Melkeveien slukte andre galakser

Spedbarnet Melkeveien spiste andre galakser og vokste seg feit. Restene av de fortærte finnes fortsatt i magen til galaksen vår.

Publisert

Videoen zoomer inn på Terzian 5. En gang var denne tette ansamlingen med stjerner en galakse som ble spist av Melkeveien. Bildet starter med den sentrale delen av Melkeveien, slik vi kan se den på nattehimmelen her nede fra jorda. Siden solsystemet vårt ligger i en av spiralarmene til Melkeveien, er det ingen som noen gang har sett hele galaksen fra utsiden. Avslutningen viser et bilde tatt i nær infrarødt lys av Terzan 5. (Video: ESO/S. Guisard/Digitized Sky Survey 2/F. Ferraro) 

Melkeveien er en galakse med mage, som mange andre spiralgalakser. Det vil si at den har en utbuling på midten, som kalles den sentrale utbulningen.

Her finnes myriader av stjerner, og mange av dem henger i tette nabolag kalt kulehoper. Melkeveien har totalt over 150 slike kulehoper som går i bane rundt galaksens sentrum.

Kulehoper er kompakte samlinger av stjerner, tett sammenknyttet av gravitasjon. Det kan være millioner av stjerner i en kulehop. Flere av kulehopene finnes inne i Melkeveiens mage.

Ved siden av Melkeveiens enorme spiralarmer, er kulehopene faktisk blant de mest slående trekkene ved vår egen galakse.

Gjemt bak støv

Men det er ikke så enkelt å studere disse tette nabolagene av stjerner, spesielt ikke når de befinner seg i Melkeveiens mage, fordi den også inneholder tykke støvskyer som det er vanskelig for romteleskopene å se gjennom.

Dette er spiralgalaksen NGC 3949 - en galakse som ligner på Melkeveien. Som vår egen galakse, har den en blå disk med unge stjerner, pepret med rosa regioner for stjernefødsler. I motsetning til den blå disken, er den lyse, sentrale utbulningen (magen) stort sett sammensatt av eldre, rødere stjerner. (Foto: NASA, ESA og The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
Dette er spiralgalaksen NGC 3949 - en galakse som ligner på Melkeveien. Som vår egen galakse, har den en blå disk med unge stjerner, pepret med rosa regioner for stjernefødsler. I motsetning til den blå disken, er den lyse, sentrale utbulningen (magen) stort sett sammensatt av eldre, rødere stjerner. (Foto: NASA, ESA og The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Mens arkeolger her nede på bakken graver seg gjennom støv og jord som har begravd gamle sivilisasjoner, prøver astronomene å se gjennom de tykke lagene med støv som dekker for Melkeveiens sentrale utbulning.

Tidligere har man trodd at Melkeveiens kulehoper var like gamle, og dermed at de ble dannet samtidig fra en enkelt, tykk sky av støv og gass i galaksens tidlige dager.

Ikke født samtidig

Omega Centauri, den mest massive kulehopen i galaksen vår, har vært et prominent unntak. Dette er en 12 milliarder år gammel kulehop som ligger rundt 17 000 lysår unna jorda i stjernebildet Kentauren. Den ligger ikke i den sentrale utbulningen.

Atronomene har lenge vært klar over at dette systemet inneholder flere ulike stjernepopulasjoner - stjerner som er ulike i sammensetning og alder. Det betyr at de ikke er født samtidig.

"Dette er en fremstilling av Melkeveien slik man tror den ser ut. (Illustrasjon: NASA/JPL - Caltech)"
"Dette er en fremstilling av Melkeveien slik man tror den ser ut. (Illustrasjon: NASA/JPL - Caltech)"

Omega Centauri er derfor sannsynligvis restene av en ødelagt dverggalakse som ble slukt av vår egen galakse, mener astronomene.

Nå viser to nye studier at andre kulehoper også er rester etter galakser som Melkeveien har jafset i seg.

Funnene styrker teorien om at store galakser ikke stammer fra enkelte, enorme skyer av støv og gass, men at de vokser ved å fortære sine naboer.

Kalsium

En gruppe koreanske astronomer har målt kalsiuminnholdet i stjerner i 37 av Melkeveiens 158 kjente kulehoper, og konkluderer med at flere av kulehopene har mer enn én stjernepopulasjon.

Rundt halvparten av de 37 kulehopene inneholdt betydelige mengder av dette grunnstoffet.

Det tyder på at disse stjernene ble dannet fra etterlevningene av supernovaer. En supernova er det som skjer når gigantiske stjerner eksploderer. Slike stjerner har produsert kalsium og andre tunge grunnstoff i sine kjerner.

