Γαλαξιακή σύγκρουση μπορεί να έχει πυροδοτήσει τη διαμόρφωση του Ηλιακού μας Συστήματος

Η διαμόρφωση του Ήλιου, του Ηλιακού Συστήματος και η επακόλουθη ανάδυση της ζωής στη Γη ίσως να είναι συνέπεια της σύγκρουσης μεταξύ του Γαλαξία μας και ενός μικρότερου γαλαξία επονομαζόμενο Τοξότη (Sagittarius), που ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του 1990 να περιφέρεται γύρω από το γαλαξιακό μας σπίτι.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι ο Τοξότης επανειλημμένα συγκρούστηκε με το δίσκο του Γαλαξία μας, καθώς η τροχιά του γύρω από τον πυρήνα του γαλαξία στενεύει ως αποτέλεσμα των βαρυτικών δυνάμεων. Προηγούμενες μελέτες υποστήριζαν ότι ο Τοξότης, ένας νάνος γαλαξίας, είχε σημαντική επίδραση στον τρόπο που κινούνται τα άστρα στον Γαλαξία μας. Ορισμένες ακόμη ισχυρίζονται ότι ο 10.000 μεγαλύτερης μάζας Γαλαξίας μας και η χαρακτηριστική σπειροειδής δομή του μπορεί να είναι αποτέλεσμα των τουλάχιστον τριών γνωστών συγκρούσεών του με τον Τοξότη κατά τη διάρκεια των περασμένων έξι δισεκατομμυρίων χρόνων.

Μια νέα μελέτη, που βασίζεται σε δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον πανίσχυρο χαρτογράφο του γαλαξία Gaia, της ESA, αποκάλυψε για πρώτη φορά ότι η επιρροή του Τοξότη στον Γαλαξία μας μπορεί να είναι ακόμη περισσότερο ουσιαστική. Οι κυματισμοί που προκλήθηκαν από τις συγκρούσεις φαίνεται να έχουν πυροδοτήσει σημαντικά επεισόδια διαμόρφωσης άστρων, ένα από τα οποία χονδρικά συνέπεσε με το χρόνο της διαμόρφωσης του Ήλιου κάπου 4,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

«Είναι γνωστό από υπάρχοντα μοντέλα ότι ο Τοξότης βούτηξε μέσα στον Γαλαξία μας τρεις φορές – η πρώτη περίπου πριν από πέντε ή έξι δισεκατομμύρια χρόνια, μετά περίπου πριν από δυο δισεκατομμύρια χρόνια και τέλος πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια», αναφέρει ο Tomás Ruiz-Lara, ερευνητής στην Αστροφυσική του IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) στην Τενερίφη, στην Ισπανία και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης που δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy.

«Όταν κοιτάξαμε στα δεδομένα του Gaia σχετικά με τον Γαλαξία μας, βρήκαμε τρεις περιόδους αυξημένης διαμόρφωσης άστρων που κορυφώνονταν 5,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, 1,9 δισεκατομμύριο χρόνια πριν και 1 δισεκατομμύριο χρόνια πριν, που ανταποκρίνονται με τους χρόνους που πιστεύεται ότι ο Τοξότης έχει περάσει μέσα από το δίσκο του Γαλαξία μας».

Κυματισμοί στο νερό

Οι ερευνητές παρατήρησαν τις φωτεινότητες, τις αποστάσεις και τα χρώματα των άστρων μέσα σε μια σφαίρα περίπου 6.500 ετών φωτός γύρω από τον Ήλιο και σύγκριναν τα δεδομένα με τα υπάρχοντα μοντέλα αστρικής εξέλιξης. Σύμφωνα με τον Tomás, έχει νόημα η σκέψη ότι ο νάνος-γαλαξίας μπορεί να έχει ένα τέτοιο αποτέλεσμα.

«Στην αρχή έχετε έναν γαλαξία, τον Γαλαξία μας, ο οποίος είναι σχετικά ήσυχος», λέει ο Tomás. «Μετά από μια αρχική βίαια εποχή αστρικής διαμόρφωσης, που πυροδοτήθηκε μερικά από μια πρώιμη συγχώνευση, ο Γαλαξίας μας έφθασε σε μια κατάσταση ισορροπίας στην οποία τα άστρα διαμορφωνόταν σταθερά. Ξαφνικά, έχετε την πτώση του Τοξότη στον γαλαξία και καταστρέφεται η ισορροπία, οδηγώντας συνολικά τα προηγουμένως ήσυχα αέριο και σκόνη μέσα στον μεγαλύτερο γαλαξία να αναταράσσονται όπως τα κύματα στο νερό».

