Do ostatniej poważnej kolizji Drogi Mlecznej doszło zaskakująco niedawno
Nasza galaktyka w ciągu swojego życia zderzyła się z wieloma innymi galaktykami. Należący do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) teleskop kosmiczny Gaia ujawnił, że do ostatniego z tych kosmicznych zderzeń doszło miliardy lat później, niż dotąd sądziliśmy.
Droga Mleczna rozrastała się z biegiem czasu, gdy inne galaktyki zbliżały się do niej, zderzały się, były rozrywane i pochłaniane przez naszą galaktykę. Każde zderzenie wywołało „zmarszczki”, które wciąż falują w różnych rodzinach gwiazd, wpływając na ich ruch i zachowanie w przestrzeni. Jednym z celów teleskopu Gaia jest odkrycie historii naszej galaktyki poprzez badanie tych zmarszczek. Instrument bada pozycje i ruchy ponad 100 000 gwiazd w pobliżu Słońca, co stanowi niewielki ułamek z około dwóch miliardów obserwowanych źródeł. Obserwując jak zmarszczki rozpraszają się w czasie, możemy prześledzić, kiedy Droga Mleczna doświadczyła ostatniego dużego zderzenia i okazuje się, że stało się to miliardy lat później, niż myśleliśmy.
Halo Drogi Mlecznej zawiera dużą grupę gwiazd o nietypowych orbitach, z których wiele uważa się za wchłonięte do naszej galaktyki podczas wydarzenia, które astronomowie nazywają „ostatnią dużą fuzją”. Jak sama nazwa wskazuje, jest to ostatni raz, gdy nasza galaktyka doświadczyła znaczącej kolizji z inną galaktyką. Przypuszcza się, że była to masywna galaktyka karłowata, której gwiazdy przechodziły bardzo blisko centrum Drogi Mlecznej. Naukowcy datowali tę fuzję na okres od 8 do 11 miliardów lat temu, kiedy Droga Mleczna była galaktyką niemowlęcą. Galaktyka karłowata funkcjonująca dziś pod nazwą Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) dostarczyła Drodze Mlecznej co najmniej 8 gromad kulistych wraz z 50 miliardami gwiazd o masie zbliżonej do Słońca, a także gazu i ciemnej materii. Najnowsze dane z teleskopu Gaia – opublikowane jako zestaw danych Data Release 3 w 2022 roku – sugerują, że jeszcze inna fuzja mogła dostarczyć niezwykle poruszające się gwiazdy.
Aby zmarszczki gwiazd były tak wyraźne, jak widać to w danych Gaia, obiekty te musiały dołączyć do Drogi Mlecznej mnij niż 3 miliardy lat temu, czyli co najmniej 5 miliardów lat później, niż wcześniej sądzono. Nowe zmarszczki gwiazd tworzą się za każdym razem, gdy gwiazdy poruszają się tam i z powrotem przez centrum Drogi Mlecznej. Gdyby dołączyły do nas 8 miliardów lat temu, byłoby tak wiele zmarszczek tuż obok siebie, że nie widzielibyśmy ich już jako oddzielnych elementów. Odkrycie to sugeruje, że zamiast tych gwiazd pochodzących ze starszego połączenia GSE, musiały one pochodzić z nowszego wydarzenia zwanego Virgo Radial Merger, do którego doszło mniej niż 3 miliardy lat temu.
Istnieją dowody, że do fuzji GSE doszło dawno temu w historii Drogi Mlecznej, jednak ostatnie prace kwestionowały, czy masywna starożytna fuzja jest rzeczywiście potrzebna do wyjaśnienia właściwości Drogi Mlecznej, jakie obserwujemy dzisiaj i czy wszystkie gwiazdy pierwotnie związane z GSE pochodzą z tego samego wydarzenia fuzji.
W 2020 roku zidentyfikowano zmarszczki gwiazd w Drodze Mlecznej i porównano je z symulacjami różnych możliwych fuzji. Dzięki symulacjom naukowcy mogli zobaczyć, jak kształty i liczba zmarszczek zmieniają się w czasie oraz dokładnie określić czas, w którym symulacja najlepiej pasuje do tego, co widzimy w rzeczywistych danych Gaia. W ten sposób odkryli, że zmarszczki zostały prawdopodobnie spowodowane przez galaktykę karłowatą, która zderzyła się z Drogą Mleczną około 2,7 miliarda lat temu. Od tego czasu dalej badali tę fuzję, powoli udoskonalając koncepcję, że wiele z dziwnie poruszających się gwiazd i zanieczyszczeń w wewnętrznym halo Drogi Mlecznej zostało dostarczonych do naszej galaktyki w wyniku znacznie nowszego zderzenia galaktyk niż GSE. Wyjaśnili, że gwiazdy pierwotnie związane z GSE mogły powstać w wyniku wielu fuzji, niektórych bardzo starych.
Warto dodać, że w przeszłości Droga Mleczna była prawdopodobnie galaktyką soczewkowatą ubogą w pył. Dopiero po przejęciu galaktyki Gaia-Sausage-Enceladus ewoluowała w galaktykę spiralną. Dzięki takim misjom jak Gaia odkryto, że taka ewolucja jest powszechna dla galaktyk spiralnych. Bywają również zderzenia bardziej dramatyczne. Do takiego dojdzie za 4 do 6 miliardów lat, gdy Droga Mleczna zderzy się z galaktyką Andromedy. To wydarzenie rozbije obecne spiralne kształty obu galaktyk. W wyniku tej fuzji zostaną wyrzucone chmury pyłu, powstanie galaktyka z bardziej dominującą sferoidą, a także wzrośnie masa centralnej czarnej dziury. To wszystko doprowadzi to przekształcenia się obu galaktyk w bogatą w pył galaktykę soczewkowatą.
Gaia to niezwykle produktywna misja, która zmienia nasze spojrzenie na kosmos. Dzięki jej obserwacjom możemy poszerzać naszą wiedzę na temat wielu skomplikowanych wydarzeń, które ukształtowały Drogę Mleczną i zrozumieć, w jaki sposób galaktyki są formowane i kształtowane.
Opracowano na podstawie:
Gaia: Milky Way’s last major collision was surprisingly recent
