Αέριο από το διαγαλαξιακό μέσο πέφτει συνεχώς στους γαλαξίες, τροφοδοτώντας τον συνεχή σχηματισμό άστρων. Νέα έρευνα έδειξε ότι αυτό το αέριο δεν αναμειγνύεται ομοιόμορφα και ότι τα αστέρια δεν είναι ίσα σε όλο τον γαλαξία. Αυτό το αποτέλεσμα σημαίνει ότι τα ηλιακά συστήματα δεν είναι τα ίδια στον Γαλαξία μας.
Οι γαλαξίες γεννιούνται με α δεξαμενή αερίου που χρησιμοποιούν για την κατασκευή αστεριών. Αυτό το αέριο είναι παρθένο, φτιαγμένο σχεδόν εξ ολοκλήρου από υδρογόνο και ήλιο. Δεν περιέχει βαρύτερα στοιχεία, τα οποία οι αστρονόμοι ονομάζουν «μέταλλα».
Αλλά αέριο έξω από τον γαλαξία βρέχει πάντα μέσα, παρέχοντας φρέσκο υλικό. Αυτό το αέριο είναι εξίσου παρθένο.
«Οι γαλαξίες τροφοδοτούνται από «παρθένο» αέριο που πέφτει από το εξωτερικό, το οποίο τους αναζωογονεί και επιτρέπει να σχηματιστούν νέα αστέρια», εξήγησε η Annalisa De Cia, καθηγήτρια στο Τμήμα Αστρονομίας στη Σχολή Επιστημών UNIGE και πρώτη συγγραφέας ενός νέα μελέτη, πρόσφατα δημοσιεύτηκε στοΦύση , εξετάζοντας το ρόλο που παίζει το νέο αέριο στο σχηματισμό άστρων.
Η αστρική εξέλιξη μολύνει τη σύνθεση της αρχικής δεξαμενής αερίου. Τα αστέρια συντήκουν υδρογόνο και ήλιο σε βαρύτερα στοιχεία – τα μέταλλα – όπως το οξυγόνο, ο άνθρακας, το πυρίτιο και άλλα. Όταν πεθαίνουν, είτε μέσω μιας παρατεταμένης και δραματικής εξέλιξης ενός πλανητικού νεφελώματος είτε μιας θεαματικής έκρηξης σουπερνόβα, εκτοξεύουν αυτά τα μέταλλα στον περιβάλλοντα γαλαξία. Αυτά τα μέταλλα στη συνέχεια αναμιγνύονται ελεύθερα.
«Αρχικά, όταν σχηματίστηκε ο Γαλαξίας, πριν από περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, δεν είχε μέταλλα. Στη συνέχεια τα αστέρια εμπλούτισαν σταδιακά το περιβάλλον με τα μέταλλα που παρήγαγαν», είπε ο De Cia.
Τα θεωρητικά μοντέλα είχαν υποθέσει ότι κάθε πηγή αερίου –η αρχική δεξαμενή, ο μολυσμένος με μέταλλο εμπλουτισμός από αστέρια και το παρθένο αέριο που πέφτει μέσα– αναμειγνύονταν εξίσου.
«Μέχρι τώρα, τα θεωρητικά μοντέλα θεωρούσαν ότι αυτά τα τρία στοιχεία αναμείχθηκαν ομοιογενώς και έφτασαν στην Ηλιακή σύνθεση ([οι αναλογίες των στοιχείων που βρίσκονται στον Ήλιο] παντού στον γαλαξία μας, με μια ελαφρά αύξηση της μεταλλικότητας στο κέντρο, όπου τα αστέρια είναι περισσότερα πολυάριθμοι», εξήγησε ο Patrick Petitjean, ερευνητής στο Institut d'Astrophysique de Paris, Πανεπιστήμιο της Σορβόννης. «Θέλαμε να το παρατηρήσουμε λεπτομερώς χρησιμοποιώντας έναν υπεριώδες φασματογράφο στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble».
Η ομάδα του De Cia ανέπτυξε μια νέα τεχνική για τη μέτρηση της συνολικής ποσότητας μετάλλων, συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε μέταλλα των κόκκων σκόνης, η οποία είναι εμφανώς δύσκολο να μετρηθεί. Χρησιμοποίησαν αυτή την τεχνική για να μελετήσουν λεπτομερώς 25 αστέρια. «[Η νέα μέθοδος] περιλαμβάνει τη συνεκτίμηση της συνολικής σύνθεσης του αερίου και της σκόνης με την ταυτόχρονη παρατήρηση πολλών στοιχείων όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, το τιτάνιο, το πυρίτιο και το οξυγόνο», εξήγησε ο De Cia. «Στη συνέχεια μπορούμε να εντοπίσουμε την ποσότητα των μετάλλων που υπάρχουν στη σκόνη και να την προσθέσουμε σε αυτήν που έχει ήδη ποσοτικοποιηθεί από τις προηγούμενες παρατηρήσεις για να πάρουμε το σύνολο».
Διαπίστωσαν ότι η αφθονία των μετάλλων ποίκιλλε άγρια σε ολόκληρο τον γαλαξία , με ορισμένες περιοχές να έχουν μόνο το 10% της περιεκτικότητας σε μέταλλα του Ήλιου. Αυτό σημαίνει ότι το αέριο στον γαλαξία μας δεν αναμιγνύεται ομοιόμορφα και ότι, μεταξύ άλλων συνεπειών, ο σχηματισμός των πλανητών δεν είναι ομοιόμορφος σε όλο τον Γαλαξία μας.
«Αυτή η ανακάλυψη παίζει βασικό ρόλο στο σχεδιασμό θεωρητικών μοντέλων για το σχηματισμό και την εξέλιξη των γαλαξιών», λέει ο Jens-Kristian Krogager, ερευνητής στο Τμήμα Αστρονομίας του UNIGE. «Από εδώ και στο εξής, θα πρέπει να βελτιώσουμε τις προσομοιώσεις αυξάνοντας την ανάλυση, ώστε να μπορούμε να συμπεριλάβουμε αυτές τις αλλαγές στη μεταλλικότητα σε διαφορετικές τοποθεσίες στον Γαλαξία μας».