Muiden spiraaligalaksien tavoin Linnunradan keskellä on pullistuva tähtipallo. Sitä kutsutaan 'bulgeksi', ja sen säde on noin 10 000 valovuotta. Tähtitieteilijät ovat keskustelleet pullistuman alkuperästä, ja jotkut tutkimukset osoittavat, että useat tähtien muodostumisjaksot loivat sen.
Mutta uusi tutkimus NOIRLabin kanssa Pimeän energian kamera ehdottaa, että yksi ainoa eeppinen tähtienmuodostuksen purkaus loi pullistuman yli 10 miljardia vuotta sitten.
Linnunrata on massiivinen rakenne, joka ulottuu 170 000 ja 200 00 valovuoden välillä. On epävarmaa, kuinka monta tähteä se sisältää, ja arviot vaihtelevat 100 miljardista 400 miljardiin. Se sisältää todennäköisesti saman määrän planeettoja.
Aurinkokuntamme sijaitsee Linnunradan Orionin käsivarressa, noin 27 000 valovuoden päässä galaktisesta keskustasta. Meidän näkökulmastamme Linnunrata näyttää valtavalta utuiselta valonauhalta. Mutta modernin tähtitieteen ansiosta tiedämme Linnunradasta paljon enemmän morfologia .
Yksinkertainen kaavio Linnunradalta. Kuvan luotto: RJHall, englantilainen Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52696960
Tiedämme, että Linnunrata on pyörivä kiekko, jossa on kierrevarret. Tiedämme, että keskustassa on supermassiivinen musta aukko nimeltään Jousimies A*. Ja tiedämme, että vaikka levy kokonaisuudessaan on litistetty, keskimyrsky on erilainen. Se on vähän kuin kaksi paistettua munaa, joiden keltuainen työntyy ulos ylhäältä ja alhaalta.
Kuinka tähtien pullistuma muodostui, on ollut vastaamaton kysymys. On todisteita siitä, että se kasvoi miljardeja vuosia, kun yhä enemmän tähtiä muodostui. Jotkut tähtitieteilijät ovat väittäneet, että se muodostui kahden erillisen tähtien muodostumispurkauksen aikana, joista toinen noin 10 miljardia vuotta sitten ja toinen noin 3 miljardia vuotta sitten.
'Jotain erilaista tapahtui pullistumassa.'
Michael Rich, apulaistutkija, Kalifornian yliopisto, Los Angeles.
'Monet muut spiraaligalaksit näyttävät Linnunradalta ja niissä on samanlaisia pullistumia, joten jos ymmärrämme, kuinka Linnunrata muodosti pullistumansa, meillä on hyvä käsitys siitä, miten muut galaksit tekivät myös', sanoi päätutkija. Christian Johnson Space Telescope Science Institutesta Baltimoressa, Marylandissa. Johnson on johtava kirjoittaja eräässä paperissa, joka selittää näitä uusia tuloksia. Paperi on nimeltään 'Blanco DECam Bulge Survey (BDBS) II: projektin suorituskyky, data-analyysi ja varhaiset tieteelliset tulokset'. Se on julkaistu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä.
Uusi tutkimus kertoo, että galaksin 1000 valovuoden keskuksen tähdet muodostuivat yhdessä eeppisessä tapahtumassa noin 10 miljardia vuotta sitten. Tuolloin valtava määrä kaasua putosi keskialueelle, mikä laukaisi kaiken tähtien syntymän. Kaikki tuo kaasu on saattanut olla keskukseen vedettyä alkumateriaalia tai se on voinut tulla sulautuessaan toiseen pienempään galaksiin.
Nämä tulokset ovat peräisin Dark Energy Camera (DECam) -tutkimuksesta, joka koski noin 250 miljoonaa tähteä. Kyselyssä keskityttiin ultraviolettivaloon ns Punainen möykky tähdet. Tutkijat pystyivät analysoimaan näiden tähtien kemiallisen koostumuksen.
Tämä kuva näyttää laajakuvan Linnunradan keskustasta ulosvedettävällä kuvalla, joka on otettu Dark Energy Camera (DECam) -kameralla Cerro-Tololon Inter-American Observatoriossa Chilessä. Linnunradan valokuva kattaa 71 astetta taivaasta, kun taas DECam-kuva kattaa 0,5 x 0,25 astetta (alue, joka on noin kaksi kertaa täysikuu leveämpi).
