Kemiska spår i stjärnornas atmosfärer används för att avslöja ny information om en galax, känd som Gaia-korven, som var inblandad i en stor kollision med Vintergatan för miljarder år sedan.

Astrofysiker vid University of Birmingham i samarbete med kollegor vid europeiska institutioner i Aarhus, Bologna och Trieste, har studerat bevis på den kemiska sammansättningen av stjärnor i detta område av Vintergatan för att försöka fastställa mer exakt åldern på den mindre galaxen.

Gaia-korven identifierades förra året av ett internationellt team med hjälp av information från Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit. Dess sammanslagning med Vintergatan, beräknas ha inträffat för cirka 10 miljarder år sedan, tros ha bidragit till formen på Vintergatan som vi känner igen idag.

Använder endast informationen om de kemiska spåren av Gaia Sausage-stjärnor som kommer från den internationella astronomiska undersökningen APOGEE, forskarna i Birmingham har mer exakt pekat ut galaxens ålder. Genom att utveckla detaljerade modeller av produktionen, eller nukleosyntes av kemiska grundämnen av alla typer av stjärnor och supernovor i kosmos, de uppskattar att korven bildades för cirka 12,5 miljarder år sedan – 2,5 miljarder år äldre än vad tidigare uppskattningar föreslagit.

"Element interagerar med ljus på olika sätt och så genom att studera egenskaperna hos ljus från stjärnorna, vi kan härleda den kemiska sammansättningen av dessa stjärnor, " förklarar Fiorenzo Vincenzo, vid School of Physics and Astronomy vid University of Birmingham.

"Alla kemiska grundämnen som är tyngre än helium produceras av stjärnor via termonukleär förbränning djupt inne i stjärnans hjärta. Olika kemiska grundämnen syntetiseras vanligtvis av olika sorters stjärnor i kosmos. De syreatomer som är så viktiga för livsprocesser, till exempel, avsattes i det interstellära mediet av många på varandra följande generationer av massiva stjärnor tills de införlivades av vår planet för cirka 4,5 miljarder år sedan. Vi kan mäta den relativa andelen av olika kemiska spår i atmosfären av stjärnor och använda denna mätning som en klocka för att bestämma deras ålder."

Att korrekt beräkna stjärnornas åldrar är en komplex process och tekniken som används av Birmingham-teamet ger en pusselbit. Nästa steg kommer att vara att korsrefera kemiska data med bevis från andra tekniker, som att studera de relativa hastigheterna med vilka stjärnor rör sig - ett projekt som också pågår vid University of Birmingham.

Sammanslagningen mellan de två galaxerna verkar ha gett en annan effekt, för. Teamet såg en lucka i åldersfördelningen av stjärnor i Vintergatan, som inträffade samtidigt med sammanslagningen, vilket tyder på att kollisionen orsakade ett avbrott i stjärnbildningen inom Vintergatan.

"Vi spekulerar i att turbulensen och uppvärmningen som orsakades av sammanslagning av Gaia-korven med Vintergatan kunde ha förhindrat bildandet av stjärnor vid denna tidpunkt, " säger Dr. Vincenzo. "Men för att bekräfta detta skulle vi behöva ännu mer exakta mätningar av stjärnornas åldrar i Vintergatan och i den mindre galaxen."

Studien publiceras i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society och är en del av Asterochronometry-projektet, finansieras av European Research Council och leds av University of Birmingham. Huvudsyftet med projektet är att peka ut exakta och exakta stjärnåldrar – en nyckelsten för att förstå vår galax sammansättningshistoria.

I den här studien, teamet fokuserade på de kemiska spår som lämnas av tre grundämnen – järn, kisel och magnesium. Nästa steg blir att införliva mätningar från andra element för att skapa en allt mer exakt bild.