Stora galaxer bildas genom att mindre galaxer kolliderar, smälter samman och klumpar ihop sig. De stora spiralgalaxer vi ser idag är resultatet av sådana kosmiska kärleksmöten. Ett viktigt mål för astronomer är att hitta rester efter kollisioner från tiden då universum var ungt eftersom de ger oss viktiga nycklar till vår galax utveckling. Men detta är svårt eftersom vi befinner oss mitt inne i Vintergatan och inte kan se alla dess komponenter utifrån.
2018 lyckades dock forskare, tack vare Europeiska rymdorganisationens satellit Gaia, hitta resterna av Gaia Enceladus som absorberades av Vintergatan för tio miljarder år sedan. Exakt hur det gick till när dvärggalaxen – bestående av stjärnor, gas och mörk materia med en massa motsvarande 50 miljarder solar – gick upp i Vintergatan har hittills varit höljt i dunkel.
– Vi kan nu visa att dvärggalaxen inte absorberades på en gång. Gaia Enceladus passerade vid flera tillfällen och lämnade efter sig stjärnor som vi identifierat och studerat. De öppnar ett fönster till en galax liv och död – något som fram till nu bara förutspåtts i simuleringar, säger Heitor Ernandes, postdoktor vid Lunds universitet.
Astronomisk arkeologi
Forskarna fick bokstavligen sikta mot stjärnorna för att göra de nya fynden. Närmare bestämt de stjärnor som har sitt ursprung i Gaia Enceladeus. Mängden av olika grundämnen i en stjärna beror nämligen på vad som har hänt i galaxen tidigare. I tunga stjärnor skapas nya grundämnen genom fusion. När stjärnan exploderar kastas dessa grundämnen ut. Nästa generations stjärnor får då en högre mängd av dessa grundämnen och så fortsätter processen. Detta betyder att de stjärnor som skapades först har minst av ett visst grundämne medan de som skapats senare har högre halter. Stjärnorna från Gaia Enceladus har generellt en lägre sammansättning av järn och magnesium och rör sig på ett speciellt sätt.
– Vi blev överraskade över hur mycket information vi kunde ta reda på om Gaia Enceladus historia tack vare dess stjärnor som idag existerar som levande fossil i vår egen galax. Stjärnorna ruvar på kemiska ledtrådar om var och när de bildades. Det är som att rekonstruera en förlorad civilisation genom de artefakter den lämnade efter sig, säger Heitor Ernandes.
Långdragen kosmisk kärleksakt
Genom att studera olika stjärnor som har sitt ursprung i Gaia Enceladus kunde forskarna, tack vare stjärnornas rörelseenergi och grundämnessammansättning, visa att de dragits in i Vintergatan vid minst två olika passager. Stjärnor med högre halter järn och magnesium har sitt ursprung i de inre delarna av Gaia Enceladus, där stjärnbildningstakten var högre. Genom denna omfattande grundämnesanalys lyckades forskarna lägga ett intrikat stjärnpussel som visar att sammansmältningsprocessen var mer utdragen och komplex än vad forskarna tidigare trott.
– Att förstå hur Vintergatan bildades är en del av att förstå var vi kommer ifrån. Studier som denna hjälper oss att avslöja vår galax historia och inspirerar till nyfikenhet kring vår plats i universum. Det är också en kraftfull påminnelse om att även stjärnor bär på minnen från sitt förflutna, säger Heitor Ernandes.
Förutom Lunds universitet har följande lärosäten deltagit i arbetet: University of Florence, PSL Research University France, Arcetri Astrophysical Observatory, Uppsala universitet.
Studien presenteras i The Astrophysical Journal Letters: ”Evidence of Gaia Enceladus experienced several passages around the Milky Way”