LUOTTEET: Linnunrata kuva: Akira Fujii; Upotettu kuva: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/ STScI , W. Clarkson (UM-Dearborn), C. Johnson (STScI) ja M. Rich (UCLA)
Tyypillisesti tähtitieteilijät analysoivat tähden kemiallista koostumusta spektroskopian avulla. Se voi olla vaivalloinen prosessi, koska vain kourallinen tähtiä voidaan analysoida kerralla. Mutta tässä DECam Bulge Surveyssa tähtitieteilijät pystyivät analysoimaan monia muita kerralla. Yhteensä 70 000 kohoumaa analysoitiin.
'Tämä kysely antaa meille suuren kuvan pullistumasta tavalla, jota monet aiemmat tutkimukset eivät ole pystyneet tekemään', lisäsi toinen kirjoittaja Caty Pilachowski Indianan yliopistosta Bloomingtonissa, Indianassa.
Tähtien kriittinen ominaisuus on niiden metallisuus . Tähtitiedessä metallisuudella tarkoitetaan vetyä ja heliumia raskaampien alkuaineiden runsautta. Jos tähtipopulaatiolla on sama metallisuus, ne ovat todennäköisesti saman ikäisiä ja voivat muodostua samasta materiaalikappaleesta. Ja tähdet, joilla on korkeampi metallipitoisuus, ovat vanhempia kuin tähdet, joilla on pienempi metallipitoisuus, koska raskaampia elementtejä on voinut olla vain luotu edellisessä sukupolvessa s tähtiä.
Mutta Bulgen tähtiä on vähän vaikea selvittää.
Tämä Linnunradan galaksin keskustaan päin katsova valokuva kattaa taivaalla 0,5 x 0,25 astetta (alue noin kaksi kertaa täysikuuta leveämpi) ja sisältää yli 180 000 tähteä. Kuva kaappaa osan galaksistamme, jonka halkaisija on noin 220 x 110 valovuotta. Se on otettu Dark Energy -kameralla Victor M. Blancon 4 metrin teleskoopilla Cerro-Tololon Inter-American Observatoriossa Chilessä, joka on NSF:n NOIRLabin ohjelma. Kuvan luotto: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/ STScI , W. Clarkson (UM-Dearborn), C. Johnson (STScI) ja M. Rich (UCLA)
Ne näyttävät olevan nuorempia ja sisältävät suunnilleen saman määrän metalleja kuin aurinko. Mutta Aurinko on vain noin 4,5 miljardia vuotta vanha, ja Bulge-tähdet ovat vanhempia. Auringon metallisuus on korkeampi, koska se on nuori; se muodostui materiaalista, joka oli jo käynyt läpi tähtien syntymisen ja kuoleman syklit, mikä rikasti sen lähtömateriaalia raskaammilla alkuaineilla.
Kysymys kuuluu, miksi näillä Bulgen vanhemmilla tähdillä on niin korkea metallisuus?
'Puhussa tapahtui jotain erilaista. Siellä olevat metallit muodostuivat hyvin, hyvin nopeasti, mahdollisesti sen olemassaolon ensimmäisten 500 miljoonan vuoden aikana', sanoi apulaistutkija Michael Rich Kalifornian yliopistosta Los Angelesista.
Jos tähdet muodostuvat pidemmän ajan kuluessa, niiden metallisuuden tulee olla eri tasoisia. Jos ne muodostuivat kerralla, niiden metallitasojen tulisi olla samanlaisia. DECam-tutkimuksessa havaittiin, että tähdillä, jotka sijaitsevat 1000 valovuoden säteellä galaktisesta keskustasta, oli sama keskimääräinen metallisuus. Tämä viittaa siihen, että ne kaikki muodostuivat yhdeksi yhtenäiseksi tähtien syntymän jaksoksi.
Kyselyn tiedot viittaavat siihen, että tuo tähtisyntymisjakso oli noin 10 miljardia vuotta sitten.
”Tutkimuksemme on ainutlaatuinen, koska pystyimme skannaamaan jatkuvan osan pullistumasta valon aallonpituuksilla ultraviolettisäteilystä näkyvään lähiinfrapunaan. Sen avulla saamme selkeän käsityksen siitä, mitä pullistuman eri osat ovat ja kuinka ne sopivat yhteen, Johnson sanoi.
Lisää:
- Lehdistötiedote: UUSI TUTKIMUS TOTEAA, ETTÄ YKSI TÄHDEN MUODOSTON PURKKAUS LOi Linnunradan KESKUSPUHALUN
- Uusi tutkimus: Blanco DECam Bulge Survey (BDBS) II: projektin suorituskyky, data-analyysi ja varhaiset tieteelliset tulokset
- Uusi tutkimus: Blanco DECamin pullistumatutkimus. I. Kyselyn kuvaus ja varhaiset tulokset
- Universumi tänään: Linnunrata alkaa jo sulattaa Magellanin pilviä, alkaen niiden suojaavista kuuman kaasun haloista