Schematiskt diagram som visar två stadier av stjärnbildning i Vintergatans galax enligt Noguchi. I den övre illustrationen, blå (kall) och röd (het) indikerar gas. Färgkartan i den nedre panelen visar fördelningen av stjärnornas elementarsammansättning beräknad med Noguchis modell med den lila linjen som indikerar hur gasens elementarsammansättning förändras över tiden (Kredit:M. Noguchi, med tillstånd av naturen). Överlagrade konturer visar fördelningen av solkvartersstjärnor observerade av APOGEE, en spektroskopisk anordning fäst vid 2,5 m teleskopet av Alfred P. Sloan Foundation vid Apache Point Observatory i New Mexico (Kredit:M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), återges med tillstånd © ESO).
Vintergatans galax har dött en gång tidigare, och vi är nu inne i vad som anses vara dess andra liv. Beräkningar av Masafumi Noguchi (Tohoku University) har avslöjat tidigare okända detaljer om Vintergatan. Dessa publicerades i 26 juli-upplagan av Natur .
Stjärnor i Vintergatan bildades i två olika epoker genom olika mekanismer. Det var en lång vilande period emellan, när stjärnbildningen upphörde. Vår hemgalax har visat sig ha en mer dramatisk historia än vad man ursprungligen trodde.
Vid beräkning av Vintergatans utveckling under en period på 10 miljarder år, Noguchi inkluderade konceptet "kallflödestillväxt, " en ny idé som föreslagits av Avishai Dekel (The Hebrew University) och kollegor. Den beskriver hur galaxer samlar omgivande gas under sin bildning. Även om tvåstegsformationen föreslogs för mycket mer massiva galaxer av Yuval Birnboim (The Hebrew University) och kollegor , Noguchi har kunnat bekräfta att samma bild gäller vår egen Vintergatan.
Vintergatans historia är inskriven i stjärnornas elementära sammansättning, eftersom stjärnor ärver sammansättningen av gasen som de bildas av – i själva verket, stjärnor "minner" elementets överflöd i gas vid den tidpunkt de bildas.
Det finns två grupper av stjärnor i solområdet med olika sammansättning. En grupp är rik på α-element som syre, magnesium och kisel. Den andra innehåller mycket järn. Nyligen genomförda observationer av Misha Haywood (Observatoire de Paris) och kollegor avslöjade att detta fenomen råder över en stor del av Vintergatan. Ursprunget till denna dikotomi var oklart. Noguchis modell ger ett svar på denna långvariga gåta.
Modellförutsägelse för tre olika regioner av Vintergatan (Kredit:M. Noguchi, med tillstånd av naturen). Konturerna är från observationer av APOGEE (Kredit:M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), återges med tillstånd © ESO).
Noguchis skildring av Vintergatans historia börjar vid den punkt då kalla gasströmmar strömmade in i galaxen (kallflödestillväxt) och stjärnor bildades av denna gas. Under denna period, gasen började snabbt samla α-element som frigjordes av explosioner av kortlivade supernovor av typ II. Dessa första generationens stjärnor är därför rika på α-element.
När chockvågor dök upp och värmde gasen till höga temperaturer för 7 miljarder år sedan, gasen slutade strömma in i galaxen och stjärnor upphörde att bildas. Under denna period, retarderade explosioner av långlivade supernovor av typ Ia injicerade järn i gasen och ändrade dess elementära sammansättning. När gasen kyldes genom att sända ut strålning, det började strömma tillbaka in i galaxen för 5 miljarder år sedan (kylflöde) och gjorde den andra generationen stjärnor rika på järn, inklusive vår sol.
Enligt Benjamin Williams (University of Washington) och kollegor, vår granngalax, Andromeda, bildade också stjärnor i två separata epoker. Noguchis modell förutspår att massiva spiralgalaxer som Vintergatan och Andromeda upplevde ett gap i stjärnbildningen, medan mindre galaxer skapade stjärnor kontinuerligt. Noguchi förväntar sig att "framtida observationer av närliggande galaxer kan revolutionera vår syn på galaxbildning."
