ทางช้างเผือกตอนต้นมีหน้าตาเป็นอย่างไร?

Send

ในวันแรก ๆ ของจักรวาลของเราเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อนมีโครงสร้างที่น้อยมาก มีดาวหลายดวงและพวกมันก่อตัวขึ้นในอัตราที่รวดเร็วโดยเริ่มจากสิ่งที่เป็นที่รู้จักกันในยุค Stelliferous แต่กาแลคซีอันยิ่งใหญ่ที่เราเห็นในทุกวันนี้รวมถึงกาแลคซีทางช้างเผือกของเรายังไม่ได้ก่อตัว

กาแลคซีแห่งแรกที่รวมตัวกันนั้นเป็นกาแลคซีแคระและเมื่อเวลาผ่านไปพวกมันก็รวมตัวกันเพื่อสร้างประเภทของกาแลคซีกังหันที่เราเห็นอยู่ทุกวันนี้ นักดาราศาสตร์รู้ว่าสิ่งที่เกิดขึ้น แต่เส้นเวลาที่แน่นอนสำหรับทางช้างเผือกนั้นไม่ชัดเจน ตอนนี้การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในดาราศาสตร์ธรรมชาติได้เปิดเผยรายละเอียดบางอย่างในการก่อตัวของกาแลคซีบ้านของเรา

การศึกษาใหม่ที่ชื่อว่า "การเปิดเผยการกำเนิดของทางช้างเผือกผ่านวัยที่แม่นยำของ Gaia" ขึ้นอยู่กับข้อมูลจากยานอวกาศ Gaia ของ ESA ภารกิจของ Gaia คือทำแผนที่ดวงดาวในทางช้างเผือก มันจะไม่แมปทั้งหมด แต่จะวัดตำแหน่งและการเคลื่อนที่อย่างแม่นยำเพียงร้อยละหนึ่งของกาแลคซีของดวงดาว 100 พันล้านดวง ตัวอย่างนั้นเผยภาพรวมของกาแลคซี

การเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์จะส่งไปยังดาวนั้นในเวลาที่มีการก่อตัว Gaia สร้างแผนที่ 3 มิติของทางช้างเผือกด้วยการวัดการเคลื่อนไหวนี้ โดยพื้นฐานแล้วแผนที่นั้นจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ย้อนเวลากลับไปโดยติดตามการเคลื่อนที่ของดาวถอยหลัง นั่นเป็นสาเหตุที่ข้อมูล Gaia เป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ทางช้างเผือก

ทีมนักดาราศาสตร์จาก Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) ใช้ข้อมูลนี้เพื่อตรวจสอบประวัติของทางช้างเผือกและค้นหาสิ่งที่ดูเหมือนในอดีต ผู้เขียนหลักของบทความคือ Carme Gallart นักวิจัยที่ IAC ในงานแถลงข่าว Gallart กล่าวว่า“ เราได้วิเคราะห์และเปรียบเทียบกับแบบจำลองเชิงทฤษฎีการกระจายของสีและขนาด (ความสว่าง) ของดวงดาวในทางช้างเผือกโดยแยกมันออกเป็นหลายส่วน รัศมีที่เรียกว่าดาวฤกษ์ (โครงสร้างทรงกลมซึ่งล้อมรอบกาแลคซีกังหัน) และแผ่นดิสก์หนา (ดาวก่อตัวแผ่นดิสก์กาแล็กซี่ของเรา แต่ครอบครองช่วงความสูงระดับหนึ่ง)”

นักดาราศาสตร์ได้ศึกษากาแลคซีทางช้างเผือกของทางช้างเผือกและพบดาวฤกษ์สองดวงที่แตกต่างกัน หนึ่งในนั้นคือดาวสีน้ำเงิน การเคลื่อนที่ของดาวเหล่านั้นบอกกับนักดาราศาสตร์ว่าพวกมันเป็นเศษซากของกาแลคซีแคระที่รวมเข้ากับทางช้างเผือก กาแลคซีแคระโบราณนั้นมีชื่อว่า Gaia-Enceladus ประชากรอื่นในรัศมีประกอบด้วยดาวแดง ประวัติของดาวเหล่านั้นและเส้นเวลาของการควบรวมทางช้างเผือก / Gaia-Enceladus ไม่เคยเข้าใจกันดี

