A Tejútrendszer öt nagyobb galaxist nyelt el az elmúlt 12 milliárd évben

12246

A Tejútrendszer múltját gömbhalmazai segítségével lehet leginkább feltárni. Egy új vizsgálat érdekes konkrétumokat derített fel elnyelt kísérőgalaxisokkal kapcsolatban.

Művészi elképzelés arról, hogy milyen lehet a Tejútrendszer oldalról. A képen látszik a korong a csillagokat kitakaró porfelhővel, a központi dudor és a gömbhalmazok a galaxis halójában. (Forrás: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R.Hurt)

Galaxisunk, a Tejútrendszer majdnem olyan idős, mint maga a Világegyetem. Életét azonban nem csillagok spiráljaként kezdte egy földimogyoró formájú dudorral a közepén. Az idő múlásával nőtt a mérete: más galaxisokkal ütközve magába olvasztotta azok csillagait, és maga is hozott létre új csillagokat.

A Tejútrendszer történetének feltárása izgalmas csillagászati feladat. Diederik Kruijssen (Heidelbergi Egyetem és Harvard) munkatársaival a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society szaklapban számolt be egy lehetséges verzióról.

Az ötösfogat

Kruijssen és munkatársai a gömbhalmazok vizsgálatával kezdték a munkát. Ezek a csillagokkal sűrűn telepakolt kozmikus labdák ősi eseményekről tanúskodnak: a Tejútrendszerbe olvadó kísérőgalaxisokhoz csapódva érkeztek hozzánk. Most nagyrészt galaxisunk korongján kívül, a halóban keringenek. Legalább 150 gömbhalmazt ismerünk.

Sok gömbhalmaz ott alakult ki, ahol most is van, egy részük pályája azonban arra utal, hogy idegen látogatókkal van dolgunk. Ezek a halmazok nem rendelkeznek olyan sok, a hidrogénnél és a héliumnál nehezebb (a csillagászok által egyszerűen fémnek nevezett) elemmel, ami arra utal, hogy kisebb galaxisokból származnak, nem olyan nagy csillagvárosokból, mint amilyen a fémben gazdag Tejútrendszer.

Ahhoz, hogy kiderüljön, honnan származnak ezek a gömbhalmazok, Kruijssen kutatócsoportja az E-MOSAICS kozmológiai modellekhez fordult. Ezek a modellek a Tejútrendszerhez hasonló galaxisok fejlődését mutatják be: azt, ahogy befalják a kisebb galaxisokat, magukba olvasztva azok gömbhalmazait.

„A galaxisok összeolvadása rendkívül viharos folyamat, amelynek során a gömbhalmazok pályája teljesen átalakul.” – magyarázza Kruijssen. „A ma ismert összetett rendszer megértésének érdekében a mesterséges intelligenciához kellett fordulnunk.”

Kruijssen és munkatársai betanítottak egy mesterséges neurális hálózatot az E-MOSAICS-ban, hogy összekapcsolják a gömbhalmazok és azok szülőgalaxisainak tulajdonságait. Eredményül megkapták a legjelentősebb galaxis-egyesülések történetét:

A Tejútrendszer ütközéseinek története. Az ábrán öt különböző kísérőgalaxist látunk, amelyek ütköztek galaxisunkkal, és egyesültek vele. (Forrás: D. Kruijssen et al. / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
  • Az első a mitológiai szörny után Krakennek nevezett galaxis, amely nagyjából 11 milliárd éve ütközött a Tejútrendszerrel. Bár nem a legnagyobb kísérőnk volt, amellyel ütköztünk, de galaxisunk akkori tömegét tekintve ez volt a legjelentősebb. Legalább 13 gömbhalmazt adott a Tejútrendszernek.
  • Egymilliárd évvel később egy kisebb galaxissal találkoztunk, amelynek maradványai az úgynevezett Helmi-áramlás csillagai. Ennek köszönhetően legalább 5 gömbhalmazzal gazdagodtunk.
  • Ezután gyors egymásutánban két kisebb galaxis egyesült a Tejútrendszerrel: a Sequoia és a Gaia-Enceladus galaxis legalább 3, illetve legalább 20 gömbhalmazt hozott magával.
  • A legutóbbi találkozásunk a Sagittarius törpegalaxissal történt 7 milliárd évvel ezelőtt. A hét gömbhalmaz mellett, amelyet magával hozott, a galaxis maradványai ma is láthatók mint a galaxisunk körül majdnem poláris pályán keringő csillagívek.
Művészi ábrázolás az árapály-erők alakította csillagáramokról (fehér), amelyek a Sagittarius törpegalaxisból (narancs) indulnak, és a Tejútrendszer körül keringenek. A galaxis központjától jobbra látszó fényes sárga pont a Nap (nem méretarányos ábrázolás). A Sagittarius törpegalaxis a Tejútrendszer hozzánk képest átellenes oldalán van, de a csillagáramai tőlünk is láthatók. (Forrás: Amanda Smith / University of Cambridge)

