När de flesta av oss föreställer formen av Vintergatan, galaxen som innehåller vår egen sol och hundratals miljarder andra stjärnor, vi tänker på en central massa omgiven av en platt skiva av stjärnor som spirar runt den. Dock, astronomer vet att snarare än att vara symmetriska, skivans struktur är skev, mer som brättet av en fedora, och att de skeva kanterna hela tiden rör sig runt galaxens yttre kant.

"Om du någonsin har sett publiken göra en våg på en stadion, det är väldigt likt det konceptet, sa Xinlun Cheng, en doktorand i astronomi vid University of Virginia's College och Graduate School of Arts &Sciences. "Varje publik reser sig upp och sätter sig sedan ner vid rätt tidpunkt och i rätt ordning för att skapa vågen när den går runt stadion. Det är precis vad stjärnorna i vår galax gör. Bara i det här fallet, när vågen går runt galaxens skiva, galaxskivan roterar också runt galaxens mitt. När det gäller sportfans-liknelsen, det är som om själva stadion också roterar."

Vad som orsakade denna skevhet har varit föremål för debatt. Vissa forskare menar att fenomenet är ett resultat av instabiliteten i själva galaxen, medan andra hävdar att det är en rest av en kollision med en annan galax i det avlägsna förflutna.

En ny artikel publicerad i Astrofysisk tidskrift av Cheng, som studerar stjärnornas rörelser, och hans kollegor, Borja Anguiano, en postdoktorand forskningsassistent vid UVA, och Steve Majewski, en professor vid högskolans institution för astronomi, äntligen kan den debatten vila.

Med hjälp av data från Gaia rymdobservatorium, en satellit som lanserades 2013 av European Space Agency för att mäta positionerna, avstånd och rörelser för miljarder stjärnor och information från APOGEE, en infraröd spektrograf utvecklad av UVA för att undersöka stjärnornas kemiska sammansättning och rörelser, astronomer har nu verktygen för att observera stjärnornas rörelser i Vintergatan med en aldrig tidigare skådad grad av noggrannhet.

"Genom att kombinera information från APOGEE-instrumentet med information från Gaia-satelliten, vi börjar förstå hur de olika komponenterna i galaxen rör sig, sa Anguiano, som är intresserad både av dessa komponenters rörelser och vilka fenomen som ursprungligen kan ha orsakat dessa rörelser.

"Det är nu möjligt att karakterisera dessa rörelser med oöverträffad noggrannhet på grund av precisionen och statistiska robustheten i den enorma katalogen av stjärnor som har undersökts av Gaia-satelliten, Majewski förklarade. "Under tiden, vår egen stora databas med stjärnkemi genererad av APOGEE ger oss den unika förmågan att sluta sig till stjärnors åldrar. Detta gör att vi kan utforska hur stjärnor i olika åldrar deltar i varpen och låter oss ta reda på när den skapades. Att veta detta, sedan, ger oss en uppfattning om varför den skapades."

Genom att använda dessa uppgifter, Cheng och hans kollegor har utvecklat en modell som kännetecknar parametrarna för den galaktiska varpen, där det börjar i den yttre skivan, hur snabbt varpen rör sig och formen på varpen. Modellen har hjälpt dem att fastställa att varpen, som inte påverkar vår egen sol, men passerar nu vårt solsystem med hastigheter som gör att det kan rotera helt runt galaxen var 450:e miljon år, är inte ett resultat av Vintergatans egen inre massa. Istället, det är en kvarleva av gravitationsdragning på Vintergatans skiva genom den närliggande passagen av en satellitgalax, möjligen Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy, för cirka 3 miljarder år sedan.

"Vi kan fortfarande se skivan i vår galax skaka som ett resultat, " sa Anguiano.

Data som teamet samlat in från de nya verktygen tillgängliga för astronomer kan bara vara början på en ny våg av upptäckter om vårt universum och hur det kom till.

"Vi går in i en tidsålder inom astronomi, speciellt inom galaktisk astronomi, där vi mäter stjärnornas rörelse med en sådan precisionsnivå att vi kan kartlägga deras tidigare omloppsbanor och börja förstå hur de kan ha påverkats vid tidigare tidpunkter och hur andra galaxer som närmade sig vår egen interagerade med stjärnor som de var bli född, "Anguiano sa. "Denna nivå av precision har öppnat en ny dörr för att förstå vår galaxs förflutna och hur den sattes ihop."

Artikeln, "Utforska den galaktiska förvrängningen genom asymmetrier i kinematiken för den galaktiska skivan, " av Cheng och hans kollegor, publicerades i decembernumret av Astrofysisk tidskrift .