Kosmička slagalica Mlečnog puta: Otkriveni ostaci drevne galaksije Loki

Ogromni Mlečni put, naš kosmički dom koji se proteže na oko 100.000 svetlosnih godina i sadrži između 100 i 400 milijardi zvezda, nije oduvek bio ovaj veličanstveni div. Svoju impresivnu veličinu duguje nasilnoj prošlosti i procesu poznatom kao galaktički kanibalizam Є postepenom gutanju i asimilaciji manjih, patuljastih galaksija tokom milijardi godina.

Svaki takav sudar ostavio je neizbrisive ožiljke i tragove u strukturi naše galaksije. Astronomi, delujući poput kosmičkih arheologa, pažljivo pretražuju nebo u potrazi za ovim drevnim ostacima kako bi sastavili burnu istoriju formiranja Mlečnog puta.

Najnovije otkriće, objavljeno u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, moglo bi da doda ključni, do sada nepoznati deo te slagalice.

Kako bi pronašli komadiće koji nedostaju, astronomi su se usredsredili na zvezde siromašne metalima. Ove zvezde su od posebnog interesa jer su prve zvezde u svemiru bile sačinjene gotovo isključivo od najlakših elemenata nastalih u Velikom prasku: vodonika i helijuma.

Teži elementi, koje astronomi zbirno nazivaju „metalima", poput gvožđa, ugljenika i kiseonika, stvoreni su tek kasnije u vatrenim jezgrima masivnih zvezda.

Kada su te zvezde umirale u kolosalnim eksplozijama supernova, rasule su ove teže elemente po svemiru, obogaćujući oblake gasa iz kojih su se rađale nove generacije zvezda. Zbog toga, zvezde sa veoma malim procentom metala su pravi kosmički fosili, svedoci davne prošlosti svemira.

Potraga za zvezdama-duhovima

Zvezde veoma siromašne metalima (VMP) moćan su alat u potrazi za poreklom svemira, objašnjava dr Kara Batersbi, vanredna profesorka fizike na Univerzitetu u Konektikatu, koja nije učestvovala u studiji.

„VMP zvezde postoje milijardama godina i u sebi čuvaju hemijske tragove o uslovima pod kojima su se formirale najranije generacije zvezda i galaksija", navela je Batersbi. Proučavanje njihovog sastava i kretanja može otkriti detalje o dinamici ranog svemira.

Potraga za ovim zvezdanim fosilima uglavnom se odvijala u zvezdanom oreolu – ogromnom, difuznom oblaku koji okružuje svetliji disk Mlečnog puta.

Međutim, galaktički disk, gusto naseljen mladim zvezdama bogatim metalima i zaklonjen gustim oblacima prašine, dugo je predstavljao gotovo nepremostiv izazov. To je kao da pokušavate da pronađete drevne ruševine u srcu moderne, prenaseljene metropole obavijene smogom.

Glavni autor studije, dr Federiko Sestito, postdoktorand na Centru za astrofizička istraživanja Univerziteta u Hertfordširu, i njegov tim uspeli su da prevaziđu ovu prepreku. Koristeći revolucionarne podatke sa Svemirske opservatorije Gaja (Gaia) Evropske svemirske agencije (ESA), koji precizno mapira položaj, kretanje i sastav skoro dve milijarde zvezda, oni su uspeli da „proseju" galaktički disk.

Identifikovali su 20 zvezda siromašnih metalima na iznenađujuće maloj udaljenosti od nas. Njihova starost se teško može precizno utvrditi, ali njihov hemijski sastav nedvosmisleno ukazuje da su starije od 10 milijardi godina. Ono što ih čini jedinstvenim jeste to što imaju gotovo identičan hemijski potpis, što ukazuje da su rođene u istom okruženju – unutar iste, sada uništene patuljaste galaksije.

Zagonetka Lokijeve orbite

Ono što je istraživače u početku zbunilo i inspirisalo ime „Loki" bilo je neobično i naizgled kontradiktorno kretanje ovih zvezda. Jedanaest zvezda se kretalo u istom smeru kao i većina zvezda u galaktičkom disku (progradna orbita), dok se devet kretalo u potpuno suprotnom smeru (retrogradna orbita).

Ova orbitalna zagonetka, poput trika nordijskog boga prevare, bila je ključ za razumevanje prirode drevnog sudara.

„Ako je scenario Loki tačan, onda je sistem koji se spojio sa našom galaksijom mogao da raspe svoje zvezde i u progradnom i u retrogradnom smeru", objasnio je dr Sestito.

„To je moguće samo ako se spajanje dogodilo dok je naš Mlečni put još bio 'beba', mnogo manji i sa slabijim gravitacionim potencijalom nego danas. Kosmološke simulacije sugerišu da se to moglo dogoditi najkasnije tri do četiri milijarde godina nakon Velikog praska."

U toj ranoj fazi, Mlečni put još nije imao dominantnu rotaciju, pa je sudar mogao da izbaci zvezde iz pristižuće galaksije u različitim pravcima.

Dr Hans-Valter Riks, direktor odeljenja za galaksije i kosmologiju na Institutu Maks Plank za astronomiju u Nemačkoj, koji nije bio uključen u istraživanje, istakao je da je najimpresivniji deo studije „kako su koristili detaljno hemijsko obilje elemenata kao otisak prsta da identifikuju zajedničko poreklo ovih zvezda u sada raskomadanoj satelitskoj galaksiji, iako se neke zvezde kreću u jednom, a neke u drugom smeru."

Istorija galaktičkog kanibalizma

Ovo otkriće se savršeno uklapa u širu sliku galaktičke arheologije, oblasti koja proučava prošlost naše galaksije analizom zvezdanih populacija. Mlečni put je rastao kroz „galaktički kanibalizam", a ostaci tih kosmičkih obroka su svuda oko nas.

Jedan od najznačajnijih poznatih događaja bio je sudar sa galaksijom Gaja – Kobasica – Enkelad (Gaia-Sausage-Enceladus (GSE)), koji se odigrao pre osam do deset milijardi godina i veruje se da je oblikovao unutrašnji oreol Mlečnog puta. Pored toga, duboko u centru naše galaksije kriju se i ostaci drevne galaksije Heraklo.

Otkriće Lokija ukazuje da se dogodio još jedan veliki sudar, potencijalno na skali onog sa Gaja – Kobasica – Enkelad, ali su njegovi dokazi do sada bili vešto skriveni u „gužvi" i sjaju galaktičkog diska.

„Ako je ovo stvarno, to bi značilo da nam nedostaje jedan veliki deo istorije formiranja Mlečnog puta i da bismo možda morali da preispitamo našu trenutnu sliku kako bismo videli uticaj takvog događaja", rekao je dr Aleksander Dži, docent na odseku za astronomiju i astrofiziku Univerziteta u Čikagu.

Iako Dži, kao i mnogi naučnici, zadržava dozu zdravog skepticizma i napominje da se ovakva otkrića ponekad ispostave kao delovi već poznatih sistema, on dodaje da je studija predstavila uzbudljivu i intrigantnu novu mogućnost.

Ovo otkriće otvara vrata za dalja istraživanja i pokazuje da, iako smo mnogo naučili o našem kosmičkom domu, mnoge njegove tajne još uvek čekaju da budu otkrivene, skrivene duboko u srcu Mlečnog puta.