Korábban úgy gondolták, hogy a Gaia-Enceladus galaxissal történt ütközés volt a legnagyobb. „A Krakennel azonban 11 milliárd évvel ezelőtt találkoztunk, amikor a Tejútrendszer tömege négyszer kisebb volt, mint most.” – magyarázza Kruijssen. „Ezért a Krakennel való ütközés teljesen megváltoztathatta a Tejútrendszert.”

Lehetséges, hogy sok más, kisebb galaktikus ütközésen is átestünk, amelyekben nem vettek részt gömbhalmazok, de ezekkel a jelenlegi tanulmány nem foglalkozott.

Kruijssen és munkatársai érdekes módon azt találták, hogy bár ezek a galaxisütközések a Tejútrendszer történetének főbb eseményei közé tartoznak, csupán egymilliárd csillag vett részt bennük: ez nagyjából a haló tömegének megfelelő mennyiség, ami csepp a tengerben a spirál formájú korong tömegéhez képest. A Tejútrendszer csillagainak többsége a galaxison belül született.

De mit jelent az, hogy „átlagos”?

Helmer Koppelman (Institute for Advanced Study, Princeton), aki nem vett részt a kutatásban, úgy gondolja, hogy „ez lenyűgöző összefoglalása a Tejútrendszer egyesülés-történetének”.

A videó az egyik E-MOSAICS szimulációt mutatja, amely egy Tejútrendszerhez hasonló galaxis kialakulását követi nyomon. Szürke színnel látható a gáz- és porfelhő, amelyből csillagok megszületnek, aztán a központi galaxisba hullanak. A gömbhalmazokat színes pontok jelzik; a kékekben kevesebb a fém, míg a piros színűekben több. (Forrás: J. Pfeffer / D. Kruijssen / R. Crain / N. Bastian)

Érdemes néhány filozófiai kérdést észben tartanunk. Először is, bár a tanulmány olyan galaxisokkal számol, amelyek nagyjából hasonlítanak a Tejútrendszerre, Koppelman felhívja a figyelmet, hogy „valószínűleg nem is létezik olyan, hogy „átlagos galaxis” – vagyis mindegyik galaxisnak megvannak a maga sajátosságai.”

A modellek nemcsak hogy „átlagos” Tejútrendszerrel számolnak, de egy konkrét Világegyetemmel is. Más modellek más eredményre vezethetnek. Részben éppen az a vágy inspirálja a galaxisok történetének kutatását, hogy megtudjuk, mennyire felelnek meg a modellezett univerzumok a valóságnak.

„Bizonyos szempontból a szerzők kiváló tesztalanyt adtak ehhez.” – mondja Koppelman. „Független kutatások a jövőben megerősíthetik vagy cáfolhatják a cikkben ismertetett összeolvadás-történetet, és eldönthetik, hogy a modellek pontosak voltak-e.”

Az biztos, hogy még sok munka vár azokra, akik galaxisunk hányattatott történetét szeretnék rekonstruálni, de ez a tanulmány keretet ad a további kutatásoknak.

Az eredményeket közlő szakcikk az arXiv.org preprint portálon érhető el.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás