O nouă estimare a vârstei galaxiei Calea Lactee
Ca multe alte galaxii în spirală din Univers, galaxia Calea Lactee este formată din două structuri asemănătoare în formă de disc: discul galactic subțire și discul galactic gros.
Discul gros, care acoperă discul subțire, conține aproximativ 20 la sută din stelele Căii Lactee și este considerat a fi cel mai vechi. Astronomii au dedus aceasta pe baza compoziției stelelor din acest disc, care conţine mai multe metale.
Într-un studiu recent, o echipă de 38 de oameni de știință, conduși de cercetători din cadrul ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics în Three Dimensions (ASTRO-3D) din Australia, a folosit datele din misiunea Kepler pentru a măsura seismologia stelară din discul Căii Lactee.
Astfel, cercetătorii au revizuit estimările oficiale cu privire la vârsta discului gros al galaxiei Calea Lactee, concluzionând că acesta are o vechime de aproximativ 10 miliarde de ani.
Galaxie spirală. Credit: NASA/JPL
Studiul intitulat „K2-HERMES: vârsta și metalicitatea discului gros” (The K2-HERMES Survey: age and metallicity of the thick disc) a apărut recent în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Echipa de cercetare a fost condusă de Dr. Sanjib Sharma din cadrul Sydney Institute for Astronomy and the ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) și a inclus membri din mai multe universități și institute de cercetare.
Structura galaxiei Calea Lactee. Credit: NASA/JPL Caltech/R.Hurt/SSC
Pentru a determina vârsta discului galactic gros, Dr. Sharma și echipa sa au folosit o metodă cunoscută sub numele de asteroseismologie. Aceasta constă în măsurarea oscilațiilor stelelor atunci când suprafaţa acestora suferă schimbări bruște, ca în cazul unor cutremure.
Prin aceasta metodă cercetătorii pot efectua o aşa-numită ”arheologie galactică”, adică pot studia cum s-a format Calea Lactee în urmă cu mai mult de 13 miliarde de ani.
Aşa cum a explicat Dennis Stello, profesor asociat la University of New South Wales şi coautor al studiului, prin această metodă se poate determina structura internă a unei stele:
„Cutremurele generează unde sonore în interiorul stelelor care le fac să sune sau să vibreze. Frecvențele produse dezvăluie informaţii cu privire la proprietățile interne ale stelelor, inclusiv vârsta acestora.
Este oarecum similar modului cum identificăm o vioară Stradivarius ascultând sunetul acesteia“.
Este important de menționat că astronomii nu se referă aici la ”sunetele” reale generate de stele. În schimb, ei măsoară mișcările din interiorul unei stele pe baza variaţiilor de luminozitate ale stelei.
Astronomii au remarcat că observațiile efectuate anterior în cadrul misiunii Kepler nu erau în concordanță cu modelele privind structura galaxiei Calea Lactee. Observațiile astronomice au prezis că discul galactic gros conţine mai multe stele cu masă mică.
Până în prezent, nu era clar dacă această discrepanță era consecinţa impreciziei modelelor galactice sau consecinţa criteriilor de selecție a stelelor. Utilizând noile date din misiunea K2, Sharma și colegii săi au descoperit că modelele galactice sunt cauza acestei discrepanţe.
Practic, modelele galactice anterioare au presupus că discul galactic gros a fost populat de stele cu o masă scăzută şi o metalicitate scăzută.
Folosind datele misiunii K2, Dr. Sharma și echipa sa au efectuat o analiză spectroscopică recentă și au stabilit că compoziția chimică din modelele existente este incorectă, ceea ce conduce la estimări inexacte ale vârstei stelelor.
Ţinând cont de acest lucru, Dr. Sharma și echipa sa au reuşit să pună de acord datele asteroseismologiei cu cele prezise de modelele galactice.
„Această constatare clarifică un mister… Datele anterioare cu privire la distribuția pe vârste a stelelor din disc nu se potriveau cu modelele realizate pentru a o descrie, dar nimeni nu știa unde se află eroarea, în date sau în modelele. Acum suntem destul de siguri că am găsit cauza erorii”, a explicat Dr. Sharma.
Încă de la lansarea misiunii Kepler în anul 2009, datele obţinute au sugerat că există mai multe stele tinere în discul galactic gros decât prevedeau modelele teoretice.
Deși telescopul spaţial Kepler nu a fost conceput, în mod special, pentru asteroseismologie, capacitatea acestuia de a măsura schimbările în luminozitatea unei stele, provocate de trecerea unei planete prin dreptul unei stele, a fost utilă în acest scop.
„Stelele sunt sfere de gaz a căror vibrații sunt foarte mici, astfel încât trebuie să le privim foarte atent.
Măsurările precise ale luminozității stelelor efectuate de telescopul spaţial Kepler s-au dovedit ideale pentru acest lucru. Pentru a înțelege sensibilitatea telescopului, aceasta a fost atât de bună încât putea detecta variaţia de luminozitate a unui far de mașină la trecerea unui purice prin faţa acestuia”, a declarat Sharma.
Rezultatele acestui studiu sunt un indiciu puternic privind valoarea analitică a asteroseismologiei și a capacității sale de a estima vârstele stelelor.
În continuare sunt așteptate şi mai multe dezvăluiri, deoarece oamenii de știință continuă să analizeze datele obținute de misiunea Kepler înainte de încetarea acesteia în noiembrie 2018.
Analiza acestor date va fi utilizată împreună cu noile informații obţinute de satelitul Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) al NASA, succesorul telescopului Kepler, care a fost lansat cu doar 7 luni înainte de retragerea telescopului Kepler.
Toate aceste informații vor îmbunătăți și mai mult estimările privind vârsta stelelor din discul galactic și îi vor ajuta pe astronomi să înţeleagă mai bine formarea și evoluția galaxiei Calea Lactee.
Sursă: Science Alert