Droga Mleczna – galaktyka, w której znajduje się Układ Słoneczny – nie zawsze wyglądała tak, jak obecnie. Szacuje się, że w ciągu swojego istnienia ponad dziesięć razy zderzała się z innymi galaktykami. Te kolizje miały zasadnicze znaczenia dla jej kształtu. Dostarczając nowych gwiazd, napędzały ewolucję Drogi Mlecznej.
Kiedy taka międzygalaktyczna fuzja zdarzyła się po raz pierwszy? Być może nawet 12–13 mld lat temu. A więc w samych początkach Wszechświata. Naukowcy – a właściwie kosmiczni archeolodzy – właśnie wpadli na trop dwóch starożytnych skupisk gwiazd w Drodze Mlecznej. Najprawdopodobniej to pozostałość po protogalaktykach, które kiedyś zderzyły się i połączyły z naszą.
Struktury te są ogromne. Każda liczy nawet 10 mln słońc. Odkrywcy nazwali je Shiva i Shakti – od imion pary hinduskich bóstw (Śiwa i Śakti), których unia gwarantuje harmonię Wszechświata.
Czym się różnią gwiazdy w Drodze Mlecznej?
Co się dzieje, gdy dwie galaktyki zaczynają łączyć się ze sobą? Jednocześnie uruchamia się wówczas kilka procesów. W każdej galaktyce znajdują się ogromne chmury wodoru. Po połączeniu te rezerwuary najprostszego pierwiastka destabilizują się. Uruchamiają się w nich procesy gwiazdotwórcze. Tym samym w galaktyce zaczynają rodzić się nowe gwiazdy.
Łączące się galaktyki mają również uformowane już gwiazdy. Mieszają się one ze sobą, tworząc nowe skupiska. Na pozór po galaktycznej fuzji nie sposób rozróżnić pierwotnego pochodzenia gwiazd. A jednak każde słońce zachowuje informacje o swojej najdalszej przeszłości.
Jak znaleziono dwie protogalaktyki w Drodze Mlecznej?
Informacje te dotyczą ruchu gwiazd. Ma on wiele wspólnego z prędkością i kierunkiem, z którego napłynęły łączące się galaktyki. Nawet po upływie miliardów lat gwiazdy z tej samej galaktyki mają podobną energię i moment pędu (wielkość opisującą ich ruch obrotowy). Po zmierzeniu energii i momentu pędu gwiazd można z dużą trafnością wyróżnić słońca o wspólnym pochodzeniu.
To właśnie zrobili astrofizycy Khyati Malhan i Hans-Walter Rix z Max Planck Institute for Astronomy. Korzystając z danych zebranych przez teleskop Gaia, wytypowali w Drodze Mlecznej dwie oddzielne populacje bardzo starych gwiazd. Jak policzyli, to pozostałości protogalaktyk, które zderzyły się z Drogą Mleczną 12–13 mld lat temu.
– To zdumiewające, że w ogóle potrafimy wykrywać te starożytne struktury – mówi Khyati Malhan. – Droga Mleczna zmieniła się znacząco od czasu, gdy te gwiazdy się narodziły. Trudno było się spodziewać, że da się je rozróżnić tak wyraźnie jako grupę.
Najstarsze gwiazdy w Drodze Mlecznej
W jaki sposób naukowcy policzyli, jak stare są gwiazdy tworzące Shivę i Shakti? Pomogła cecha gwiazd, którą astrofizycy określają jako „metaliczność”. Dotyczy ona zawartości ciężkich pierwiastków w gwieździe. Przyjmuje się, że im starsza gwiazda, tym jest uboższa w metale.
W młodym Wszechświecie było jeszcze mało ciężkich pierwiastków powstających w reakcji fuzji w jądrach gwiazd. Z czasem zaczęło ich przybywać. Jednak słońca z Shivy i Shakti są ubogie w ciężkie metale. Stąd naukowcy wnioskują, że muszą być bardzo stare. Prawdopodobnie to jedne z najstarszych gwiazd tworzących Drogę Mleczną. Zaś Shiva i Shakti są jej najstarszymi częściami składowymi, które zainicjowały rozwój Galaktyki.
Co się stanie dalej z Drogą Mleczną? Następna wielka „kolizja” czeka ją za ok. 4,5 mld lat. Wówczas nasza galaktyka połączy się ze zmierzającą w naszą stronę galaktyką Andromedy. Jeśli w Układzie Słonecznym będzie jeszcze wtedy istnieć inteligentne życie – na przykład na którymś z księżyców planet zewnętrznych – jego przedstawiciele będą widzieli nad sobą zupełnie inne niebo niż obecnie.
Odkrycie dwóch protogalaktyk w Drodze Mlecznej zostało opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”.
Źródła: ESA, EurekAlert, Live Science, The Astrophysical Journal.