ต้องขอบคุณภารกิจ Gaia และผลงานของนักดาราศาสตร์เหล่านี้ตอนนี้เราได้รับความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการควบรวมกิจการ

นักวิเคราะห์ของ IAC กล่าวว่าการวิเคราะห์ข้อมูลจาก Gaia ทำให้เราได้รับการกระจายอายุของดาวทั้งสององค์ประกอบและแสดงให้เห็นว่าทั้งสองเกิดจากดาวอายุเท่ากันซึ่งมีอายุมากกว่าแผ่นหนานักวิจัยกล่าวว่า Chris Brook ผู้เขียนร่วม

แต่นั่นก็เป็นอีกคำถาม: ถ้าทั้งสองดาวมีอายุเท่ากันพวกมันต่างกันอย่างไร ส่วนใหญ่มันจะเดือดลงถึงความเป็นโลหะ

Tomás Ruiz Lara นักวิจัยของ IAC และผู้เขียนร่วมอธิบายว่าชิ้นส่วนสุดท้ายของปริศนานี้ได้รับจากปริมาณของ“ โลหะ” (องค์ประกอบที่ไม่ใช่ไฮโดรเจนหรือฮีเลียม) ในดาวฤกษ์ขององค์ประกอบหนึ่งหรืออีกชิ้นหนึ่ง “ ดวงดาวในองค์ประกอบสีน้ำเงินมีปริมาณโลหะน้อยกว่าองค์ประกอบสีแดง”

การค้นพบนี้ด้วยการเพิ่มการทำนายของการจำลองซึ่งวิเคราะห์ในบทความได้อนุญาตให้นักวิจัยกรอกประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของทางช้างเผือก

ผลของงานนี้บอกเล่าเรื่องราวของการก่อตัวดาวฤกษ์และการรวมตัวและการเจริญเติบโตของกาแลคซีที่เกิดขึ้นในทางช้างเผือกในปัจจุบัน

เรื่องราวนี้เริ่มต้นเมื่อ 13 พันล้านปีก่อนหลายร้อยล้านปีหลังจากบิกแบงเมื่อดาวก่อตัวขึ้นในสองระบบ หนึ่งคือกาแลคซีแคระ Gaia-Enceladus และอีกอันคือต้นกำเนิดของทางช้างเผือกของเรา ทางช้างเผือกในยุคแรกมีมวลมากกว่ากาแลคซีแคระประมาณ 4 เท่าและประกอบด้วยดาวอายุน้อยกว่าที่เป็นโลหะสูงกว่า

ประมาณ 10 พันล้านปีก่อนมีการปะทะกันอย่างรุนแรงระหว่าง Gaia-Enceladus และทางช้างเผือกต้น เหตุการณ์นั้นทำให้ดาวจากกาแลคซีแคระและบางส่วนจากทางช้างเผือกที่ใหญ่กว่ากลายเป็นความโกลาหลและในที่สุดพวกมันก็ก่อตัวรัศมี จากนั้นก็มีการก่อตัวของดาวฤกษ์ที่ก่อความวุ่นวายเป็นระยะเวลานานจนกระทั่งสิ่งต่าง ๆ ทรุดตัวลงเมื่อประมาณ 6 พันล้านปีก่อน จากนั้นก๊าซจะตกลงสู่แผ่นดิสก์ของกาแลคซีและให้สิ่งที่เราเรียกว่าแผ่นบาง

“ จนถึงทุกวันนี้การคาดการณ์ทางดาราศาสตร์และการสังเกตการณ์ของกาแลคซีกังหันที่อยู่ไกลออกไปคล้ายกับทางช้างเผือกบ่งชี้ว่าช่วงความรุนแรงของการรวมตัวระหว่างโครงสร้างขนาดเล็กนี้เกิดขึ้นบ่อยมาก” Matteo Monelli นักวิจัยจาก IAC และผู้ร่วมเขียนบทความ . “ ตอนนี้เราสามารถระบุความจำเพาะของกระบวนการในกาแลคซีของเราเผยให้เห็นขั้นตอนแรกของประวัติศาสตร์จักรวาลของเราด้วยรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน”