było to możliwe dotychczas. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

Droga Mleczna jest dziś masywną galaktyką spiralną, w której znajduje się setki miliardów gwiazd. Zdaniem astronomów nie zawsze była jednak tak duża. Rozrastała się, tworząc nowe gwiazdy z obłoków gazu, a także przejmując tego rodzaju obiekty, gaz i ciemną materię z innych galaktyk w wyniku kolejnych zderzeń i połączeń.

Ostatnie masywne połączenie w historii naszej galaktyki dotyczyło galaktyki karłowatej SagDEG (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy). Rozpoczęło się ono ponad 6 miliardów lat temu i trwa do dziś. Naukowcy ustalili, że około 10 miliardów lat temu Droga Mleczna pochłonęła jednak inną galaktykę karłowatą, znaną jako Gaia-Sausage-Enceladus. To pradawne zderzenie w znacznym stopniu wpłynęło na strukturę dysku naszej galaktyki. Pomiędzy tymi dwoma wydarzeniami doszło również do innych, mniejszych połączeń.

Historia Drogi Mlecznej sięga jednak jeszcze dalej. Zarówno obserwacje, jak i symulacje wskazywały, że przed tymi dwoma wydarzeniami doszło do jeszcze jednej dużej kolizji. Szczegóły tego procesu pozostawały jednak nieznane. Nowe dane Teleskopu Hubble’a dostarczyły jednoznacznych dowodów na właśnie to wcześniejsze połączenie, do którego doszło około 11,8 miliarda lat temu, czyli zaledwie 2 miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Obiekt, z którym miała się zderzyć Droga Mleczna, zapewne był galaktyką karłowatą, którą badacze nazwali LKH.

Ogromne przeglądy astronomiczne oraz precyzyjne dane ze statków kosmicznych, takich jak należąca do ESA misja Gaia, odegrały kluczową rolę w odtwarzaniu historii naszej galaktyki. Im dalej w przeszłość naukowcy próbowali sięgnąć, tym trudniej było ustalić, co dokładnie wydarzyło się w Drodze Mlecznej. Kiedy galaktyka była młoda, była mniejsza i bardziej zbliżona rozmiarami do obiektów, z którymi się zderzała. Była również bardziej chaotyczna, dlatego ślady dawnych połączeń mogły zostać zatarte w ciągu kolejnych miliardów lat.

Gromady kuliste ujawniają historię galaktyki

Naukowcy wykorzystali Teleskop Hubble’a, aby lepiej poznać przeszłość naszej galaktyki, i zbadali część gromad kulistych znajdujących się w niej. Są to ogromne, kuliste skupiska od dziesiątek tysięcy do kilku milionów gwiazd. Struktury te zawierają jedne z najstarszych gwiazd w naszej galaktyce i mogą pomóc lepiej zrozumieć jej przeszłość, ponieważ zachowały ślady obiektów pochodzących z innych kosmicznych struktur, które Droga Mleczna przejęła w przeszłości.

Dane z Hubble’a i Gai umożliwiły astronomom wyróżnienie populacji gromad kulistych, które różniły się od pozostałych. Obiekty te prawdopodobnie powstały w LKH i dzięki nim badacze mogli ustalić, kiedy ta galaktyka została pochłonięta przez Drogę Mleczną oraz jak była masywna.

Naukowcy przeanalizowali obserwacje Hubble’a obejmujące 39 gromad kulistych znajdujących się w wewnętrznych 20 tysiącach lat świetlnych naszej galaktyki. To właśnie w tym obszarze powinny zachować się ślady najstarszych kolizji. Astronomowie spodziewali się, że badana próbka będzie zawierała zarówno gromady kuliste, które powstały w młodej Drodze Mlecznej, jak i te przejęte podczas zderzenia z galaktyką karłowatą Gaia-Sausage-Enceladus około 10 miliardów lat temu.

Wykorzystując obserwacje teleskopu do określenia dokładnego wieku każdego z tych obiektów oraz ich metaliczności, czyli zawartości pierwiastków cięższych od helu, badacze zidentyfikowali w wewnętrznych regionach naszej galaktyki trzecią populację gromad kulistych. Okazało się, że struktury te były starsze od grupy przejętej podczas zderzenia z Gaia-Sausage-Enceladus, ale młodsze od tych, które powstały w samej Drodze Mlecznej. Zależność ta była widoczna niezależnie od zawartości metali w gromadach.

LKH była dawną galaktyką karłowatą

Zdaniem naukowców oznaczało to, że gromady te pochodziły z odrębnego, jeszcze wcześniejszego zderzenia, w wyniku którego Droga Mleczna pochłonęła galaktykę karłowatą, zawierającą gwiazdy o łącznej masie około 500 milionów mas Słońca. Stanowiło to znaczącą część masy naszej galaktyki w tamtym czasie. Astronomowie nazwali tę galaktykę karłowatą Low-energy-Kraken-Heracles, w skrócie LKH, nawiązując do wcześniejszych prac badawczych, w których rozwijano koncepcję zderzenia we wczesnej historii Drogi Mlecznej.

Naukowcy chcą odtworzyć historię Drogi Mlecznej

Jak wskazują badacze, tak duże zderzenie na tak wczesnym etapie formowania się Drogi Mlecznej miało istotne znaczenie dla historii ewolucji naszej galaktyki. Część dotychczasowych badań wskazywała, że najwcześniejsze etapy ewolucji naszego kosmicznego domu były zdominowane przez gwiazdy powstałe wyłącznie w naszej galaktyce, jednak nowe analizy sugerują, że należy również uwzględnić gwiazdy powstałe w zewnętrznych obiektach.

Naukowcy zamierzają kontynuować badania nad historią Drogi Mlecznej, analizując jej gromady kuliste. Chcą w ten sposób scharakteryzować wszystkie masywne zderzenia, których nasza galaktyka doświadczyła w swojej kosmicznej historii.

Emil Gołoś