Kulehopen M22 var den første som ble oppdaget, i 1665 av Abraham Ihle. Some Omega Centauri er den sannsynligvis den gjenværende delen av kjernen i en større dverggalakse som var viktig for tilblivelsen av Melkeveien. (Foto: Jae-Woo Lee, Sejong University)
Kulehopen M22 var den første som ble oppdaget, i 1665 av Abraham Ihle. Some Omega Centauri er den sannsynligvis den gjenværende delen av kjernen i en større dverggalakse som var viktig for tilblivelsen av Melkeveien. (Foto: Jae-Woo Lee, Sejong University)

Funnene indikerer at kulehopene en gang har vært mye større enn de er i dag. Ellers kunne de ikke ha hatt gravitasjonskrefter nok til å fange inn restene etter supernovaene og kondensere til nye stjerner.

- Dette har ført oss til å tro at mange av kulehopene vi studerte sannsynligvis er etterlevninger av mer massive, urgamle dverggalakser som ble absorbert av Melkeveien, sier Jae-Woo Lee fra Sejong University i Seoul til tidsskriftet Science.

Terzian 5

En annen forskergruppe kommer med den samme konklusjonen for en kulehop som heter Terzan 5. Den befinner seg inne i Melkeveiens mage.

Dette bildet av Terzan 5 er tatt i nær infrarødt lys. (Foto: F. R. Ferraro, University of Bologna)
Dette bildet av Terzan 5 er tatt i nær infrarødt lys. (Foto: F. R. Ferraro, University of Bologna)

Forskerne identifiserte to stjernepopulasjoner i denne kulehopen. De er av ulik alder og ulik sammensetning. Dette impliserer en sammensatt historie med stjernedannelse som er karakteristisk for en tidligere galakse.

Stjernene i Terzan 5 ble dannet i minst to forskjellige tidsepoker – den tidligste sannsynligvis rundt 12 milliarder år siden, og deretter rundt 6 milliarder år siden. Det er første gang forskerne ser dette fenomenet i Melkeveiens utbulning.

Terzan 5 inneholdt en stor mengde pulsarer, det vil si roterende nøytronstjerner som er rester etter supernovaer. Kjemiske analyser viser at materialet som ble spyttet ut i disse eksplosjonene, ble igjen og dannet nye stjerner, heller enn å forsvinne fra kulehopen i stor fart.

Bildet viser hele regionen rundt kulehopen Terzan 5. (Foto: ESO/Digitized Sky Survey 2)
Bildet viser hele regionen rundt kulehopen Terzan 5. (Foto: ESO/Digitized Sky Survey 2)

For at det skulle være mulig, må det ha vært snakk om en galakse med mer enn 1000 ganger massen til Terzan 5 slik astronomene observerer den i dag. Den mest sannsynlige forklaringen er at kulehopen en gang var en mye større galakse som ble slukt av Melkeveien.

Melkeveiens historie

- Melkeveiens historie kan leses ut av galaksens eldste deler – kulehoper og andre stjernesystemer – som har vært vitne til hele evolusjonen, sier Francesco Ferraro, undersøkelsens hovedforfatter.

Han mener undersøkelser av denne typen åpner et nytt vindu mot galaksens fortid.

Melkeveiens mage eller utbulning er den mest utilgjengelige regionen i galaksen for astronomiske observasjoner. Kun infrarødt lys kan trenge gjennom støvskyene og avsløre stjernene som befinner seg der inne.

- Det er takket være de fremragende instrumentene på European Southern Observatorys (ESO) Very Large Telescope (VLT) at vi endelig er i stand til å ’lette tåka’ og få et nytt perspektiv på opprinnelsen til utbulningen i galaksens sentrum, sier medforfatter Barbara Lanzoni i en pressemelding fra ESO.

Forskerne mener dette kan være starten på en rekke oppdagelser som kaster lys over det omdiskuterte spørsmålet om opprinnelsen til Melkeveiens mage.

- Det kan finnes flere lignende systemer gjemt bak støvet nær galaksesenteret. Det er i slike objekter at historien om dannelsen av Melkeveien står skrevet, sier Ferraro.

Referanser:

Lee, J.-W., Kang, Y.-W., Lee, J. & Lee, Y.-W; Enrichment by supernovae in globular clusters with multiple populations; Nature 462, 480–482 (2009).

Ferraro, F. R. et al. Nature; The cluster Terzan 5 as a remnant of a primordial building block of the Galactic bulge; 462, 483–486 (2009).

Lenker:

Nature: Assortment in the Galaxy

ESO: Kosmisk “utgravning” avslører spor av Melkeveiens byggesteiner

Science: Milky Way Grew by Swallowing Other Galaxies