Shakti a hľadaj Šivu

Astronómovia identifikovali, čo môžu byť dve z nich GalaxiaNajstaršie stavebné kamene: Pomenované „Shakti“ a „Shiva“, zdá sa, že ide o pozostatky dvoch galaxií, ktoré sa pred 12 až 13 miliardami rokov zlúčili s ranou verziou Mliečnej dráhy, čo viedlo k počiatočnému vzniku našej domovskej galaxie. Prispel k rozvoju. Nový objav je astronomickým ekvivalentom archeológov, ktorí identifikujú stopy raného osídlenia, ktoré sa rozrástlo na veľké súčasné mesto. To si vyžadovalo spojenie údajov o približne 6 miliónoch hviezd z misie ESA Gaia s meraniami z prieskumu SDSS. Výsledky boli zverejnené v Astrofyzikálny časopis,

Naša domáca galaxia, Mliečna dráha, má za sebou ranú históriu spájania menších galaxií a vytvárania oveľa väčších stavebných blokov. Khyati Malhan a Hans-Walter Ricks z Inštitútu Maxa Plancka pre astronómiu teraz uspeli v identifikácii dvoch najstarších stavebných blokov, ktoré sú dodnes rozpoznateľné: protogalaktické fragmenty, ktoré vytvorili našu najstaršiu verziu. Zlúčené s Mliečna dráha pred 12 až 13 miliardami rokov, na začiatku éry formovania galaxií vo vesmíre.

Komponenty, ktoré astronómovia pomenovali Shakti a Shiva, boli identifikované kombináciou údajov z astrometrického satelitu ESA Gaia s údajmi z prieskumu SDSS. Pre astronómov je tento výsledok ekvivalentný nájdeniu stôp raného osídlenia, ktoré sa rozrástlo do veľkého dnešného mesta.

Sledovanie pôvodu hviezd z iných galaxií

Keď sa galaxie zrážajú a spájajú, paralelne prebieha niekoľko procesov. Každá galaxia nesie so sebou zásoby plynného vodíka. Po zrážke sa tieto oblaky vodíkového plynu stanú nestabilnými a vo vnútri sa vytvorí veľa nových hviezd. Samozrejme, prichádzajúce galaxie už majú svoje vlastné hviezdy a pri zlúčení sa hviezdy galaxií zmiešajú. Z dlhodobého hľadiska budú takéto „vylepšené hviezdy“ súčasťou časti hviezdnej populácie novovytvorenej kombinovanej galaxie. Po dokončení zlúčenia sa môže zdať frustrujúce zistiť, ktoré hviezdy pochádzajú z ktorej predchádzajúcej galaxie. Ale v skutočnosti existujú aspoň niektoré spôsoby, ako sledovať hviezdnu líniu.

Základná fyzika pomáha. Keď sa galaxie zrazia a ich hviezdne populácie sa spoja, väčšina hviezd si zachová veľmi základné vlastnosti, ktoré priamo súvisia s rýchlosťou a smerom galaxie, v ktorej vznikli. Hviezdy v tej istej galaxii pred zlúčením zdieľajú podobné hodnoty ako pre svoju energiu, tak aj pre to, čo fyzici nazývajú moment hybnosti – rýchlosť spojenú s orbitálnym pohybom alebo rotáciou. Pre hviezdy rotujúce v gravitačnom poli galaxie sa energia aj moment hybnosti zachovávajú: zostávajú rovnaké v priebehu času. Hľadajte veľké zhluky hviezd s podobnými, nezvyčajnými hodnotami energie a momentu hybnosti – a je pravdepodobné, že nájdete pozostatky po zlúčení.

Dodatočné indikátory môžu pomôcť pri identifikácii. Nedávno vytvorené hviezdy obsahujú viac ťažkých prvkov, ktoré astronómovia nazývajú „kovy“, ako hviezdy, ktoré vznikli dávno. Čím nižšie je množstvo kovu („metalicita“), tým skôr hviezda pravdepodobne vznikla. Keď sa pokúšame identifikovať hviezdy, ktoré existovali pred 13 miliardami rokov, musíme hľadať hviezdy s veľmi nízkym obsahom kovov („chudobné na kovy“).

