Este Calea Lactee… normală?

Studierea structurii la scară largă a galaxiei noastre nu este ușoară. Nu avem o vedere la fel de clară a formei și trăsăturilor Căii Lactee ca și a altor galaxii, în mare parte pentru că trăim în interiorul ei. Dar avem câteva avantaje. În interior, putem face studii de aproape ale populației de stele a Căii Lactee și ale compozițiilor lor chimice. Acest lucru le oferă cercetătorilor instrumentele de care au nevoie pentru a compara galaxia noastră cu multe milioane din univers.

Săptămâna aceasta, o echipă internațională de cercetători din SUA, Marea Britanie și Chile a lansat un dosar hârtie Asta e. Au săpat printr-un catalog de zece mii de galaxii pe care le-a produs Sondaj Sloan Digital Skycăutarea galaxiilor cu caracteristici similare cu ale noastre.

Ei descoperă că Calea Lactee are gemeni – mulți dintre ei – dar același număr este doar superficial similar, cu diferențe fundamentale îngropate în date. Ceea ce au descoperit ei are implicații pentru evoluția viitoare a galaxiei noastre.

Exploatarea datelor

Pentru a-și începe căutarea, cercetătorii au redus dimensiunea eșantionului selectând acele galaxii care se potriveau cu ceea ce știm despre Calea Lactee în trei categorii mari. În primul rând, au filtrat pentru galaxii cu o masă totală similară cu cea a Căii Lactee. În al doilea rând, au exclus galaxiile cu un „raport total de umflătură” semnificativ diferit (dimensiunea unei galaxii în comparație cu miezul central luminos). În cele din urmă, au selectat doar galaxii cu un „tip Hubble” similar: un sistem de clasificare care grupează galaxiile în funcție de forma lor. Unele galaxii, ca și a noastră, au o formă de spirală, în timp ce alte galaxii, de obicei mai vechi, au forma unor bule neclare și sunt cunoscute sub numele de galaxii eliptice. Alte îmbunătățiri sunt posibile în cadrul sistemului de clasificare Hubble, inclusiv centrele în formă de bară ale unor spirale, de exemplu, dar ideea a fost să folosim clasificările pentru a găsi aproximări pentru Calea Lactee pentru a începe munca mai detaliată.

La sfârșitul acestui proces, echipa avea 138 de galaxii similare superficial cu ale noastre. De acolo, ei pot săpa în detalii pentru a vedea cât de apropiați sunt verii noștri galactici de noi înșine.

Ei au conectat datele într-un model care prezice formarea stelelor, ținând cont de modul în care vânturile stelare elimină excesul de gaz din sistemele stelare, care pot fi trase spre centrul galaxiilor. Modelul a luat în considerare, de asemenea, compoziția chimică și metalitatea materialelor din diferite regiuni ale galaxiilor.

Deci, ce au găsit?

Se pare că există într-adevăr galaxii care sunt foarte asemănătoare cu ale noastre. 56 din cele 138 de galaxii din eșantion au ajuns să fie aproape de casă.

Ceea ce distinge aceste galaxii asemănătoare Calei Lactee este că au o scară lungă de timp în care se formează stelele în regiunile lor exterioare, dând naștere constantă a noi stele. Pe de altă parte, regiunea interioară se confruntă cu o perioadă dramatică de formare intensă a stelelor la începutul istoriei galactice, condusă de un flux de gaz atras spre centru dinspre regiunea exterioară. Mai târziu, în nucleu a avut loc o perioadă mult mai lentă de formare a stelelor, bazându-se pe gazul reciclat emis de stelele antice din regiunea exterioară. Aceste noi stele, realizate din material reciclat, au un nivel mai ridicat de metalicitate, cu elemente mai grele altoite în ele, care lipseau în prima generație de stele. Vedem acest model aici, acasă, în galaxia noastră.

Dar acest lucru nu este valabil pentru toate cele 138 de galaxii studiate. O mare parte a galaxiilor care la prima vedere arătau asemănătoare cu Calea Lactee, ajung să arate foarte diferit la o examinare mai atentă. Acestea se împart în două categorii.

Prima categorie (formată din 55 din 138 de galaxii) sunt galaxiile care par să nu facă deloc distincție între regiunile lor interioare și exterioare. Aceste galaxii experimentează formarea stelelor în mod uniform, într-un proces lent și prelungit, fără o explozie sălbatică la miez. În aceste galaxii, stelele din regiunile interioare și exterioare arată identice.

Între timp, a doua categorie este formată din ceea ce sunt cunoscute sub numele de galaxii „stinse central” (27 din 138), iar acesta este poate cel mai ciudat grup. Aceste valori aberante par să nu aibă vreo perioadă semnificativă de formare recentă a stelelor din materialul reciclat în nucleele lor, ceea ce înseamnă că fluxul radial de gaz din regiunile exterioare pe care le vedem în Calea Lactee nu are loc în aceste galaxii.

O caracteristică consecventă a acestor galaxii stinse central este că, de regulă, ele par să fi terminat cea mai mare parte a formării lor stelare în trecut, ceea ce indică faptul că ar putea fi mai vechi decât Calea Lactee.

Dacă acest lucru este adevărat, atunci poate că așteptăm cu nerăbdare viitorul Căii Lactee. Galaxia noastră se poate termina într-o zi cu un centru stins și astfel aceste galaxii sunt o previzualizare a următoarei etape a evoluției galactice.

„Poate că aceste galaxii sunt succesorii evolutivi ai Căii Lactee, care sunt mai departe în viața sa”, au scris autorii.

Ei au prezentat și alte posibile explicații, cum ar fi un nucleu galactic prea activ care poate suprima formarea stelelor în regiunile interioare ale galaxiilor.

Mai sunt multe de învățat, dar acest studiu oferă o mulțime de noi posibilități de care să mănânci când vine vorba de evoluția galactică. În esență, arată că nu suntem cu totul unici. Există o diversitate enormă de tipuri de galaxii în univers, dar cel puțin unele dintre ele respectă aceleași reguli ca și Calea Lactee și multe sunt în aceeași etapă a vieții. Studierea acestor forme similare ne poate ajuta să învățăm mai multe despre casa noastră, oferindu-ne următorul lucru cel mai bun pentru a ne ține galaxia în fața unei oglinzi și a ne arăta propria noastră reflexie.

Lucrarea este disponibilă în format preprint pe ArXiv:

Shuang Zhou, Alfonso Aragon-Salamanca, Michael Merrifield, Brett H Andrews, Nev Drury, Richard R Lane. „Galaxiile asemănătoare Calei Lactee sunt ca Calea Lactee? O vedere din SDSS-IV/MaNGA.”

Credit imagine recomandată: Pablo Carlos Budasi (Wikimedia Commons).