Kosmisk kollision ændrede Mælkevejens struktur for evigt
12 marts 2023
Mens Mælkevejen voksede, var ved at tage form og i det hele taget passede sig selv for små 10 milliarder år siden, skete der noget voldsomt for vores galakse:
Et massivt, frontalt sammenstød med en anden galakse – en kosmisk kollision – som ændrede Mælkevejens struktur for evigt.
Den gigantiske kollision skabte blandt andet en stor andel af de ældste stjerner i Mælkevejen, peger beregninger i en ny Nature-artikel på. Og resultaterne skaber begejstring hos forskerne bag:
»Vi kender nu rækkefølgen af begivenheder, der førte til dannelsen af Mælkevejen. Vi kender Mælkevejens stamtræ!« skriver førsteforfatter på studiet Amina Helmi, som er professor på Groningen Universitet i Holland, i en mail til Videnskab.dk.
Mælkevejen blev rusket godt rundt
Ifølge Amina Helmi og hendes hollandske og franske forskerkollegaer ser det ud til, at det var en lidt mindre galakse, Mælkevejen i sine spæde år tørnede sammen med.
Men selvom den anden galakse ’kun’ vejede omkring en fjerdedel af Mælkevejen på daværende tidspunkt, må vores galakse alligevel være blevet »rusket godt rundt«, lyder det fra en dansk astrofysiker.
»Deres beregninger ser umiddelbart ud til at passe, med det man kan observere i dag,« siger Peter Laursen, som har læst, men ikke deltaget i det nye studie, til Videnskab.dk.
»Det er super spændende at finde ud af, hvordan vores galakse er blevet dannet, hvad der har været med til at forme den, og hvordan den har udviklet sig gennem tiden. Og dét er det her nye studie et godt skridt på vejen til,« tilføjer Peter Laursen, som er ansat ved Institutt for Teoretisk Astrofysikk på Universitetet i Oslo og tilknyttet Cosmic Dawn Center på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.
Galakser vokser i kollisioner
Simpelt forklaret, består Mælkevejen af et centrum, som er en slags bule, og en flad skive, hvor de fleste stjerner befinder sig. Skiven er delt i to – en tynd og en tyk skive – og har spiralarme. I sådan en ’arm’ ligger Solsystemet, hvor planeten Jorden befinder sig.
Derudover findes der en samling af stjerner, som er lidt uden for kategori, fordi de roterer helt anderledes end den todelte skive. Denne samling kaldes ’galakse-haloen’.
»Det er et grundlæggende problem i studiet af galakser at finde ud af, hvordan de forskellige komponenter er opstået. Det her studie handler først og fremmest om den tykke skive og om haloen, og det svarer for en stor del af vores galakse,« forklarer Peter Laursen.
Han tilføjer, at det er en velkendt teori, at Mælkevejen skulle være vokset gennem kollisioner med andre galakser.
»Vi ved, at når galakser kolliderer, skaber det chokbølger, som får gasskyer til at kollapse, hvilket igen skaber nye stjerner. På den måde vokser galaksen,« forklarer Peter Laursen.
En galaksekollision kan være en ret voldsom affære, som du kan se i denne simulation af, når Mælkevejen og vores nabogalakse Andromeda tørner sammen om 5 milliarder år:
(Video: Space.com)
Masser af stjerner fra fremmed galakse
Det er altså ikke på den måde overraskende, hvis Mælkevejen på et tidspunkt er tørnet sammen med en anden galakse og vokset gennem kollisionen. Men det er forbavsende, at det tilsyneladende ikke er sket mange flere gange, mener førsteforfatter på studiet Amina Helmi.
I det nye studie argumenterer hun og hendes kollegaer på baggrund af deres beregninger for, at stort set alle de stjerner, der ligger i Mælkevejens halo, er stjerner, der stammer fra den ene voldsomme kollision for 10 milliarder år siden.
Mælkevejens tykke skive
Fordi den anden galakse, som forskerne har døbt Gaia-Enceladus, var så massiv, førte kollisionen også til dannelsen af den tykke af Mælkevejens to skiver, forklarer Amina Helmi.
Præcis hvordan Mælkevejens tykke skive er opstået, har hidtil været lidt af et mysterium, og forskellige teorier har konkurreret – det kan du læse mere om i boksen under artiklen.
»Det anede vi ikke. Vi troede, at flere mindre objekter måske ville have bidraget til dannelsen af haloen,« skriver Amina Helmi i en mail til Videnskab.dk.
»I stedet opdagede vi, at det, som vi har kaldt Mælkevejens halo, i virkeligheden består næsten fuldt ud af stjerner fra en anden galakse!« tilføjer Amina Helmi.
Gaia-data gjorde det muligt
Amina Helmi og hendes kollegaer har regnet sig frem til de nye resultater ud fra et helt unikt datasæt, som kan give enhver astrofysiker julelys i øjnene: Data indsamlet med det europæiske rumteleskop Gaia, der er i fuld gang med at kortlægge vores galakse.
Foreløbig har Gaia målt lysstyrke, position, afstand og bevægelse for over en milliard stjerner i Mælkevejen, hvilket svarer til omkring én procent af samtlige af Mælkevejens stjerner.
Stjernerne og deres dynamik er på en måde de ingredienser, som Mælkevejen er bygget af. Med data fra Gaia – kombineret med data af stjernernes kemiske sammensætning – kan forskerne så at sige »regne baglæns«, forklarer Peter Laursen.
Opgaven består i at regne sig frem til scenarier i fortiden, som kan have udløst hændelser, der giver lige netop dét slutresultat, vi ser i dag. En slags galaktisk arkæologi.
»Man har et 3D-øjebliksbillede af, hvordan et kæmpe antal af Mælkevejens stjerner bevæger sig rundt. Så opstiller man forskellige scenarier og undersøger: Hvis den er dannet på dén måde, hvordan skal det så se ud nu, og hvis den er dannet på en anden måde, hvordan skal det så se ud?« forklarer Peter Laursen.
Her ses de mange data fra Gaia sat sammen i et stort farvefoto af stjerner, gas og støv i vores galakse. (Foto: ESA)
Et gigantisk ædegilde
Selvom der er tale om spændende resultater, skal man dog altid huske at tage sig i agt, når man arbejder med computersimuleringer, påpeger Peter Laursen. Selvom alting ser ud til at passe perfekt sammen, er det ikke nødvendigvis den endelige eller fyldestgørende forklaring, man finder frem til på den måde.
Jo flere data, man kan proppe ind i sin computermodel – i dette tilfælde enorme mængder information fra blandt andet Gaia – jo mere overbevisende bliver den dog.
»Det her ser umiddelbart ud til at passe med det, man kan observere i dag, og deres metoder ser også solide ud, man skal bare huske, at der også findes modstridende teorier,« siger Peter Laursen og slutter:
»Men det virker plausibelt, og det er da et fantastisk scenarie at forestille sig: Et gigantisk ædegilde, da Mælkevejen opslugte en fire gange mindre galakse, hvis levn stadig findes i dag, 10 milliarder år senere.«
