Droga Mleczna skrywa tajemnice, które powoli zaczynają wychodzić na jaw dzięki współpracy dwóch najpotężniejszych kosmicznych teleskopów ludzkości. Naukowcy poinformowali właśnie o sensacyjnym odkryciu galaktycznej skamieliny, nowej klasy obiektów w naszej galaktyce.
Wczesny Wszechświat był pełen ogromnych, pierwotnych skupisk gazu i gwiazd, które z czasem zaczęły się ze sobą zderzać, przyciągać i mieszać. Proces ten doprowadził do powstania tak zwanego zgrubienia centralnego naszej galaktyki, czyli jej gęstego, sferycznego środka wypełnionego głównie starszymi gwiazdami.
Większość pierwotnych struktur uległa bezpowrotnemu wymieszaniu i zatraciła swoją indywidualność. Obiekt znany jako Terzan 5 okazał się jednak wyjątkowo odporny na ten galaktyczny blender. Miliardy lat temu podobne pierwotne skupiska rozprzestrzeniły się i połączyły, tworząc zgrubienie Drogi Mlecznej, jednak Terzan 5 pozostał nienaruszony do dziś. Jest jak grudka w dobrze wymieszanym cieście.
Co więcej, badanie wykazało, iż w Terzan 5 wystąpiły aż cztery odrębne epizody formowania się gwiazd, co potwierdza, iż nie jest to prawdziwa gromada kulista. Jest to coś znacznie dziwniejszego i rzadszego. Terzan 5 należy do nowej kategorii, znanej jako fragment skamieniałości zgrubienia, samodzielnego, samowzbogacającego się układu gwiezdnego z wieloma populacjami gwiazd w różnym wieku i o różnej zawartości żelaza.
Nowe obserwacje bliskiej podczerwieni wykonane przez Webba, porównane z archiwalnymi obserwacjami Hubble’a, pozwoliły nam uzyskać znacznie wyraźniejszy obraz historii Terzan 5 –powiedziała Giorgia Zullo, która kierowała badaniami i jest doktorantką na Uniwersytecie Bolońskim we Włoszech.
Wyniki badań zaprezentowano na konferencji prasowej podczas 248. spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego i opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Zatłoczone pole gwiazd, które wygląda jak świeżo wstrząśnięta kula śnieżna. Terzan 5 znajduje się 22 000 lat świetlnych od nas w gwiazdozbiorze Strzelca. Zawiera około 2 mln razy więcej masy niż Słońce, skupione w układzie gwiezdnym o średnicy zaledwie kilkudziesięciu lat świetlnych, co czyni go jednym z najmasywniejszych i najgęściej zaludnionych układów przypominających gromady kuliste w Drodze Mlecznej. Fot. NASA, ESA, CSA, STScI, G. Zullo (Uniwersytet Boloński), FR Ferraro (Uniwersytet Boloński). Przetwarzanie obrazu: A. Pagan (STScI)Cztery pokolenia gwiazd
Odkryta w 1968 r. przez astronoma Azopa Terzana, gromada Terzan 5 pod wieloma względami przypomina gromadę kulistą. Jednak w 2009 r. odkryto, iż w tym systemie znajdują się dwie odrębne populacje gwiazd. W 2016 r. Hubble dostarczył pierwszych szacunków ich wieku, wskazując, iż jedna powstała około 12 mld lat temu (w czasie powstawania Drogi Mlecznej), a druga około 5 mld lat temu, tuż przed rozpoczęciem formowania się Ziemi. Wskazało to na bardziej złożoną historię niż typowa gromada kulista.
Badanie Terzan 5 jest utrudnione ze względu na jego położenie w regionie naszej galaktyki gęsto zaludnionym gwiazdami i silnie zasłoniętym pyłem. Właśnie tutaj wkroczył Webb. Jego obraz w podczerwieni pozwolił zespołowi badawczemu zajrzeć przez pył i skatalogować o wiele więcej gwiazd, w tym słabszych, niż w poprzednich badaniach. Mierząc barwy i jasność gwiazd, astronomowie mogą klasyfikować je na populacje o różnym wieku i składzie chemicznym.
