In den frühen Tagen unseres Universums, vor etwas mehr als 13 Milliarden Jahren, gab es sehr wenig Struktur. Es gab Sterne, die sich schnell bildeten und die sogenannte Stelliferous Era einleiteten. Aber die riesigen, majestätischen Galaxien, die wir heute sehen, einschließlich unserer Milchstraße, hatten sich noch nicht gebildet.
Die ersten Galaxien, die sich bildeten, waren Zwerggalaxien, und im Laufe der Zeit verschmolzen sie, um die Arten von Spiralgalaxien zu bilden, die wir heute sehen. Astronomen wissen, dass genau das passiert ist, aber der genaue Zeitplan für die Milchstraße war unklar. Jetzt hat eine neue Studie, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, einige Details bei der Entstehung unserer Heimatgalaxie enthüllt.
Die neue Studie mit dem Titel "Aufdeckung der Geburt der Milchstraße durch genaues Sternalter mit Gaia" basiert auf Daten des Gaia-Raumfahrzeugs der ESA. Gaias Mission ist es, die Sterne in der Milchstraße zu kartieren. Es werden nicht alle abgebildet, aber die Position und Bewegung von nur einem Prozent der 100 Milliarden Sterne der Galaxie werden genau gemessen. Diese Probe zeigt ein Gesamtbild der Galaxie.
Die Bewegung eines Sterns wird diesem Stern zum Zeitpunkt seiner Bildung übertragen. Gaia erstellt eine 3D-Karte der Milchstraße, indem sie diese Bewegung misst. Im Wesentlichen ermöglicht diese Karte Astronomen, in die Zeit zurückzublicken, indem sie die Bewegung des Sterns rückwärts verfolgt. Deshalb sind die Gaia-Daten ein so mächtiges Werkzeug, um die Geschichte der Milchstraße zu verstehen.
Ein Team von Astronomen des Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) untersuchte anhand dieser Daten die Geschichte der Milchstraße und fand heraus, wie sie in der Vergangenheit aussah. Der Hauptautor des Artikels ist Carme Gallart, eine Forscherin am IAC. In einer Pressemitteilung sagte Gallart: „Wir haben die Verteilung der Farben und Größen (Helligkeiten) der Sterne in der Milchstraße analysiert und mit theoretischen Modellen verglichen und sie in mehrere Komponenten aufgeteilt. der sogenannte Sternhalo (eine kugelförmige Struktur, die Spiralgalaxien umgibt) und die dicke Scheibe (Sterne, die die Scheibe unserer Galaxie bilden, aber einen bestimmten Höhenbereich einnehmen). “
Astronomen haben den galaktischen Lichthof der Milchstraße untersucht und dort zwei unterschiedliche Populationen von Sternen gefunden. Eine dieser Populationen wird von blauen Sternen dominiert. Die Bewegung dieser Sterne sagte den Astronomen, dass sie die Überreste einer Zwerggalaxie sind, die mit der Milchstraße verschmolzen ist. Diese alte Zwerggalaxie heißt Gaia-Enceladus. Die andere Population im Heiligenschein besteht aus roten Sternen. Die Geschichte dieser Sterne und die Zeitachse der Fusion von Milchstraße und Gaia-Enceladus wurden nie gut verstanden.
Dank der Gaia-Mission und der Arbeit dieser Astronomen erhalten wir jetzt ein besseres Verständnis für die Fusion.
„Durch die Analyse der Daten von Gaia konnten wir die Verteilung des Alters der Sterne in beiden Komponenten ermitteln und zeigen, dass beide aus gleich alten Sternen bestehen, die älter sind als die der dicken Scheibe“, so der IAC-Forscher und Co-Autor Chris Brook.
Aber das wirft eine andere Frage auf: Wenn beide Populationen von Sternen gleich alt sind, wie unterscheiden sie sich? Meistens läuft es auf ihre Metallizität hinaus.
"Das letzte Puzzleteil war die Menge an" Metallen "(Elemente, die weder Wasserstoff noch Helium sind) in den Sternen der einen oder anderen Komponente", erklärte Tomás Ruiz Lara, ein IAC-Forscher und Co-Autor. "Die Sterne in der blauen Komponente haben eine geringere Menge an Metallen als die der roten Komponente."
Diese Ergebnisse haben es den Forschern unter Hinzufügung der Vorhersagen von Simulationen, die ebenfalls im Artikel analysiert werden, ermöglicht, die Geschichte der Entstehung der Milchstraße zu vervollständigen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit erzählen eine Geschichte der Sternentstehung und der galaktischen Verschmelzung und des Wachstums, die zur heutigen Milchstraße führen.
Diese Geschichte beginnt vor 13 Milliarden Jahren, einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall, als sich Sterne in zwei getrennten Systemen bildeten. Eine war die Gaia-Enceladus-Zwerggalaxie und die andere war der Vorläufer unserer Milchstraße. Die frühe Milchstraße war etwa viermal so massereich wie die Zwerggalaxie und bestand aus jüngeren Sternen mit höherer Metallizität.
Vor ungefähr 10 Milliarden Jahren gab es eine gewaltsame Kollision zwischen Gaia-Enceladus und der frühen Milchstraße. Dieses Ereignis versetzte einige Sterne aus der Zwerggalaxie und einige aus der größeren Milchstraße in chaotische Bewegung, und schließlich bildeten sie den Heiligenschein. Dann gab es eine lange Zeit chaotischer Ausbrüche der Sternentstehung, bis sich die Dinge vor etwa 6 Milliarden Jahren beruhigten. Dann setzte sich das Gas in der Scheibe der Galaxie ab und gab uns das, was wir die dünne Scheibe nennen.
„Bisher deuten alle kosmologischen Vorhersagen und Beobachtungen entfernter Spiralgalaxien, die der Milchstraße ähnlich sind, darauf hin, dass diese heftige Phase der Verschmelzung kleinerer Strukturen sehr häufig war“, erklärt Matteo Monelli, Forscher am IAC und Mitautor des Artikels . "Jetzt konnten wir die Spezifität des Prozesses in unserer eigenen Galaxie identifizieren und die ersten Stufen unserer kosmischen Geschichte mit beispiellosen Details enthüllen."
Mehr:
- Pressemitteilung: Die Anfänge der Milchstraße enthüllt
- Forschungsartikel: Aufdeckung der Geburt der Milchstraße durch genaues Sternalter mit Gaia
- Gaia-Mission der ESA
