Ένα σφαιρικό σμήνος αποσυναρμολογήθηκε τελείως και μετατράπηκε σε δακτύλιο γύρω από τον γαλαξία
Σύμφωνα με τις κυρίαρχες θεωρίες του σχηματισμού γαλαξιών, οι πρώτοι γαλαξίες στο Σύμπαν γεννήθηκαν από τη συγχώνευση σφαιρικών σμηνών, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργήθηκαν από τα πρώτα αστέρια που ενώθηκαν. Σήμερα, αυτά τα σφαιρικά σμήνη αστεριών βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον γαλαξιακό πυρήνα κάθε παρατηρήσιμου γαλαξία και είναι ένα όφελος για τους αστρονόμους που επιδιώκουν να μελετήσουν το σχηματισμό γαλαξιών και μερικά από τα παλαιότερα αστέρια στο Σύμπαν.
Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι φαίνεται ότι ορισμένα από αυτά τα σφαιρικά σμήνη μπορεί να μην έχουν επιβιώσει από τη διαδικασία συγχώνευσης. Σύμφωνα με α νέα μελέτη από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων, ένα σμήνος διαλύθηκε από τον δικό μας γαλαξία περίπου πριν από δύο δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό αποδεικνύεται από την παρουσία ενός φτωχού σε μέταλλο δακτυλίου συντριμμιών που παρατήρησαν τυλιγμένο γύρω από ολόκληρο τον Γαλαξία, ένα απομεινάρι από αυτήν την αρχαία σύγκρουση.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση , με επικεφαλής τον Zhen Wan και τον Geraint Lewis (διδακτορικό φοιτητή αστροφυσικής και καθηγητή του στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, αντίστοιχα) και περιλάμβανε μέλη από το Κέντρο Ερευνών Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Macquarie , ο Παρατηρητήρια του Ινστιτούτου Επιστήμης Carnegie , ο ASTRO 3D κέντρο, το McWilliams Center for Cosmology και πολλά πανεπιστήμια.
Το NGC 6441 είναι ένα από τα πιο φωτεινά και ογκώδη σφαιρικά σμήνη στον Γαλαξία μας. Φιλοξενεί επίσης τέσσερα πάλσαρ. Credit: ESA/Hubble & NASA, G. Piotto
Η μελέτη τους ήταν μέρος του Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5), μια διεθνής συνεργασία αφιερωμένη στην παρατήρηση αστρικών ρευμάτων στον Γαλαξία μας. Χρησιμοποιώντας το Αγγλοαυστραλιανό τηλεσκόπιο στο Παρατηρητήριο Siding Spring στη Νέα Νότια Ουαλία της Αυστραλίας, η συνεργασία μέτρησε τις ταχύτητες του ρεύματος Phoenix (ένα ρεύμα αστεριών στο Αστερισμός του Φοίνικα ) που φαινόταν να είναι τα υπολείμματα ενός σφαιρικού σμήνου.
«Μόλις μάθαμε ποια αστέρια ανήκαν στο ρεύμα, μετρήσαμε την αφθονία τους σε στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. κάτι που οι αστρονόμοι αναφέρουν ως μεταλλικότητα», εξήγησε ο Wan σε ένα πρόσφατο παρατηρητήριο Lowell δελτίο τύπου .
Για να το διασπάσουμε, τα παλαιότερα αστέρια στο Σύμπαν είναι φτωχά σε μέταλλα επειδή τα βαρύτερα στοιχεία –όπως το ασβέστιο, το οξυγόνο, ο φώσφορος, ο σίδηρος κ.λπ.– δεν υπήρχαν σε αφθονία. Σε αντίθεση με το υδρογόνο και το ήλιο (τα οποία ήταν εξαιρετικά άφθονα στο πρώιμο Σύμπαν), αυτά τα στοιχεία που σχηματίστηκαν στο εσωτερικό της άμμου των αστεριών διασκορπίστηκαν μόνο αφού η πρώτη γενιά αστεριών κατέρρευσε και διασκόρπισαν αυτά τα στοιχεία όταν εξερράγησαν σε σουπερνόβα.
Από αυτή την άποψη, οι αστρονόμοι είναι σε θέση να διακρίνουν την ηλικία των άστρων με βάση το πόσο πλούσια σε μέταλλα είναι. Προηγούμενες παρατηρήσεις σφαιρικών σμηνών έχουν βρει ότι τα αστέρια τους είναι εμπλουτισμένα με βαρύτερα στοιχεία, τα οποία έλαβαν από προηγούμενες γενιές αστέρων. Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι έχουν δημιουργήσει ένα «δάπεδο μεταλλικότητας» για τα σφαιρικά σμήνη, μια τιμή που κανένα από αυτά δεν μπορεί θεωρητικά να πέσει κάτω.