Virtuálny výkop vo veľkom súbore údajov

Len relatívne nedávno bolo možné rozpoznať hviezdy, ktoré sa pripájajú k našej galaxii ako súčasť inej galaxie. To si vyžaduje veľké, vysokokvalitné súbory údajov a analýza zahŕňa chytré triedenie údajov na identifikáciu tried objavených objektov. Tento typ súboru údajov je k dispozícii len niekoľko rokov. Astrometrický satelit ESA Gaia poskytuje ideálny súbor údajov pre takúto galaktickú archeológiu s veľkými údajmi. Bola spustená v roku 2013 a za posledné desaťročie vytvorila čoraz presnejší súbor údajov, ktorý zatiaľ zahŕňa polohy, zmeny polohy a vzdialenosti približne 1,5 miliardy hviezd v našej galaxii.

Údaje Gaia spôsobili revolúciu v štúdiu dynamiky hviezd v našej domovskej galaxii a boli objavené predtým neznáme subštruktúry. To zahŕňa takzvaný Gaia Enceladus/Sausage Stream, pozostatok poslednej veľkej fúzie v našej domovskej galaxii pred 8 až 11 miliardami rokov. Obsahuje tiež dve štruktúry identifikované v roku 2022: Pontus Stream, identifikovaný Malhanom a kolegami, a „úbohé staré srdce“ galaxie, identifikované Ricksom a kolegami. Posledne menovaná je populácia hviezd, ktoré sa novo vytvorili počas počiatočného spojenia, ktoré vytvorilo proto-Mliečnu dráhu, a naďalej obývajú centrálnu oblasť našej galaxie.

Značky Shakti a Shiva

Pre svoj súčasný objav použili Malhan a Ricks údaje Gaia spolu s podrobnými hviezdnymi spektrami z prieskumu Sloan Digital Sky Survey (DR17). Tie poskytujú podrobné informácie o chemickom zložení hviezd. Malhan hovorí: „Videli sme, že pre určitú triedu hviezd chudobných na kov boli hviezdy natlačené okolo dvoch špecifických kombinácií energie a uhlovej hybnosti.“

Na rozdiel od „úbohého starého srdca“, ktoré bolo tiež viditeľné na týchto grafoch, dve skupiny rovnako zmýšľajúcich hviezd mali pomerne veľkú uhlovú hybnosť, v súlade so skupinami hviezd, ktoré boli súčasťou samostatných galaxií, ktoré boli zlúčené do galaxie. Malhan pomenúva tieto dve štruktúry Šakti a Šiva, pričom tá druhá je jedným z hlavných božstiev hinduizmu a prvá je ženská kozmická sila, ktorá je často zobrazovaná ako manželka Šivu.

Ich hodnoty energie a uhlovej hybnosti, ako aj ich celková nízka metalickosť, porovnateľná s „úbohým starým srdcom“, robia zo Shakti a Shivu dobrých kandidátov na niektorých z prvých predchodcov našej galaxie. Ricks hovorí: „Shakti a Shiva môžu byť prvými dvoma prírastkami do „úbohého starého srdca“ našej galaxie, ktoré začínajú jej vývoj smerom k väčšej galaxii.“

Niekoľko prieskumov, ktoré už prebiehajú alebo sa v najbližších rokoch začnú, sľubujú astronómom ďalšie relevantné údaje, pokiaľ ide o spektrá (SDSS-V, 4MOST) a presné vzdialenosti (LSST/Rubin Observatory). prijať v tejto veci pevné rozhodnutia. Či sú Shakti a Shiva skutočne pohľadmi do ranej prehistórie našej domovskej galaxie, sa ešte len uvidí.

Odkaz: „Shiva a Shakti: Hypotetické protogalaktické fragmenty vo vnútornej galaxii“ od Khyati Malhan a Hans-Walter Ricks, 21. marca 2024, The Astrophysical Journal,
DOI: 10.3847/1538-4357/ad1885