Vår galax, Vintergatan, innehåller minst 100 miljarder stjärnor. Genom århundradena, astronomer har sökt igenom himlen, utveckla en grundlig förståelse för dessa stjärnors liv, från deras bildande i stora nebulosor till deras eldiga och spektakulära dödsfall.

Men hur har vår galax förändrats över tiden? Var bildades stjärnorna vi ser idag, och vilka av dem är syskon, bildas tillsammans av samma moln av material?

För att svara på dessa frågor måste vi utföra galaktisk arkeologi. Att göra detta, en ambitiös australiensiskt ledd observationsundersökning, kallas Galah, åtar sig den enorma uppgiften att fånga miljontals regnbågar för att reda ut vår galaxs historia.

Fåglar av en fjäder

När vi bryter ljuset från en stjärna till dess beståndsdelar, spektrumet är spetsat med mörka linjer. Dessa är de tydliga fingeravtrycken från de olika atomära och molekylära arterna som finns i stjärnans yttre lager.

Genom att studera dessa rader kan vi lära oss mycket om stjärnan, som hur snabbt den snurrar, dess temperatur, och vilka element den är gjord av. Vi kan till och med använda dem för att studera stjärnmagnetiska fält.

I huvudsak, stjärnor förvandlar väte och helium till tyngre grundämnen. När de dör, de returnerar det materialet till galaxen, att införlivas i nästa generation av stjärnor.

De flesta stjärnor bildas i hopar, grupper av hundratals till miljoner stjärnor som bildas samtidigt i en stor nebulosa. Varje nebulosa kommer att ha en unik sammansättning, seedade av den tidigare generationens stjärnors dödsfall i det avlägsna förflutna.

Vi vet också att olika typer av stjärnor returnerar olika element till galaxen i slutet av sin livstid. På grund av detta, astronomer kan använda elementarmönstren i dagens stjärnor för att utforska vilka typer av stjärnor som fanns i vår galax tidigare.

På tidsskalor av miljoner år, stjärnor flyr från hoparna där de bildades och vandrar runt galaxens skiva.

Om vi ​​kan använda spektra för att mäta sammansättningen av många stjärnor, vi borde kunna identifiera de som är gjorda av samma grejer. Det gemensamma ursprunget för vitt spridda stjärnor avslöjas alltså av deras matchande sammansättning.

Det för oss till Galah.

Kläcker idén till Galah

Galaktisk arkeologi med HERMES (Galah) är ett massivt observationsprojekt som använder det 3,9 meter långa anglo-australiska teleskopet vid Siding Spring Observatory. Sedan starten, i slutet av 2013, undersökningen har samlat in mer än 250, 000 spektra, och den siffran ökar varje månad.

För att göra ett så stort projekt möjligt, Galah använder robotar för att placera fiberoptiska kablar för att fånga stjärnljus. Dessa gör det möjligt för Galah-teamet att observera omkring 350 stjärnor samtidigt i ett område på himlen som är fyra gånger så stor som fullmånen.

Efter ungefär en timmes stirrande på en grupp stjärnor, Galah går vidare, skanna fält efter fält för att bygga sin katalog över stjärnspektra. När projektet är klart, mer än en miljon regnbågar kommer att fångas, var och en i utsökt detalj.

I gott sällskap

De senaste åren har sett en världsomspännande boom inom galaktisk arkeologi. Flera undersökningsprojekt pågår runt om i världen, var och en fyller en unik nisch, och ännu större projekt planeras för framtiden.

Även om var och en av dessa undersökningar har ett särskilt mål, när de sammanförs bildar de en vetenskaplig supermängd som är större än summan av dess delar.

APOGEE-undersökningen studerar röda jättestjärnor i hela Vintergatan med hjälp av det 3,5 meter långa Sloan-teleskopet i USA.

Eftersom den observerar vid infraröda våglängder, det är den enda stora undersökningen som kan titta genom dammet som genomsyrar vår galax. Detta gör att APOGEE kan samla in data om stjärnor över hela galaxen.

Skivan i vår galax, som innehåller det stora flertalet stjärnor, är omgiven av en ungefär sfärisk gloria som består av gamla stjärnor. Halon är värd för de mystiska klothoparna – sfäriska svärmar av miljoner tätt packade stjärnor.

Gaia-ESO-undersökningen riktar sig till alla dessa populationer och mer, med två olika instrument för synligt ljus vid 8-meters Very Large Telescope i Chile.

Galah, däremot fokuserar främst vår galax skiva, där den stora delen av dess stjärnor finns. Genom att erhålla ett så stort urval av stjärnspektra, Galah är det perfekta komplementet till dessa två mer fokuserade undersökningar, tillhandahålla det sammanhang i vilket deras resultat kan förstås.

Flyger till framtiden med Gaia

Medan Galah och dess andra arkeologiska undersökningar har odlat natthimlen, rymdfarkosten Gaia har varit upptagen med att dra ihop en annan, men kompletterande, datauppsättning.

Lanserades 2013 på ett första femårigt uppdrag, Gaia skurar hela tiden himlen, upprepade gånger observera mer än en miljard stjärnor, mäta sina positioner med oöverträffad precision.

Genom att observera samma stjärna flera gånger, Gaia kan avgöra hur den rör sig över himlen, ger oss ett otroligt exakt mått på stjärnans avstånd från jorden. Gaia avslöjar också stjärnornas kinematik – hur de rör sig i förhållande till varandra genom vår galax.

Även på egen hand, Gaias data kommer att vara en otrolig resurs. Men i kombination med data som erhållits av Galah och dess syskon, det blir mycket kraftfullare. Gaia kommer att ge avståndet till, och den exakta rörelsen av, ett stort antal stjärnor som också kommer att ha undersökts av Galah.

Våra första steg

Den första offentliga versionen av Gaia-data tidigare i år inkluderade exakta himmelpositioner och ljusstyrkor för mer än en miljard stjärnor och kvasarer. Ännu viktigare för vårt arbete, den inkluderade också avstånden och rymdrörelserna för 2 miljoner stjärnor som hade måltavlats av tidigare rymduppdrag.

För att samordna med Gaia, Galah gjorde också en delmängd av sin data tillgänglig för allmänheten, inklusive data för 9, 860 stjärnor. Av dessa, 7, 894 är i den speciella delmängden som släppts av Gaia-teamet, och har därför exakt kända avstånd.

Genom att kombinera dessa datamängder kommer Galah-teamet att undersöka inte bara vilka stjärnor som bildades tillsammans, men för att undersöka om de fortfarande följer liknande banor runt galaxen.

När Gaia-uppdraget fortsätter, det kommer att ge exakta avstånd och rymdrörelser för varje enskild stjärna i Galah-katalogen. Genom att sammanföra Gaias data med vår egen, vi kommer att måla en mycket mer detaljerad bild av vår galaxs förflutna, nutid och framtid än någonsin tidigare.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.