Εικονογράφηση του Αστρικού Ρεύματος του Φοίνικα. Credit: Geraint F. Lewis και η συνεργασία του S5.
Ωστόσο, η συνεργασία του S5 σημείωσε ότι η μεταλλικότητα του Phoenix Stream (συγκεκριμένα, η περιεκτικότητά του σε σίδηρο σε υδρογόνο) βρίσκεται πολύ κάτω από αυτό το πάτωμα. Εν ολίγοις, το Ρεύμα του Φοίνιξ αντιπροσωπεύει τα συντρίμμια από τα πιο φτωχά σε μέταλλα σφαιρικά σμήνη που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, καθιστώντας το ξεχωριστό από τα περίπου 150 σφαιρικά σμήνη που σχηματίζουν ένα αδύναμο φωτοστέφανο που περιβάλλει τον Γαλαξία μας σήμερα.
Ως αστρονόμος του Lowell Observatory Kyler Kuehn, ένας από τους ιδρυτές της συνεργασίας S5 και συν-συγγραφέας του άρθρου, παρατήρησε :
«Μπορούμε να εντοπίσουμε τη γενεαλογία των άστρων μετρώντας τους διαφορετικούς τύπους χημικών στοιχείων που ανιχνεύουμε σε αυτά, όπως ακριβώς μπορούμε να εντοπίσουμε τη σύνδεση ενός ατόμου με τους προγόνους του μέσω του DNA του. Το πιο ενδιαφέρον πράγμα για τα υπολείμματα αυτού του σμήνος είναι ότι τα αστέρια του έχουν πολύ μικρότερη αφθονία αυτών των στοιχείων από οποιαδήποτε άλλα έχουμε δει. Είναι σχεδόν σαν να βρίσκεις κάποιον με DNA που δεν ταιριάζει με κανένα άλλο άτομο, ζωντανό ή νεκρό. Αυτό οδηγεί σε μερικά πολύ ενδιαφέροντα ερωτήματα σχετικά με την ιστορία του συμπλέγματος που μας λείπει».
«Είμαστε πραγματικά έκπληκτοι όταν ανακαλύψαμε ότι το Ρεύμα του Φοίνιξ είναι σαφώς διαφορετικό από όλα τα άλλα σφαιρωτά σμήνη στον Γαλαξία μας», πρόσθεσε ο Γουάν. «Αν και το σμήνος καταστράφηκε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, μπορούμε ακόμα να πούμε ότι σχηματίστηκε στο πρώιμο σύμπαν».
Εν ολίγοις, η ίδια η ύπαρξη του Ρεύματος του Φοίνιξ υποδηλώνει την ύπαρξη σφαιρικών σμήνων που βρίσκονταν κάτω από το δάπεδο της μεταλλικότητας. Ως προς το γιατί κανένας δεν έχει ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής, η απάντηση μπορεί να βρίσκεται στον ίδιο τον δίσκο των συντριμμιών: καταστράφηκαν στο πρώιμο Σύμπαν καθώς συγχωνεύονταν ακόμη με τους γαλαξίες και οι γαλαξίες συγχωνεύτηκαν μεταξύ τους.
Αυτή η εκθαμβωτική εικόνα δείχνει το σφαιρικό σμήνος Messier 69 (M69), όπως φαίνεται από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA/ESA. Πίστωση: NASA/ESA/HST
Φυσικά, αυτό δεν είναι ακόμη μια οριστική εξήγηση για την προέλευση του προγονικού σμήνου του Ρεύματος του Φοίνιξ ή για το πού βρίσκεται στο εξελικτικό χρονοδιάγραμμα των γαλαξιών. Αυτό που χρειάζεται σε αυτό το σημείο είναι περισσότερες παρατηρήσεις και συλλογή περισσότερων στοιχείων για να δούμε εάν άλλα προγονικά σμήνη δείχνουν τα ίδια επίπεδα χαμηλής μεταλλικότητας.
«Υπάρχει πολλή θεωρητική δουλειά που πρέπει να γίνει», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Geraint Lewis από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ (και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης). «Υπάρχουν τώρα πολλά νέα ερωτήματα που πρέπει να διερευνήσουμε σχετικά με το πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες και τα σφαιρικά σμήνη, κάτι που είναι απίστευτα συναρπαστικό».
Περαιτέρω ανάγνωση: Αστεροσκοπείο Lowell , Φύση