Forskare som arbetar med data från Sloan Digital Sky Surveys Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) har upptäckt en "fossil galax" gömd i djupet av vår egen Vintergatan.

Detta resultat, publiceras idag i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , kan skaka om vår förståelse för hur Vintergatan växte till den galax vi ser idag.

Den föreslagna fossila galaxen kan ha kolliderat med Vintergatan för tio miljarder år sedan, när vår galax fortfarande var i sin linda. Astronomer gav den namnet Herakles, efter den antika grekiska hjälten som fick odödlighetens gåva när Vintergatan skapades.

Resterna av Herakles står för ungefär en tredjedel av Vintergatans sfäriska gloria. Men om stjärnor och gas från Herakles utgör en så stor andel av den galaktiska halo, varför såg vi det inte innan? Svaret ligger i dess läge djupt inne i Vintergatan.

"För att hitta en fossil galax som den här, vi var tvungna att titta på den detaljerade kemiska sammansättningen och rörelserna hos tiotusentals stjärnor, säger Ricardo Schiavon från Liverpool John Moores University (LJMU) i Storbritannien, en nyckelmedlem i forskargruppen. "Det är särskilt svårt att göra för stjärnor i mitten av Vintergatan, eftersom de är dolda av moln av interstellärt damm. APOGEE låter oss tränga igenom dammet och se djupare in i hjärtat av Vintergatan än någonsin tidigare."

APOGEE gör detta genom att ta spektra av stjärnor i nära-infrarött ljus, istället för synligt ljus, som skyms av damm. Under sitt tioåriga observationsliv, APOGEE har mätt spektra för mer än en halv miljon stjärnor över hela Vintergatan, inklusive dess tidigare dammade kärna.

Doktorand Danny Horta från LJMU, huvudförfattaren till tidningen som tillkännager resultatet, förklarar, "att undersöka ett så stort antal stjärnor är nödvändigt för att hitta ovanliga stjärnor i det tätbefolkade hjärtat av Vintergatan, vilket är som att hitta nålar i en höstack."

För att skilja stjärnor som tillhör Herakles från de från den ursprungliga Vintergatan, laget använde sig av både kemiska sammansättningar och hastigheter hos stjärnor uppmätt med APOGEE-instrumentet.

"Av de tiotusentals stjärnor vi tittade på, några hundra hade slående olika kemiska sammansättningar och hastigheter, " sa Horta. "Dessa stjärnor är så olika att de bara kunde ha kommit från en annan galax. Genom att studera dem i detalj, vi kunde spåra den exakta platsen och historien för denna fossila galax."

Eftersom galaxer byggs genom sammanslagningar av mindre galaxer över tid, resterna av äldre galaxer finns ofta i Vintergatans yttre gloria, ett enormt men mycket glesmoln av stjärnor som omsluter huvudgalaxen. Men eftersom vår galax byggdes upp inifrån och ut, att hitta de tidigaste sammanslagningarna kräver att man tittar på de mest centrala delarna av Vintergatans halo, som är begravda djupt inuti skivan och buktar ut.

Stjärnor som ursprungligen tillhörde Herakles står för ungefär en tredjedel av massan av hela Vintergatans halo idag – vilket betyder att denna nyupptäckta antika kollision måste ha varit en viktig händelse i vår galax historia. Det tyder på att vår galax kan vara ovanlig, eftersom de flesta liknande massiva spiralgalaxer hade mycket lugnare tidiga liv.

"Som vårt kosmiska hem, Vintergatan är redan speciell för oss, men denna gamla galax begravd inom gör den ännu mer speciell, " säger Schiavon.

Karen Masters, talespersonen för SDSS-IV kommenterar, "APOGEE är en av flaggskeppsundersökningarna i den fjärde fasen av SDSS, och detta resultat är ett exempel på den fantastiska vetenskap som alla kan göra, nu när vi nästan har avslutat vårt tioåriga uppdrag."

Och denna nya upptäcktsålder kommer inte att sluta med slutförandet av APOGEE-observationer. Den femte fasen av SDSS har redan börjat ta data, och dess "Milky Way Mapper" kommer att bygga på framgången med APOGEE att mäta spektra för tio gånger så många stjärnor i alla delar av Vintergatan, använder nära-infrarött ljus, synligt ljus, och ibland båda.