Οι αστρονόμοι εντόπισαν τα όρια της αστρογένεσης στον σπειροειδή δίσκο του Γαλαξία μας — και δεν βρίσκονται τόσο μακριά από το κέντρο του γαλαξία μας όσο θα περίμενε κανείς.
Ο Γαλαξίας μας έχει διάμετρο τουλάχιστον 100.000 έτη φωτός, αλλά τα νέα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η αστρογένεση του γαλαξία λαμβάνει χώρα σε μια περιοχή που εκτείνεται σε ακτίνα 40.000 ετών φωτός από το γαλαξιακό κέντρο.
«Η έκταση του δίσκου σχηματισμού αστέρων του Γαλαξία μας αποτελεί από καιρό ένα ανοιχτό ερώτημα στη γαλαξιακή αρχαιολογία», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, Karl Fiteni, από το Πανεπιστήμιο της Insubria στην Ιταλία. «Χαρτογραφώντας τον τρόπο με τον οποίο μεταβάλλεται η ηλικία των αστέρων σε ολόκληρο τον δίσκο, έχουμε πλέον μια σαφή, ποσοτική απάντηση».
Η διεθνής ομάδα του Φιτένι επικεντρώθηκε σε 100.000 φωτεινά γιγάντια άστρα που εκτείνονται σε όλο τον σπειροειδή δίσκο του Γαλαξία μας, συλλέγοντας φασματοσκοπικά δεδομένα που περιγράφουν τις θερμοκρασίες και τις ηλικίες τους από το τηλεσκόπιο LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) στην Κίνα και του Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) στο Sloan Digital Sky Survey στις Ηνωμένες Πολιτείες, καθώς και πρόσθετα δεδομένα από την αποστολή Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος.
«Το Gaia ανταποκρίνεται στις προσδοκίες: συνδυάζοντας τα δεδομένα του με φασματοσκοπία από το έδαφος και προσομοιώσεις γαλαξιών, μας επιτρέπει να αποκρυπτογραφήσουμε την ιστορία της δημιουργίας του γαλαξία μας», δήλωσε ο Laurent Eyer από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης.
Οι γαλαξίες αναπτύσσονται από μέσα προς τα έξω, και ο Γαλαξίας μας δεν αποτελεί εξαίρεση, με τη μέση ηλικία των αστεριών να μειώνεται ανάλογα με την ακτίνα από το γαλαξιακό κέντρο. Η ομάδα του Fiteni διαπίστωσε ότι η μέση ηλικία φτάνει στο ελάχιστο σε ακτίνα 40.000 ετών φωτός από το κέντρο. Για σύγκριση, ο Ήλιος μας βρίσκεται 26.000 έτη φωτός μακριά από το γαλαξιακό κέντρο, αρκετά εντός του ορίου σχηματισμού αστεριών. Πέρα από αυτό το σημείο, τα άστρα αρχίζουν να γερνούν σταθερά και πάλι, με τα παλαιότερα άστρα να βρίσκονται τόσο στο κέντρο όσο και στην άκρη του δίσκου του Γαλαξία μας, δημιουργώντας μια κατανομή ηλικιών σε σχήμα U.
Ο Γαλαξίας μας δεν είναι ο μόνος που παρουσιάζει κατανομή ηλικίας των αστεριών σε σχήμα U ανάλογα με την ακτίνα· έχει διαπιστωθεί στο παρελθόν ότι και άλλοι γαλαξίες παρουσιάζουν παρόμοια κατανομή. Οι προσομοιώσεις που πραγματοποίησε η ομάδα του Fiteni υποδεικνύουν ποια είναι η αιτία αυτής της κατανομής ηλικίας σε σχήμα U.
«Στην αστροφυσική, χρησιμοποιούμε προσομοιώσεις που εκτελούνται σε υπερυπολογιστές για να προσδιορίσουμε τους φυσικούς μηχανισμούς που ευθύνονται για τα χαρακτηριστικά που παρατηρούμε στους γαλαξίες», δήλωσε ο João S. Amarante από το Πανεπιστήμιο Shanghai Jiao Tong της Κίνας. «Μας επέτρεψαν να αποδείξουμε πώς η μετανάστευση των αστέρων διαμορφώνει το ηλικιακό προφίλ του δίσκου και να προσδιορίσουμε πού τελειώνει η περιοχή αστρογένεσης».
Από τις προσομοιώσεις διαπίστωσαν ότι, σε ακτίνα περίπου 40.000 ετών φωτός, η αποτελεσματικότητα με την οποία ο γαλαξίας σχηματίζει αστέρια μειώνεται ξαφνικά, σηματοδοτώντας το όριο της περιοχής σχηματισμού αστεριών του Γαλαξία μας, η οποία έχει σχήμα δίσκου.
Γιατί, λοιπόν, υπάρχουν αστέρια πέρα από τα 40.000 έτη φωτός, αν δεν σχηματίστηκαν εκεί; Ένα σημαντικό στοιχείο είναι το σχήμα των τροχιών τους.
«Ένα βασικό στοιχείο σχετικά με τα άστρα στον εξωτερικό δίσκο είναι ότι κινούνται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να έχουν σχηματιστεί μέσα στον δίσκο», δήλωσε ο Βίκτορ Ντεμπατίστα από το Πανεπιστήμιο του Λάνκασαϊρ στην Αγγλία. «Δεν πρόκειται για άστρα που έχουν διασκορπιστεί σε μεγάλες ακτίνες από έναν δορυφορικό γαλαξία που εισέρχεται στον δίσκο.»
Επομένως, δεν φταίνε οι συγκρούσεις με άλλους γαλαξίες. Αντίθετα, αυτό που πιθανώς συμβαίνει είναι ένα φαινόμενο που ονομάζεται ακτινική μετανάστευση. Όπως οι σέρφερ που καβαλάνε τα κύματα προς την ακτή, έτσι και τα άστρα μπορούν να «καβαλήσουν» τα κύματα πυκνότητας που σχηματίζουν τους σπειροειδείς βραχίονες του Γαλαξία μας, μετακινούμενα προς μεγαλύτερες αποστάσεις από το γαλαξιακό κέντρο. Χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να φτάσουν τα αστέρια στην άκρη του δίσκου του Γαλαξία μας, 50.000 έτη φωτός ή και περισσότερο από το γαλαξιακό κέντρο, γεγονός που εξηγεί γιατί βρίσκουμε τα παλαιότερα αστέρια στα άκρα του γαλαξία.
Όλα αυτά θέτουν το ερώτημα γιατί η αστρογένεση σταματάει σταδιακά στα 40.000 έτη φωτός από το γαλαξιακό κέντρο. Μια πιθανότητα είναι ότι σχετίζεται με τη δομή του Γαλαξία μας. Ίσως η κεντρική ράβδος του γαλαξία μας, το μήκος της οποίας κυμαίνεται μεταξύ ακτίνων 11.000 και 15.000 ετών φωτός, να προκαλεί τη συγκέντρωση αερίου σε μια ορισμένη απόσταση από το γαλαξιακό κέντρο. Εναλλακτικά, η στρέβλωση στον σπειροειδή δίσκο του γαλαξία μας, η οποία έχει αποδοθεί σε βαρυτική αλληλεπίδραση με έναν άλλο νάνο γαλαξία, θα μπορούσε να διαταράξει τη δημιουργία αστεριών στον γαλαξία, διακόπτοντάς την στα 40.000 έτη φωτός.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 13 Απριλίου στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.
