Astronomowie odkryli granicę powstawania gwiazd w spiralnym dysku Drogi Mlecznej – i nie jest on tak daleko od centrum naszej galaktyki, jak można sobie wyobrazić.
The Droga Mleczna wynosi co najmniej 100 000 lata świetlne w poprzek, ale nowe wyniki sugerują, że powstawanie gwiazd w galaktyce ma miejsce w obszarze rozciągającym się w promieniu 40 000 lat świetlnych od centrum galaktyki.
Międzynarodowy zespół Fiteni skupił się na 100 000 świetlistych gigantach gwiazdy rozsianych po spiralnym dysku Drogi Mlecznej, uzyskując dane spektroskopowe opisujące ich temperatury i wiek z teleskopu LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope) w Chinach i Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) w ramach Sloan Digital Sky Survey w Stanach Zjednoczonych, a także dodatkowe dane z teleskopu Europejskiej Agencji Kosmicznej Gaja misja.
„Gaia spełnia swoją obietnicę: łącząc swoje dane z naziemną spektroskopią i symulacjami galaktyk, pozwala nam rozszyfrować historię powstawania naszej galaktyki” – powiedział Laurent Eyer z Uniwersytetu Genewskiego.
Galaktyki rosną od środka na zewnątrz i Droga Mleczna nie jest wyjątkiem, gdzie średni wiek gwiazd zmniejsza się wraz z promieniem od centrum galaktyki. Zespół Fiteni odkrył, że średni wiek osiąga minimum w promieniu 40 000 lat świetlnych od centrum. Dla porównania nasz słoneczny znajduje się 26 000 lat świetlnych od centrum Galaktyki, daleko wewnątrz granicy formowania się gwiazd. Poza tym punktem gwiazdy ponownie zaczynają się stopniowo starzeć, przy czym najstarsze gwiazdy znajdują się zarówno w centrum, jak i na samym brzegu dysku Drogi Mlecznej, tworząc rozkład wieku w kształcie litery U.
Droga Mleczna nie jest wyjątkowa pod względem rozkładu wieku gwiazd i promienia w kształcie litery U; Wcześniej odkryto, że inne galaktyki również mają podobny rozkład. Symulacje komputerowe przeprowadzone przez zespół Fiteni sugerują, jaka jest przyczyna rozkładu wieku w kształcie litery U.
„W astrofizyce wykorzystujemy symulacje przeprowadzane na superkomputerach, aby identyfikować mechanizmy fizyczne odpowiedzialne za cechy, które obserwujemy w galaktykach” – powiedział João S. Amarante z Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju w Chinach. „Pozwoliły nam zademonstrować, jak migracja gwiazd kształtuje profil wiekowy dysku i określić, gdzie kończy się obszar gwiazdotwórczy”.
Na podstawie symulacji odkryli, że w promieniu około 40 000 lat świetlnych wydajność, z jaką galaktyka tworzy gwiazdy, nagle spada, wyznaczając krawędź obszaru gwiazdotwórczego w kształcie dysku w Drodze Mlecznej.
Dlaczego więc istnieją gwiazdy w odległości większej niż 40 000 lat świetlnych, skoro tam nie powstały? Wielką wskazówką jest kształt ich orbit.
„Kluczową kwestią dotyczącą gwiazd dysku zewnętrznego jest to, że krążą one po orbitach bliskich kołowych, co oznacza, że musiały uformować się w dysku” – powiedział Victor Debattista z Uniwersytetu w Lancashire w Anglii. „To nie są gwiazdy rozproszone na duże promienie przez spadającą galaktykę satelitarną”.
Więc zderzenia z innymi galaktykami nie są winni. Zamiast tego prawdopodobnie zachodzi zjawisko zwane migracją radialną. Podobnie jak surferzy płynący na falach do brzegu, gwiazdy mogą przemieszczać się na falach gęstości tworzących ramiona spiralne Drogi Mlecznej na większe odległości od centrum galaktyki. Dotarcie gwiazd do samej krawędzi dysku Drogi Mlecznej, oddalonej o 50 000 lat świetlnych lub więcej od centrum galaktyki, zajmuje więcej czasu, co wyjaśnia, dlaczego najstarsze gwiazdy znajdujemy na samych obrzeżach galaktyki.
Wszystko to nasuwa pytanie, dlaczego powstawanie gwiazd zatrzymuje się w odległości 40 000 lat świetlnych od centrum galaktyki. Jedną z możliwości jest to, że jest to związane ze strukturą Drogi Mlecznej. Być może centralna poprzeczka naszej galaktyki, której wymiary wahają się w promieniach od 11 000 do 15 000 lat świetlnych, powoduje gromadzenie się gazu na pewną odległość od centrum galaktyki. Alternatywnie, osnowa w dysku spiralnym naszej galaktyki, co przypisuje się oddziaływaniu grawitacyjnemu z inną galaktyką karłowatą, może zakłócić powstawanie gwiazd w galaktyce, odcinając ją w odległości 40 000 lat świetlnych.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie 13 kwietnia Astronomia i astrofizyka.
