Kozmikus karambolok sora formálta meg a Tejútrendszert, a csillagászok pedig most feltárták a legrégebbi galaktikus ütközést. Saját galaxisunk nem magányos szigetként jött létre, hanem kisebb rendszerek elnyelésével növekedett a mai óriási spirális formájára. A csillagászati kutatások az elmúlt időszakban egymás után világítanak rá azokra a drámai eseményekre, amelyek évmilliárdokkal ezelőtt alapjaiban módosították a galaxisunk szerkezetét és csillagpopulációját.
A Hubble űrteleszkóp és az Európai Űrügynökség Gaia űrtávcsövének adatai alapján végzett vizsgálat kimutatta, hogy a Tejútrendszer mintegy 11,8 milliárd évvel ezelőtt ütközött össze egy LKH néven azonosított törpegalaxissal. Ez a felfedezés 1,8 milliárd évvel tolja vissza a galaxisunk történetében dokumentált első nagy összeolvadás időpontját. A csillagközi ütközések tisztázása azért kulcsfontosságú, mert a galaxisok fejlődési modellje szerint a tömeg gyarapodása nem csupán a helyi gázfelhők sűrűsödéséből, hanem a szomszédos égitestek bekebelezéséből származik.
A legősibb galaktikus építőkő nyomában
A Nature Astronomy folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője, Davide Massari és nemzetközi kutatócsoportja a galaxis szívét övező gömbhalmazok elemzésével bukkant az ősi ütközés nyomára. A gömbhalmazok olyan sűrű csillagcsoportok, amelyek a galaxisok korai szakaszában keletkeztek, és fosszilis lenyomatként őrzik eredetüket. A kutatók három jól elkülöníthető gömbhalmaz-populációt azonosítottak: az egyik csillagcsoport eredetileg is a korai Tejútrendszerben formálódott, a másik egy későbbi ütközésből származott, míg a harmadik csoport mozgása és kémiai összetétele teljesen eltért a korábban ismertektől.
Ez a harmadik, idegen eredetű csillagcsoport az LKH törpegalaxisból származik. A rövidítés a korábbi elméleti kutatásokra utal, amelyek már sejtették egy korai egyesülés jelenlétét, ám közvetlen bizonyítékot eddig nem sikerült felmutatni. Amikor a fiatal Tejútrendszer elnyelte ezt a törpegalaxist, a betolakodó saját gömbhalmazai beépültek a mi galaxisunk halójába. Ez az esemény adta meg az első érdemi alapköveket galaxisunk szerkezeti felépítéséhez, mindössze kétmilliárd évvel az ősrobbanás után.
Katasztrofális karambol, amely kilencven fokkal forgatta el a korongot
Az LKH-val való egyesülés után sem maradt békés a Tejútrendszer környezete. Körülbelül 10-11 milliárd évvel ezelőtt egy másik hatalmas összeolvadás történt a Gaia-Sausage-Enceladus néven ismert törpegalaxissal. A Durham Egyetem kutatói szuperszámítógépes szimulációkkal modellezték ezt az ütközést, és megdöbbentő eredményre jutottak: a frontális karambol hatására a Tejútrendszer forgási korongja több mint 90 fokkal elfordult eredeti helyzetéből.
Kirill Batrakov és csapata azért kezdte el a szimulációkat, hogy választ találjon a Tejútrendszer külső csillaghalójának meglepően lassú forgására. Míg a korongban található csillagok – köztük a Nap is – nagyjából másodpercenkénti 220 kilométeres sebességgel keringnek a galaktikus középpont körül, a haló csillagai lényegesen lassabban, alig 25 kilométer per másodperces sebességgel mozognak. A számítógépes modellek megmutatták, hogy az ilyen lassú halóforgás hátterében szinte minden esetben egy korai frontális ütközés és az azt követő tengelyirányú átbillenés áll. A galaktikus korong elfordulása nem pillanatok alatt zajlott le, hanem több százmillió éven át tartó folyamat volt, amely teljesen átrajzolta a csillagok pályáját.
A kozmikus kannibalizmus hosszú története
A galaxisunk történetét vizsgáló csillagászati kutatások egyértelművé tették, hogy a Tejútrendszer alakja folyamatos kozmikus kölcsönhatások eredménye. Az LKH és a Gaia-Sausage-Enceladus ütközései mellett egyéb összeolvadások is nyomot hagytak a csillagok összetételében. A Sagittarius törpegalaxis bekebelezése például nagyjából 6 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, és a folyamat a mai napig tart, amint a Tejútrendszer gravitációs árapályerői lassan darabokra szaggatják a szomszédos kis rendszert.
A távoli jövőben pedig egy még nagyobb léptékű esemény vár a Tejútrendszerre. A mérések szerint a szomszédos Androméda-galaxis óránként több mint négyszázezer kilométeres sebességgel közeledik felénk. Körülbelül négy-öt milliárd év múlva a két óriási spirálgalaxis elkerülhetetlenül összeütközik, majd végül egyetlen hatalmas ellipszisgalaxissá olvad össze. Bár a csillagok közötti hatalmas távolságok miatt a közvetlen csillagütközések esélye elhanyagolható, a gravitációs erők teljesen átformálják majd az éjszakai égbolt látványát és a Naprendszer pályáját is.
A galaktikus régészet jövője
A csillagászat ezen ága, amelyet galaktikus régészetnek is neveznek, az utóbbi években lépett a megfigyelések új szakaszába. A modern űrtávcsövek nemcsak a csillagok jelenlegi pozícióját mérik, hanem pontos mozgási vektorukat és kémiai ujjlenyomatukat is meghatározzák. A csillagok fémtartalma – vagyis a héliumnál nehezebb elemek aránya – árulkodik arról, hogy az adott csillag a Tejútrendszer saját gázfelhőjében született, vagy egy elnyelt törpegalaxisból származik.
A Gaia-küldetés által feltérképezett több mint egymilliárd csillag adatai, kombinálva a Hubble és a James Webb űrteleszkóp mélyűri méréseivel, lehetővé teszik a kutatók számára, hogy visszafelé pörgessék az idő kerekét. Az így kapott eredmények bizonyítják, hogy a mai rendezett, spirálkaros Tejútrendszer egy kaotikus, ütközésekkel teli múltból emelkedett ki.
