ESA:s rymdteleskop Gaia har ytterligare löst historien om vår galax och upptäckt två överraskande strömmar av stjärnor som bildades och vävdes samman för mer än 12 miljarder år sedan.
De två strömmarna, som heter Shakti och Shiva, hjälpte till att bilda spädbarnet Vintergatan. Båda är så uråldriga att de troligen har bildats före de äldsta delarna av vår nuvarande galaxs spiralarmar och skiva.
"Vad som verkligen är fantastiskt är att vi överhuvudtaget kan upptäcka dessa uråldriga strukturer", säger Khyati Malhan från Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) i Heidelberg, Tyskland, som ledde forskningen. "Vintergatan har förändrats så avsevärt sedan dessa stjärnor föddes att vi inte skulle förvänta oss att känna igen dem så tydligt som en grupp - men de oöverträffade uppgifterna vi får från Gaia gjorde det möjligt."
Med hjälp av Gaia-observationer kunde forskarna bestämma banorna för enskilda stjärnor i Vintergatan, tillsammans med deras innehåll och sammansättning. "När vi visualiserade banorna för alla dessa stjärnor, stack två nya strukturer ut från resten bland stjärnor med en viss kemisk sammansättning", tillägger Khyati. "Vi döpte dem till Shakti och Shiva." Verket publiceras i The Astrophysical Journal .
Varje ström innehåller massan av cirka 10 miljoner solar, med stjärnor på 12 till 13 miljarder år gamla som alla rör sig i mycket liknande banor med liknande sammansättning. Sättet de är distribuerade på tyder på att de kan ha bildats som distinkta fragment som smälte samman med Vintergatan tidigt i dess liv.
Båda bäckarna ligger mot Vintergatans hjärta. Gaia utforskade denna del av Vintergatan 2022 med hjälp av en sorts "galaktisk arkeologi"; detta visade att regionen var fylld med de äldsta stjärnorna i hela galaxen, alla födda innan Vintergatans skiva ens hade bildats ordentligt.
"Stjärnorna där är så uråldriga att de saknar många av de tyngre metallelement som skapats senare under universums livstid. Dessa tungmetaller är de som smides i stjärnor och sprids genom rymden när de dör. Stjärnorna i vår galax hjärta är metallfattiga, så vi döpte den här regionen till Vintergatans "stackars gamla hjärta", säger medförfattaren Hans-Walter Rix, också MPIA och den ledande "galaktiska arkeologen" från 2022 års arbete.
"Fram till nu hade vi bara känt igen dessa mycket tidiga fragment som gick samman för att bilda Vintergatans antika hjärta. Med Shakti och Shiva ser vi nu de första bitarna som verkar jämförbart gamla men som ligger längre ut. Dessa betecknar de första stegen i vår galaxens tillväxt mot sin nuvarande storlek."
Även om de är väldigt lika, är de två strömmarna inte identiska. Shakti-stjärnor kretsar lite längre från Vintergatans centrum och i mer cirkulära banor än Shiva-stjärnorna. Passande nog är strömmarna uppkallade efter ett gudomligt par från hinduisk filosofi som förenas för att skapa universum (eller makrokosmos).
För cirka 12 miljarder år sedan såg Vintergatan väldigt annorlunda ut än den ordnade spiral vi ser idag. Vi tror att vår galax bildades när flera långa, oregelbundna filament av gas och damm smälte samman, alla bildade stjärnor och lindades ihop för att sätta igång födelsen av vår galax som vi känner den. Det verkar som om Shaki och Shiva är två av dessa komponenter – och framtida Gaia-datareleaser kan avslöja mer.
Khyati och Hans-Walter byggde också en dynamisk karta över andra kända komponenter som har spelat en roll i vår galax bildande och upptäcktes med hjälp av Gaia-data. Dessa inkluderar Gaia-Sausage-Enceladus, LMS1/Wukong, Arjuna/Sequoia/I'itoi och Pontus. Dessa stjärngrupper ingår alla i Vintergatans komplexa släktträd, något som Gaia har arbetat med att bygga under det senaste decenniet.
"Att avslöja mer om vår galaxs barndom är ett av Gaias mål, och det är verkligen att uppnå det", säger Timo Prusti, projektforskare för Gaia på ESA. "Vi måste peka ut de subtila men avgörande skillnaderna mellan stjärnor i Vintergatan för att förstå hur vår galax bildades och utvecklades.
"Detta kräver otroligt exakta data – och nu, tack vare Gaia, har vi dessa data. När vi upptäcker överraskande delar av vår galax som Shiva- och Shakti-strömmarna, fyller vi luckorna och målar upp en mer fullständig bild av inte bara vår nuvarande hem, men vår tidigaste kosmiska historia."
Mer information: Khyati Malhan et al, Shiva och Shakti:Presumed Proto-Gactic Fragments in the Inner Milky Way, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1885
Tillhandahålls av Europeiska rymdorganisationen
