Odkryj Shakti i Shivę

Wizualizacja Drogi Mlecznej z gwiazdami zidentyfikowanymi przez Khyati Malhana i Hansa-Waltera Rexa w zestawie danych Gaia DR3 jako należące do Shivy i Shakti, również pokazana jako kolorowe kropki. Gwiazdy Shivy są pokazane na zielono, a gwiazdy Shakti na różowo. Całkowity brak zielonych i różowych znaków w niektórych regionach nie oznacza, że ​​nie ma tam gwiazd Shivy ani Shakti, ponieważ zbiór danych wykorzystany w tym badaniu obejmuje jedynie określone regiony w naszej galaktyce. Źródło: S. Payne-Wardenar / K. Malhan / MPIA

Astronomowie zidentyfikowali, jakie mogą być dwie z tych planet droga MlecznaNajstarsze elementy składowe Shakti i Shivy wydają się być pozostałościami dwóch galaktyk, które połączyły się 12–13 miliardów lat temu z wczesną wersją Drogi Mlecznej, przyczyniając się do początkowego rozwoju naszej macierzystej galaktyki. Nowe odkrycie jest astronomicznym odpowiednikiem poszukiwania przez archeologów śladów pierwotnej osady, która przekształciła się w dzisiejsze duże miasto. Wymagało to połączenia danych na temat prawie 6 milionów gwiazd z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej z pomiarami z przeglądu SDSS. Wyniki opublikowano w Dziennik astrofizyczny.

Wczesna historia naszej macierzystej galaktyki, Drogi Mlecznej, to okres łączenia się z mniejszymi galaktykami, w wyniku czego powstały dość duże elementy składowe. Teraz Khyati Malhan i Hans-Walter Rex z Instytutu Astronomii Maxa Plancka zdołali zidentyfikować jedne z najstarszych elementów składowych, które nadal można rozpoznać jako takie: fragmenty protogalaktyki, które połączyły się z wczesną wersją naszej galaktyka. Droga Mleczna pojawiła się 12 do 13 miliardów lat temu, na początku ery powstawania galaktyk we wszechświecie.

Składniki, które astronomowie nazwali Shakti i Shiva, zidentyfikowano poprzez połączenie danych z satelity astrometrycznego Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej z danymi z przeglądu SDSS. Dla astronomów wynik jest równoznaczny ze znalezieniem śladów pierwotnej osady, która rozwinęła się dzisiaj w duże miasto.

Śledzenie pochodzenia gwiazd pochodzących z innych galaktyk

Kiedy galaktyki zderzają się i łączą, kilka procesów zachodzi równolegle. Każda galaktyka posiada własny zbiornik gazowego wodoru. W wyniku uderzenia te obłoki wodoru ulegają destabilizacji i powstaje w nich wiele nowych gwiazd. Oczywiście nadchodzące galaktyki mają już swoje własne gwiazdy, a w procesie łączenia gwiazdy z galaktyk będą się mieszać. W dłuższej perspektywie takie „gwiazdy akreujące” utworzą także niektóre gromady gwiazd w nowo połączonej galaktyce. Po zakończeniu procesu łączenia ustalenie, które gwiazdy pochodzą z której poprzedniej galaktyki, może wydawać się bezcelowe. Ale w rzeczywistości istnieje przynajmniej kilka sposobów na prześledzenie swojego gwiezdnego rodowodu.

Pomoc pochodzi z podstaw fizyki. Kiedy galaktyki zderzają się, a ich gromady gwiazd mieszają się, większość gwiazd zachowuje bardzo podstawowe właściwości, które są bezpośrednio związane z prędkością i kierunkiem galaktyki, z której powstały. Gwiazdy z tej samej galaktyki przed połączeniem mają podobne wartości zarówno pod względem energii, jak i tego, co fizycy nazywają momentem pędu – pędem związanym z ruchem orbitalnym, czyli rotacją. W przypadku gwiazd poruszających się w polu grawitacyjnym galaktyki zarówno energia, jak i moment pędu są zachowane: pozostają niezmienione w czasie. Szukaj dużych gromad gwiazd o podobnych i nietypowych wartościach energii i momentu pędu – a istnieje duże prawdopodobieństwo, że znajdziesz pozostałości po syntezie jądrowej.

