Ο Γαλαξίας μας φαίνεται ότι σχηματίστηκε σταδιακά, «καταναλώνοντας» ή συγχωνεύοντας μικρότερους γαλαξίες μέσα στην κοσμική του εξέλιξη. Οι αστρονόμοι μπορούν να αναγνωρίσουν ποια άστρα προέρχονται από άλλους γαλαξίες, εξετάζοντας χαρακτηριστικά όπως η εκκεντρότητα των τροχιών τους και η περιεκτικότητά τους σε βαρέα στοιχεία. Έτσι, είναι δυνατόν να εντοπιστούν ομάδες άστρων που αποκαλύπτουν τις ιδιότητες των γαλαξιών από τους οποίους προήλθαν.
Μια ομάδα αστρονόμων μελέτησε πρόσφατα 20 άστρα που θεωρούν ότι σχηματίστηκαν μαζί σε έναν νάνο γαλαξία, τον οποίο ονόμασαν «Loki». Ο γαλαξίας αυτός φέρεται να συγχωνεύθηκε με τον Γαλαξία μας στα πρώτα στάδια της εξέλιξής του. Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, δείχνει ότι τα άστρα αυτά είναι φτωχά σε μέταλλα, αλλά ξεχωρίζουν από άλλα μεταλλοφτωχά άστρα του φωτοστέφανου του Γαλαξία.
Τα μεταλλοφτωχά άστρα ως δομικά στοιχεία του Σύμπαντος
Τα πρώτα άστρα του Σύμπαντος αποτελούνταν κυρίως από υδρογόνο και ήλιο. Μέσα από την πυρηνική σύντηξη παρήγαγαν βαρύτερα στοιχεία, τα οποία στη συνέχεια αποτέλεσαν το υλικό για τις επόμενες γενιές άστρων. Οι αστρονόμοι χαρακτηρίζουν ως «μεταλλοφτωχά» τα άστρα με χαμηλή περιεκτικότητα σε βαρέα στοιχεία, όπως ο σίδηρος. Οι γαλαξίες που περιείχαν τέτοια άστρα λειτούργησαν ως δομικά στοιχεία του πρώιμου Σύμπαντος.
Όπως εξηγούν οι συγγραφείς της μελέτης, «αυτά τα δομικά στοιχεία συγχωνεύθηκαν στα πρώτα στάδια, διασκορπίζοντας τα άστρα, τα αέρια και την σκοτεινή ύλη τους στην πρωτογαλαξιακή δομή. Επομένως, τα πιο μεταλλοφτωχά άστρα αναμένεται να βρίσκονται στα εσωτερικά τμήματα του Γαλαξία, ενώ όσα προστέθηκαν αργότερα πιθανόν να διασκορπίστηκαν στο εξωτερικό φωτοστέφανο».
Παρατηρήσεις έχουν εντοπίσει πολλά μεταλλοφτωχά άστρα στο φωτοστέφανο του Γαλαξία, όμως σπανίζουν στο γαλαξιακό επίπεδο. Ενδείξεις δείχνουν ότι τα άστρα με «αντίστροφη» (retrograde) τροχιά προέρχονται από τα πρώτα στάδια σχηματισμού του Γαλαξία, ενώ όσα κινούνται «ομόρροπα» (prograde) προέρχονται από μεταγενέστερες συγχωνεύσεις.
Ένας νάνος γαλαξίας κρυμμένος στο γαλαξιακό επίπεδο
Η νέα μελέτη εξέτασε τις χημικές ιδιότητες μιας ομάδας 20 μεταλλοφτωχών άστρων στο επίπεδο του Γαλαξία. Η ομάδα περιελάμβανε τόσο prograde όσο και retrograde άστρα, όλα με υψηλές εκκεντρότητες τροχιάς. Οι επιστήμονες συνέκριναν τη χημική τους σύσταση με αυτήν άστρων του φωτοστέφανου, νάνων γαλαξιών και προσομοιωμένων πληθυσμών.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα άστρα φέρουν ίχνη εμπλουτισμού από υπερκαινοφανείς υψηλής ενέργειας, υπερκαινοφανείς εκρήξεις, ταχύστροφα μαζικά άστρα και συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων, αλλά όχι από εκρήξεις λευκών νάνων. Αυτό υποδηλώνει ότι προήλθαν από έναν βραχύβιο, ενεργητικό νάνο γαλαξία. Οι ομοιότητες στη χημική υπογραφή τόσο των prograde όσο και των retrograde άστρων ενισχύουν την υπόθεση κοινής προέλευσης.
Οι ερευνητές σημειώνουν: «Τα άστρα αυτά, με εξαίρεση ένα, εμφανίζουν μικρότερη διασπορά στις τιμές [X/Fe] σε σχέση με το φωτοστέφανο και τον γαλαξιακό πυρήνα για τα ίδια επίπεδα [Fe/H]. Οι διασπορές αυτές μοιάζουν με εκείνες ενός κλειστού συστήματος, μικρότερες από την περίπτωση δύο διαφορετικών περιοχών σχηματισμού».
Κοινή προέλευση για prograde και retrograde τροχιές;
Οι αστρονόμοι διερεύνησαν αν τα άστρα με διαφορετικές κατευθύνσεις τροχιάς μπορεί να προέρχονται από διαφορετικά συστήματα. Ωστόσο, θεωρούν πιθανότερο ότι ανήκαν στο ίδιο αρχικό σύστημα, με μάζα αντίστοιχη με αυτήν ενός νάνου γαλαξία.
Όπως αναφέρουν, «αν το δείγμα μας προερχόταν από δύο συστήματα, το απλούστερο σενάριο θα ήταν ένα για τα prograde και ένα για τα retrograde άστρα. Τα δύο αυτά συστήματα θα είχαν πολύ παρόμοια, αν όχι ταυτόσημη, χημική ιστορία και εξέλιξη».
Οι συγγραφείς υπογραμμίζουν ότι το δείγμα είναι μικρό, αλλά μελλοντικές εκτενέστερες φασματοσκοπικές έρευνες, όπως τα προγράμματα WEAVE και 4MOST, αναμένεται να ρίξουν περισσότερο φως στην προέλευση των μεταλλοφτωχών άστρων του γαλαξιακού επιπέδου.