Webb był w stanie zmierzyć te najważniejsze adekwatności każdej gwiazdy w polu widzenia na niebie, zarówno gwiazd z Terzan 5, jak i niepowiązanych z nimi gwiazd pierwszego planu. Aby wyizolować gwiazdy Terzan 5, zespół wykorzystał moc Hubble’a. 12-letnie rozdzielenie ekspozycji Hubble’a pozwoliło zespołowi zmierzyć bardzo niewielkie ruchy pojedynczych gwiazd, znane jako ruchy własne, aby określić, które gwiazdy należą do Terzan 5, a które są częścią zgrubienia Drogi Mlecznej.
Więcej na Spider’s Web:
Łącząc dane z Webba i Hubble’a, naukowcy znaleźli mocne dowody na istnienie dwóch kolejnych populacji gwiazd, jednej, która powstała 3,8 mld lat temu, a drugiej zaledwie 2,5 mld lat temu. Udało im się również określić wiek wcześniej znanych populacji gwiazd z niespotykaną dotąd precyzją, ustalając, iż powstały one 12,5 mld i 4,7 mld lat temu.
Biorąc pod uwagę wcześniej znane dwie generacje gwiazd, astronomowie nie mogli wykluczyć możliwości, iż Terzan 5 wszedł w interakcję z innym obiektem, takim jak gromada kulista lub gigantyczny obłok molekularny, wzbogacając się w nowy gaz i pył, co zapoczątkowało drugą rundę formowania się gwiazd. Biorąc pod uwagę cztery generacje gwiazd, te wyjaśnienia są wykluczone.
Terzan 5 uformował wiele generacji gwiazd, ponieważ był w stanie zatrzymać niezbędne surowce. Istnieją dowody na potężne eksplozje supernowych w Terzan 5, które doprowadziły do powstania cięższych pierwiastków, porwanych przez kolejne generacje gwiazd. W układach o mniejszej masie, siła samych eksplozji mogła wyrzucić powstałe pierwiastki, a także wymieść resztki gazu i pyłu. Protoplasta Terzan 5 miał wystarczającą masę, aby zatrzymać wyrzuty tych gwiazd, umożliwiając powstawanie nowych generacji gwiazd przez miliardy lat.
Żywa skamielina kluczem do przeszłości Wszechświata
Terzan 5 nie jest już anomalią, ale oficjalnym prototypem nowej klasy obiektów – fragmentów skamielin zgrubienia centralnego. Do tej pory naukowcy zidentyfikowali tylko jeden inny obiekt tego typu, oznaczony jako Liller 1. Zespół badawczy zamierza teraz przebadać od 40 do 50 innych gromad orbitujących w centrum naszej galaktyki, aby sprawdzić, czy ukrywa się tam więcej takich kosmicznych niedobitków.
Z jakiegoś powodu to osobliwe skupisko gwiazd uformowało się niezależnie od zgrubienia i nie zostało zniszczone podczas jego formowania się. Terzan 5 jest tym, co w tej chwili nazywamy fragmentem skamieniałości zgrubienia, ponieważ przypomina pierwotne skupiska, które przyczyniły się do jego powstania – powiedział Francesco R. Ferraro, profesor Uniwersytetu Bolońskiego.
To odkrycie ma ogromne znaczenie dla zrozumienia, jak powstawały galaktyki w młodym Wszechświecie. Współczesne symulacje i obserwacje głębokiego kosmosu sugerują, iż miliardy lat temu galaktyki posiadały ogromne, niestabilne dyski gazowe, które rozpadały się na gigantyczne grudki. Te skupiska migrowały do centrów galaktyk i tam się ze sobą zderzały, tworząc centralne zgrubienia.
Dokładnie takie struktury Teleskop Webba obserwuje w tej chwili w bardzo odległych, młodych galaktykach, takich jak chociażby Firefly Sparkle. Badając Terzan 5, astronomowie zyskali unikalną szansę na dotknięcie żywej, kosmicznej skamieliny we własnym galaktycznym sąsiedztwie, co pozwoli zweryfikować dotychczasowe modele teoretyczne dotyczące rozwoju całego Wszechświata.
