Τουλάχιστον 12 δισεκατομμύρια χρόνια σε… έναν χάρτη – Η ιστορία ενός σπειροειδή γαλαξία

Αστρονόμοι από το Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian κατόρθωσαν για πρώτη φορά να ανασυνθέσουν πλήρως την εξελικτική ιστορία ενός γαλαξία πέρα από τον δικό μας. Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, καταγράφει 12 δισεκατομμύρια χρόνια ανάπτυξης, συγκρούσεων και χημικών μεταβολών στον τεράστιο σπειροειδή γαλαξία NGC 1365. Οι επιστήμονες εισάγουν μια νέα μέθοδο, την οποία αποκαλούν «εξωγαλαξιακή αρχαιολογία», με στόχο να «διαβάζουν» τα χημικά αποτυπώματα του αερίου ενός γαλαξία ώστε να ανασυνθέτουν την ιστορία του στον κοσμικό χρόνο.

Η χημική αρχαιολογία των γαλαξιών

«Αυτή είναι η πρώτη φορά που μια μέθοδος χημικής αρχαιολογίας χρησιμοποιείται με τέτοια λεπτομέρεια έξω από τον Γαλαξία μας», δήλωσε η Lisa Kewley, επικεφαλής της μελέτης, καθηγήτρια στο Harvard και διευθύντρια του Center for Astrophysics. Η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από το πρόγραμμα TYPHOON, το οποίο πραγματοποιήθηκε με το τηλεσκόπιο Irénée du Pont στο Παρατηρητήριο Las Campanas στη Χιλή.

Οι παρατηρήσεις επικεντρώθηκαν στον NGC 1365, έναν κοντινό ραβδωτό σπειροειδή γαλαξία που φαίνεται από τη Γη μετωπικά. Η ανάλυση ήταν τόσο λεπτομερής ώστε να διαχωρίζει και να μελετά μεμονωμένα νέφη όπου σχηματίζονται άστρα μέσα στον γαλαξία.

Το οξυγόνο ως κλειδί της εξέλιξης

Το βασικό στοιχείο της μεθόδου ήταν το οξυγόνο. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι τα κέντρα των γαλαξιών περιέχουν περισσότερα βαρέα στοιχεία, ενώ οι εξωτερικές περιοχές λιγότερα. Χαρτογραφώντας τις διακυμάνσεις στην αφθονία του οξυγόνου στον NGC 1365 και συγκρίνοντάς τες με προσομοιώσεις περίπου 20.000 γαλαξιών από το Illustris Project, η ομάδα εντόπισε ένα μοντέλο που ταίριαζε σχεδόν απόλυτα.

Από αυτή τη σύγκριση προέκυψε η πιθανή ιστορία συγχωνεύσεων και ανάπτυξης του γαλαξία, που εκτείνεται 12 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω.

Ένας γαλαξίας χτισμένος μέσα από συγκρούσεις

Τα ευρήματα δείχνουν ότι ο NGC 1365 ξεκίνησε ως μικρό σύστημα και εξελίχθηκε σε τεράστιο σπειροειδή μέσω επαναλαμβανόμενων συγκρούσεων με νάνους γαλαξίες. Η κεντρική του περιοχή σχηματίστηκε νωρίς και εμπλουτίστηκε με οξυγόνο, ενώ το αέριο στους εξωτερικούς δίσκους συγκεντρώθηκε σταδιακά μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι εξώτατοι σπειροειδείς βραχίονες φαίνεται πως δημιουργήθηκαν σχετικά πρόσφατα, τα τελευταία λίγα δισεκατομμύρια χρόνια, τροφοδοτούμενοι από αέρια και αστέρες που προήλθαν από απορροφημένους νάνους γαλαξίες. «Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε τις προσομοιώσεις μας να ταιριάζουν τόσο στενά με δεδομένα από έναν άλλο γαλαξία», ανέφερε ο Lars Hernquist, Mallinckrodt Professor of Astrophysics στο Harvard, προσθέτοντας ότι η μελέτη επιβεβαιώνει πως οι διεργασίες που προσομοιώνουν οι επιστήμονες στους υπολογιστές καθορίζουν πράγματι την εξέλιξη γαλαξιών όπως ο NGC 1365.

Νέο παράθυρο για τον Γαλαξία μας

Επειδή ο NGC 1365 παρουσιάζει ομοιότητες με τον Γαλαξία μας, η μέθοδος αυτή μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν αν η δημιουργία του Γαλαξία της Ανδρομέδας και του δικού μας είναι τυπική ή μοναδική. Η Kewley τόνισε ότι η εργασία βασίστηκε εξίσου σε θεωρία και παρατήρηση, λέγοντας: «Αυτό το έργο ήταν κατά 50% θεωρία και κατά 50% παρατηρήσεις, και δεν θα μπορούσε να γίνει το ένα χωρίς το άλλο».

Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα να εφαρμόσει την τεχνική και σε άλλους γαλαξίες, αναζητώντας απαντήσεις σχετικά με το αν όλοι οι σπειροειδείς σχηματίζονται με παρόμοιο τρόπο και αν η ιστορία του Γαλαξία μας είναι πράγματι μοναδική. «Πού κατανέμεται τώρα το οξυγόνο τους; Διαφέρει ή είναι μοναδικός με κάποιον τρόπο ο Γαλαξίας μας; Αυτά είναι τα ερωτήματα που θέλουμε να απαντήσουμε», πρόσθεσε η Kewley.