Körülbelül 12 milliárd évvel ezelőtt egy LKH néven ismert törpegalaxis ütközött egy fiatal Tejútrendszerrel, és összeolvadt vele. A művész koncepciója ezt az ütközést ábrázolja. A NASA Hubble űrteleszkópja végleges bizonyítékot talált erre az ütközésre a gömbhalmazok tanulmányozásával.

Otthoni galaxisunk, a Tejútrendszer, a jelenlegi méretére nőtt, részben kisebb galaxisok fogyasztásával. Most a NASA Hubble űrteleszkópjának új adatai azt mutatják, hogy végleges bizonyíték van arra, hogy egy törpegalaxis egyesül a fiatal Tejút galaxissal az evolúció legkorábbi fázisaiban. Ez a felfedezés kiterjeszti a galaxisunk történetével kapcsolatos ismereteinket 1,8 milliárd évvel régebbre az időben, mint korábban.

Az eredmények hétfőn jelentek meg a Nature Astronomy folyóiratban.

A Tejútrendszer ma egy hatalmas spirálgalaxis, amely több száz milliárd csillagnak ad otthont. Galaxisunk azonban nem volt mindig olyan nagy; úgy nőtt ki, hogy új csillagokat alkotott a gázfelhőiből, valamint csillagokat, gázt és sötét anyagot gyűjtött más galaxisokból a fúziókon keresztül.

Galaxisunk történetének legutóbbi hatalmas összeolvadása a Nyilas törpegalaxissal történt, amely több mint 6 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, és még ma is tart. Visszatekintve a még távolabbi múltra, a kutatók megtudták, Gaia-Sausage-Enceladushogy a Tejút galaxis 10 milliárd évvel ezelőtt elpusztított egy másik törpe galaxist, a Gaia-Sausage-Enceladus-t. Ez az ősi összeolvadás nagyban befolyásolta galaxisunk csillagkorongjának szerkezetét. Más, kisebb összeolvadások is előfordultak e kettő között.

De a galaxisunk története nem áll meg itt. Mind a megfigyelések, mind a szimulációk azt sugallják, hogy egy másik nagy összeolvadás megelőzte ezt a kettőt, bár az esemény sajátosságait erősen vitatták. Most a Hubble feltárta a végleges bizonyítékot egy korábbi egyesülésre, amely körülbelül 11,8 milliárd évvel ezelőtt történt, vagy csak 2 milliárd évvel az ősrobbanás után.

„Otthonunk a Tejútrendszer, de nem tudjuk, hogyan épült a házunk” – mondta Davide Massari, az olaszországi Bolognai Asztrofizikai és Űrtudományi Obszervatórium vezető szerzője. „Ebben a tanulmányban felfedezzük, honnan származik az első jelentős téglacsomó: egy törpegalaxisból, amelyet LKH-nak hívunk.”

Kozmikus régészeti lelőhelyek

Hatalmas csillagászati felmérések és precíziós adatok az olyan űrhajókról, mint az ESA (Európai Űrügynökség) Gaia küldetése, szerepet játszottak a galaxisunk történetének összeillesztésében. Minél messzebbre nyúlik vissza galaxisunk történelmébe, amit a tudósok megpróbálnak kinézni, annál nehezebb lesz megmondani, mi történt. Amikor a galaxisunk fiatal volt, kisebb volt, és sokkal közelebb volt a galaxisokhoz, amelyekkel ütközött. Ez is kaotikusabb volt, és lehetséges, hogy az egyesülések jeleit több milliárd év alatt törölték.

Ez a homályos múlt, amit a Hubble nézett. A kutatók a Hubble-t használták a Tejút galaxis néhány gömbhalmazának tanulmányozására: hatalmas, durván gömb alakú, tízezres és néhány millió csillag gömb alakú gyűjteményét. A Globular halmazok galaxisunk legrégebbi csillagait tartalmazzák, és kozmikus régészeti lelőhelyekként működhetnek, amelyek megőrzik a Tejút galaxis által összegyűjtött más galaxisok csillagait.

