Måske opstod Solen som resultat af et galaksesammenstød

Den europæiske satellit Gaia har nu i mere end 10 år set på Mælkevejens stjerner, og hvordan de bevæger sig.

Resultatet er blevet en helt ny fortælling om Mælkevejens voldsomme fortid, hvor andre og mindre galakser er stødt sammen med den.

Faktisk kan Mælkevejens sammenstød med en anden galakse for flere milliarder år siden have haft betydning for dannelsen af Jorden og Solen.

Gaias ensomme opgave

Hvor alle andre astronomiske satellitter har til opgave at tage billeder, har Gaia en helt anden tjans. Fra en bane 1,5 millioner kilometer fra Jorden har den ikke gjort andet end at foretage tre slags målinger af nu over 1,5 milliarder stjerner. De tre målinger er:

• Præcis måling af positionen på himlen
• Lysstyrken i forskellige bølgelængdeområder
• Hastigheden i stjernens bevægelse

Det lyder måske kedeligt, da Gaia ikke knipser et eneste billede. Men disse milliarder målinger er nu blevet analyseret på store computere, og der er udgivet flere store stjernekataloger alene baseret på satellittens data.

Og det er ved at grave i disse data, at astronomerne nu er kommet til en helt ny forståelse af Mælkevejens voldsomme fortid.

Gaia er nemlig den første satellit, som har været i stand til at måle stjernernes bevægelse i Mælkevejen så nøjagtigt, at man stadig kan se sporene af sammenstød, som har fundet sted for milliarder af år siden.

Den første opdagelse

Det begyndte allerede et par år efter Gaias opsendelse i 2013.

Man havde indsamlet data for syv millioner stjerner, så her var allerede noget for computerne at analysere.

Men så viste det sig hurtigt, at 30.000 af disse stjerner bevægede sig gennem rummet på en meget speciel måde, nemlig i modsat retning rundt om Mælkevejens centrum i forhold til alle andre stjerner.

Ikke nok med det: Deres baner var ikke næsten cirkulære, som de ellers er normalt, men meget aflange. Selve stjernerne var også af en lidt anden type end forventet.

Det endelige gennembrud kom, da man ud fra en computersimulation af et galaksesammenstød kunne se, at resultatet ville blive en strøm af stjerner, nøjagtigt som Gaia havde observeret.

For selve den galakse, som for milliarder af år siden var stødt ind i vores Mælkevej, er for længst gået i opløsning – tilbage er nu kun en strøm af stjerner i mærkelige baner om Mælkevejen.

Den nu forsvundne galakse har fået navnet Gaia-Enceladus, og den har været ganske stor, måske en tiendedel (⅒) af Mælkevejens nuværende størrelse. Men da sammenstødet skete, var vores Mælkevej meget mindre end nu, så størrelsesforholdet har nok været, at Gaia-Enceladus var en fjerdedel (¼) af Mælkevejens daværende størrelse.

Det var virkelig et sammenstød af betydning.

Men det var også kun begyndelsen. Gennem årene steg antallet af observationer fra millioner til nu over 1,5 milliarder, og det fører os frem til Sagittarius-galaksen.

Da vores Mælkevej fik buler

Vi forestiller os som regel Mælkevejen som en flad skive, men det er ikke helt sandt.

For omkring 70 år siden opdagede man, at skiven var lidt skæv. Den bøjede lidt ’nedad’ i den ene side og lidt ’opad’ i den anden side. Det kunne man dengang ikke forklare, men nu har Gaia kastet nyt lys over mysteriet.

Ved at følge stjernernes bevægelse over en periode på 10 år har det nemlig vist sig, at ’skævheden’ ikke ligger stille, men kredser om Mælkevejens centrum med en omløbstid på mellem 600 og 700 millioner år.

Det, som computerberegninger viser, er netop, hvad man kan forvente, hvis man antager, at skævheden er opstået som en følge af et galaksesammenstød. Og det sammenstød har måske haft enorm betydning for os, da det kan have ført til solsystemets dannelse.

Ligesom i en detektivroman fandt man efterhånden frem til den hovedmistænkte bag sammenstødet, nemlig en dværggalakse ved navn Sagittarius. Den blev opdaget i 1994, altså længe før Gaia blev opsendt.

Det er i dag en ret lille galakse på kun en tiendedel (⅒) af Mælkevejens størrelse, som kredser i en polar bane, der fører Sagittarius tværs gennem Mælkevejens skive.

Igen blev computerne sat på arbejde, og de viste, at disse sammenstød skabte strømme af stjerner, ligesom det var tilfældet ved Gaia-Enceladus-sammenstødet. Ved hver passage gennem skiven mistede Sagittarius på denne måde stjerner. Så man kan sige, at Mælkevejen gradvist er ved at opsluge den lille Sagittarius-galakse.

Men så kom den store overraskelse.

Fra modelberegninger vidste man, at Sagittarius havde passeret gennem Mælkevejens skive tre gange. Første gang for 5-6 milliarder år siden, anden gang for omkring 2 milliarder år siden og sidste gang for 1 milliard år siden. Hver gang det skete, blev gassen mellem stjernerne i Mælkevejen påvirket – der blev så at sige skabt krusninger i de enorme gasskyer, hvorfra nye stjerner dannes.

Der, hvor gasskyerne presses sammen, vil der dannes nye stjerner, og det kunne Gaia bekræfte. De indsamlede data viste nemlig tre tilfælde af forøget stjernedannelse. Nemlig for 5,7 milliarder år siden, for 1,9 milliarder år siden og endelig for 1 milliard år siden – netop på de tidspunkter hvor Sagittarius-galaksen passerede gennem galaksens skive.

Vi kan ikke vide det med sikkerhed, men det er en mulighed, at Solens dannelse for 4,6 milliarder år siden kan være et lidt forsinket resultat af Sagittarius' første passage gennem Mælkevejen.

Sagittarius' betydning for Mælkevejen og Solen

Den spanske astronom Carme Gallart fra observatoriet på Tenerife har deltaget i disse undersøgelser, og han udtaler til ESA:

»Det ser ud til, at Sagittarius ikke kun formede strukturen og påvirkede dynamikken i, hvordan stjerner bevæger sig i Mælkevejen. Den har også ført til en opbygning af Mælkevejen. Det ser ud til, at mange af Mælkevejens stjerner blev dannet på grund af sammenstødene med Sagittarius og ellers ikke ville eksistere.«

Han opsummerer yderligere:

»Solen blev dannet på det tidspunkt, hvor stjerner blev dannet i Mælkevejen på grund af Sagittarius' første passage, men vi ved ikke, om den særlige sky af gas og støv, der blev til Solen, kollapsede på grund af Sagittatrius' virkninger eller ej. Men det er et muligt scenarie, fordi Solens alder er i overensstemmelse med en stjerne, der er dannet som følge af effekten fra Sagittarius.«

Måske er dette kun toppen af isbjerget.

Vi ved, at Mælkevejen har et stort antal små dværggalakser, som kredser om Mælkevejen. Vi kender til mindst 50, og der opdages hele tiden nye.

Og det synes sikkert, at Mælkevejen mange, mange gange har haft store og små sammenstød med dværggalakser, som er kommet for tæt på.

Det kan godt være, at de små dværggalakser nu er blevet mere eller mindre opslugt af vores Mælkevej. Men sammenstødene kan have haft en enorm betydning for Mælkevejens udvikling og historie ved at påvirke dannelsen af stjerner som Solen.