Dodatkowe wskaźniki mogą pomóc w identyfikacji. Gwiazdy, które powstały później, zawierają cięższe pierwiastki, zwane przez astronomów „metalami”, niż gwiazdy, które powstały dawno temu. Im niższa zawartość metalu („metaliczność”), tym wcześniej powstała gwiazda. Próbując zidentyfikować gwiazdy, które faktycznie istniały 13 miliardów lat temu, należy szukać gwiazd o bardzo niskiej zawartości metali („ubogich w metale”).

Wirtualne skamieniałości w dużym zbiorze danych

Identyfikacja gwiazd, które dołączyły do ​​naszej Drogi Mlecznej jako części innej galaktyki, stała się możliwa dopiero stosunkowo niedawno. Wymaga dużych zbiorów danych wysokiej jakości, a analiza polega na przesiewaniu danych w inteligentny sposób w celu określenia klasy badanych obiektów. Tego typu zbiory danych są dostępne dopiero od kilku lat. Należący do ESA satelita astrometryczny Gaia zapewnia idealny zbiór danych dla tego typu dużych zbiorów danych dla archeologii galaktycznej. Wystrzelony w 2013 roku, w ciągu ostatniej dekady dostarczył coraz dokładniejszy zestaw danych, który obecnie obejmuje pozycje, zmiany położenia i odległości prawie 1,5 miliarda gwiazd w naszej galaktyce.

Dane Gaia zrewolucjonizowały badania dynamiki gwiazd w naszej Galaktyce i doprowadziły już do odkrycia nieznanych wcześniej podstruktur. Obejmuje to tak zwany Gaia Enceladus/Strumień Kiełbasy, pozostałość po ostatnim i największym połączeniu naszej galaktyki, które miało miejsce pomiędzy 8 a 11 miliardami lat temu. Obejmuje także dwie struktury zidentyfikowane w 2022 r.: Strumień Pontu zidentyfikowany przez Malhana i współpracowników oraz „biedne stare jądro” Drogi Mlecznej zidentyfikowane przez Rexa i współpracowników. Ta ostatnia to grupa gwiazd, które powstały podczas początkowych połączeń, które utworzyły pierwotną Drogę Mleczną i nadal znajdują się w centralnym obszarze naszej galaktyki.

Skutki Shakti i Shivy

W swoich bieżących badaniach Malhan i Rex wykorzystali dane Gai wraz ze szczegółowymi widmami gwiazd z przeglądu Sloan Digital Sky Survey (DR17). Ten ostatni dostarcza szczegółowych informacji o składzie chemicznym gwiazd. „Zaobserwowaliśmy, że w przypadku określonej populacji gwiazd ubogich w metale gwiazdy były skupione wokół dwóch określonych kombinacji energii i momentu pędu” – mówi Malhan.

W przeciwieństwie do „biednego starego serca”, które było również widoczne na tych diagramach, dwie podobnie myślące gromady gwiazd miały stosunkowo duży moment pędu, zgodny z gromadami gwiazd będącymi częścią oddzielnych galaktyk, które połączyły się z Drogą Mleczną. droga. Malhan nazwał te dwie struktury Shakti i Shiva, przy czym ten ostatni jest jednym z głównych bóstw hinduizmu, a pierwsza kobiecą siłą kosmiczną często przedstawianą jako małżonka Śiwy.

Ich wartości energii i momentu pędu, a także ogólnie niska metaliczność na równi z wartościami „biednego starego jądra”, sprawiają, że Shakti i Shiva są dobrymi kandydatami na niektórych wczesnych przodków naszej Galaktyki Drogi Mlecznej. „Shakti i Shiva mogą być pierwszymi dodatkami do„ biednego starego serca ” naszej Drogi Mlecznej, powodując, że zacznie ono rosnąć w dużą galaktykę” – mówi Rex.

Kilka badań, które już trwają lub które mają się rozpocząć w ciągu najbliższych dwóch lat, zapewnia dodatkowe istotne dane, zarówno widma (SDSS-V, 4MOST), jak i dokładne odległości (LSST/Obserwatorium Rubin), które umożliwią astronomom podjęcie jednoznacznej decyzji o tym, co. Czas pokaże, czy Shakti i Shiva rzeczywiście dają wgląd w najwcześniejszą prehistorię naszej macierzystej galaktyki.

Odniesienie: „Shiva i Shakti: przypuszczalne fragmenty protogalaktyczne w wewnętrznej drodze mlecznej”, Khayati Malhan i Hans-Walter Rex, 21 marca 2024 r., Dziennik astrofizyczny.
doi: 10.3847/1538-4357/ad1885