Σε ορισμένες περιοχές του Γαλαξία μας, αυτά τα κύματα θα οδήγησαν σε υψηλότερες συγκεντρώσεις σκόνης και αερίου, ενώ θα άδειαζαν άλλες. Η υψηλή πυκνότητα του υλικού σε αυτές τις περιοχές θα πυροδότησαν στη συνέχεια το σχηματισμό νέων άστρων. «Φαίνεται ότι ο Τοξότης δεν διαμόρφωσε μόνο τη δομή και επηρέασε τη δυναμική του πώς κινούνται τα άστρα στον Γαλαξία μας, οδήγησε επίσης σε αύξηση του Γαλαξία μας», λέει η Carme Gallart, συγγραφέας επίσης της μελέτης από το IAC. «Φαίνεται ότι ένα σημαντικό μέρος της αστρικής μάζας του Γαλαξία μας σχηματίστηκε λόγω των αλληλεπιδράσεων με τον Τοξότη και δεν θα μπορούσε να υπάρχει αλλιώς».

Η γέννηση του Ήλιου

 

Στην πραγματικότητα, φαίνεται πιθανό ότι ακόμη και ο Ήλιος και οι πλανήτες του δεν θα υπήρχαν εάν ο νάνος Τοξότης δεν παγιδεύονταν από τη βαρυτική έλξη του Γαλαξία μας και τελικά να βουτούσε μέσα στον δίσκο του. «Ο Ήλιος διαμορφώθηκε το χρόνο που διαμορφωνόταν τα άστρα στον Γαλαξία μας λόγω της πρώτης διέλευσης του Τοξότη», αναφέρει η Carme. «Δεν γνωρίζουμε αν το ιδιαίτερο νέφος αερίου και σκόνης που μετατράπηκε στον Ήλιο κατέρρευσε λόγω των επιδράσεων του Τοξότη ή όχι. Όμως είναι ένα πιθανό σενάριο επειδή η ηλικία του Ήλιου είναι συνεπής με αυτή ενός άστρου που διαμορφώθηκε ως αποτέλεσμα της επίδρασης του Τοξότη».

Κάθε σύγκρουση απογύμνωνε τον Τοξότη από ορισμένο αέριο και σκόνη, αφήνοντας τον γαλαξία μικρότερο μετά από κάθε πέρασμα. Τα υπάρχοντα δεδομένα υποστηρίζουν ότι ο Τοξότης μπορεί να έχει περάσει μέσω του δίσκου του Γαλαξία μας ξανά αρκετά πρόσφατα, στα τελευταία λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και είναι τώρα πολύ κοντά σε αυτό. Στη πραγματικότητα, η νέα μελέτη βρήκε μια πρόσφατη έκρηξη αστρικής διαμόρφωσης, που υποδηλώνει ένα πιθανό νέο και εν εξελίξει κύμα αστρικής γέννησης.

Σύμφωνα με τον επιστήμονα του προγράμματος Gaia της ESA, Timo Prusti, τέτοιες λεπτομερείς γνώσεις για την ιστορία της αστρικής διαμόρφωσης του Γαλαξία μας δεν θα ήταν δυνατές πριν το Gaia, το τηλεσκόπιο για τη χαρτογράφηση των άστρων που εκτοξεύθηκε στα τέλη του 2013, οι δυο παρουσιάσεις δεδομένων του οποίου, το 2016 και 2018, έφεραν επανάσταση στη μελέτη του Γαλαξία μας. «Κάποιοι προσδιορισμοί της ιστορίας της αστρικής διαμόρφωσης στον Γαλαξία μας υπήρχαν πριν, βασιζόμενοι στα δεδομένα από την αποστολή Hipparcos, της ESA, στην αρχή της δεκαετίας του 1990», αναφέρει ο Timo.

«Όμως οι παρατηρήσεις αυτές εστίαζαν στην άμεση γειτονιά του Ήλιου. Δεν ήταν πραγματικά αντιπροσωπευτικές και έτσι δεν θα μπορούσαν να αποκαλύψουν αυτές τις εκρήξεις στην αστρική διαμόρφωση που βλέπουμε τώρα. Είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε μια λεπτομερή ιστορία αστρικής διαμόρφωσης στον Γαλαξία μας. Είναι μια απόδειξη για την επιστημονική ισχύ του Gaia που βλέπουμε να εκδηλώνεται ξανά και ξανά σε αμέτρητες ρηξικέλευθες μελέτες σε μια περίοδο μόνο δύο ετών».