Teorier om hur Vintergatan bildades kommer att skrivas om efter upptäckter om beteendet hos några av dess äldsta stjärnor.

En undersökning av omloppsbanorna för galaxens metallfattiga stjärnor – som antas vara bland de äldsta som finns – har funnit att några av dem färdas i tidigare oförutsägda mönster.

"Metallfattiga stjärnor - som innehåller mindre än en tusendel av mängden järn som finns i solen - är några av de mest sällsynta objekten i galaxen, " sa professor Gary Da Costa från Australiens ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3-D) och Australian National University.

"Vi har studerat 475 av dem och funnit att cirka 11 procent kretsar i det nästan platta planet som är Vintergatans skiva.

"De följer en nästan cirkulär bana - väldigt lik solen. Det var oväntat, så astronomer kommer att behöva tänka om några av våra grundläggande idéer."

Tidigare studier hade visat att metallfattiga stjärnor nästan uteslutande var begränsade till galaxens gloria och utbuktning, men den här studien avslöjade att ett betydande antal kretsade runt själva skivan.

Solen kretsar också inom skivan, det är därför det visar sig som det jämförelsevis tunna, bandliknande struktur lätt synlig från jorden på natthimlen. I själva verket, vi ser det på kanten.

"Under det senaste året har vår syn på Vintergatan förändrats dramatiskt, " sa huvudförfattaren Giacomo Cordoni från University of Padova i Italien, som utförde huvuddelen av studien när han nyligen studerade vid ANU, finansierat av Europeiska forskningsrådets GALFOR-projekt.

"Denna upptäckt stämmer inte överens med det tidigare galaxbildningsscenariot och lägger till en ny pusselbit som är Vintergatan. Deras banor liknar solens, även om de bara innehåller en liten bråkdel av dess järn. Att förstå varför de rör sig på det sätt som de gör kommer sannolikt att leda till en betydande omvärdering av hur Vintergatan utvecklades under många miljarder år."

De forntida stjärnorna identifierades med hjälp av tre mycket högteknologiska delar av kit:ANU:s SkyMapper och 2,3-meters teleskop, och Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit.

Det låga metallinnehållet identifierades av teleskopen, och satelliten användes sedan för att bestämma deras banor.

Resultaten-krossade av forskare från Australien, Italien, Sverige, USA och Tyskland — fann att forntida stjärnors banor föll i ett antal olika mönster, alla utom en matchade tidigare förutsägelser och observationer.

Som förväntat, många av stjärnorna hade till stor del sfäriska banor, samlas runt galaxens "stjärnhalo" - en struktur som tros vara minst 10 miljarder år gammal.

Andra hade ojämna och "vingliga" banor som antogs vara resultatet av två katastrofala kollisioner med mindre galaxer som inträffade i det avlägsna förflutna – skapa strukturer kända som Gaia-korven och Gaia Sequoia.

Vissa stjärnor kretsade retrograd – i praktiken gick åt fel håll runt galaxen – och några, cirka fem procent, verkade vara på väg att lämna Vintergatan helt och hållet.

Och så var det de återstående 50 eller så, med banor som är i linje med galaxens skiva.

"Jag tror att det här arbetet är fullt av viktiga och nya resultat, men om jag var tvungen att välja en som skulle vara upptäckten av denna population av extremt metallfattiga skivstjärnor, sa Cordoni.

"Framtida scenarier för bildandet av vår galax måste ta hänsyn till detta fynd - vilket kommer att förändra våra idéer ganska dramatiskt."