„A Hubble-képalkotás nagyfelbontásának és mélységének köszönhetően példátlan pontossággal mérhetjük ezeknek a klasztereknek a korát és fémtartalmát” – mondta Chiara Zerbinati, a tanulmány társszerzője, az olaszországi Bolognai Egyetem kutatója. „A Gaia méréseivel együtt ez lehetővé tette a többitől eltérő gömbhalmazok populációjának megkülönböztetését. Ezek azok a halmazok, amelyek LKH-ban születtek, és megmondják nekünk, hogy mikor falta fel azt a galaxist a miénk, és milyen hatalmas volt.

A csapat 39 gömbhalmaz Hubble-megfigyelését elemezte galaxisunk belső 20.000 fényévében, ahol meg kell őrizni a legősibb összeolvadások bizonyítékait. Arra számítottak, hogy ez a minta olyan gömbhalmazokat tartalmaz, amelyek a fiatal Tejútrendszerben alakultak ki, valamint a Gaia-Sausage-Enceladus törpegalaxisból körülbelül 10 milliárd évvel ezelőtt gyűjtött halmazokat.

A Hubble érzékeny megfigyeléseit felhasználva meghatározták az egyes halmazok pontos korát és a kapcsolódó fémességet – a héliumnál nehezebb elemek bőségét – megállapították, hogy galaxisunk belső régióiban egy harmadik gömbhalmaz populáció volt. A csapat megállapította, hogy ezek a klaszterek idősebbek, mint a Gaia-Sausage-Enceladus egyesülés során gyűjtött csoport, de fiatalabbak, mint a Tejútrendszerben születettek, függetlenül fémtartalmuktól. Ezek a halmazok tehát egy különálló és még korábbi összeolvadásból származnak, amelyben a Tejútrendszer elnyelt egy törpegalaxist, amely körülbelül 500 milliószorosa a Nap tömegének a csillagokban, ami akkoriban galaxisunk tömegének jelentős töredéke volt. Ezt a törpe galaxist Low-energy-Kraken-Heracles-nek, vagy LKH-nak nevezték el, három korábbi kutatási tanulmány tiszteletére, amelyek a galaxisunk történetének korai szakaszában az egyesülés ötletét támogatták.

Egy ilyen nagy összeolvadás a Tejútrendszer kialakulásának ilyen korai szakaszában mélyreható következményekkel jár galaxisunk fejlődésére.

„Néhány korábbi tanulmány azzal érvelt, hogy galaxisunk evolúciójának legkorábbi fázisait olyan csillagok határozták meg, amelyek csak a galaxisunkban születtek” – mondta Massari. „Itt megmutattuk, hogy a külső galaxisokban született csillagokat is figyelembe kell venni.”

A csapat azt tervezi, hogy folytatja munkáját, hogy megfejtse a Tejút galaxis történelmét a gömbhalmazok tanulmányozásával, azzal a céllal, hogy jellemezze az összes hatalmas egyesülést, amelyet galaxisunk a kozmikus történelem során tapasztalt.

„A Hubble olyan gömbhalmazokat figyel meg, amelyeket még soha nem tanulmányoztak, és ez segít nekünk jellemezni azokat az egyesülési eseményeket, amelyek a Tejútrendszer történetében messze vannak az időben” – mondta Fernando Aguado-Agelet, a Vigo Egyetem és a spanyolországi La Laguna Egyetem társszerzője.

A Hubble űrteleszkóp már több mint három évtizede működik, és folytatja az úttörő felfedezéseket, amelyek alakítják az univerzum alapvető megértését. A Hubble a NASA és az ESA (Európai Űrügynökség) közötti nemzetközi együttműködés projektje. A NASA Goddard Űrrepülési Központja a marylandi Greenbeltben irányítja a teleszkópot és a küldetést. A Lockheed Martin Space támogatja a Goddard küldetését is. A baltimore-i Űrteleszkóp Tudományos Intézet, amelyet a Csillagászati Egyetemek Szövetsége működtet, Hubble tudományos műveleteket végez a NASA számára.