Meie Linnutee galaktika põrkas millegi suurega kokku üsna hiljuti – Maa oli siis juba olemas

Uuringud väidavad, et viimane suurem liitumine Linnuteega toimus hiljutisemalt kui arvati. Foto: Renden Yoder/Unsplash

Teadlased uskusid varem, et viimane suurem ühinemine toimus Linnutee kauges minevikus, umbes 8–11 miljardit aastat tagasi. Kuid uus uuring toetab ideed, et see toimus palju hiljem: vähem kui 3 miljardit aastat tagasi.

Linnutee on oma massi saavutanud tänu kokkupõrgetele ja ühinemistele teiste galaktikatega. See on kaootiline protsess, mida täheldame ka teiste galaktikate puhul kogu Universumis. Praegu näeme, kuidas Linnutee neelab oma kahte satelliitgalaktikat, Suurt ja Väikest Magalhãesi Pilve. Nende saatus on tõenäoliselt juba määratud ja nad ühinevad meie galaktikaga.

See uus teadmine meie galaktilise ajaloo kohta pärineb ESA Gaia missioonilt. 2013. aastal käivitatud Gaia kaardistab usinasti miljardit astronoomilist objekti, peamiselt tähti. Gaia mõõdab neid pidevalt, et määrata nende täpseid asukohti ja liikumisi.

Ajakirjas Monthly Notices of the Royal Astronomical Society avaldatud uus artikkel pealkirjaga «Viimase suure ühinemise jäänused on dünaamiliselt noored» esitleb neid leide. Peamine autor on Thomas Donlon, järeldoktor füüsika ja astronoomia alal Alabama Ülikoolis Huntsville'is. Donlon on Linnutee ühinemisi uurinud juba mitu aastat ja avaldanud ka teisi töid sellel teemal.

Iga kord, kui teine galaktika põrkub ja ühineb Linnuteega, jätab see maha «kortsud» (wrinkles). See on üldtermin mitut tüüpi morfoloogiate jaoks, sealhulgas faasiruumide voldid (phase space folds), kaustikud (caustics), chevronid (chevrons) ja kestad (shells).

Need kortsud liiguvad erinevate tähegruppide vahel Linnutees, mõjutades tähe liikumist ruumis. Mõõtes täpselt tähtede positsioone ja kiiruseid, suudab Gaia tuvastada kortse, viimase suure ühinemise jälgi.

«Me muutume vananedes kortsulisemaks, kuid meie töö näitab, et Linnutee puhul on olukord vastupidine. See on omamoodi kosmiline Benjamin Button, mis aja jooksul kortsudest vabaneb,» ütles peamine autor Donlon pressiteates.

«Vaadates, kuidas need kortsud aja jooksul hajuvad, saame jälgida, millal Linnutee oma viimast suurt kokkupõrget koges – ja selgub, et see juhtus miljardite aastate võrra hiljem, kui varem arvati.»

Linnutee viimase suure ühinemise mõistmine hõlmab mitmesuguseid tõendeid. Üks neist on kõrge Fe/H sisaldusega piirkond, kus tähed järgivad väga iseäralikku orbiiti.

Tähe Fe/H suhe on keemiline sõrmejälg ja kui astronoomid leiavad rühma tähti, millel on sama sõrmejälg ja samad orbiidid, on see tõend ühise päritolu kohta. Seda täherühma nimetatakse mõnikord «Splash'iks». Splash'i tähed võisid pärineda Fe/H-rikkastest eellastest. Nende orbiidid on ebatavalised ja erinevad ümbritsevast. Astronoomid usuvad, et need tähed kuumenesid ja nende orbiidid muutusid kokkupõrke tagajärjel.

Ühinemiste tõendite kohta on kaks konkureerivat selgitust. Üks ütleb, et Linnutee proto-kettaga põrkas kokku eellane nimedega Gaia Sausage/Enceladus (GSE) umbes 8–11 miljardit aastat tagasi. Teine selgitus on, et sisemise halo tähed on tingitud sündmusest nimega Virgo Radial Merger (VRM). See kokkupõrge toimus palju hiljem, vähem kui 3 miljardit aastat tagasi.

Esimest korda tuvastati kortsud Gaia andmetes 2018. aastal ja need esitati selles uuringus.

«Oleme täheldanud erineva morfoloogiaga kujundeid, näiteks spiraali, mis sarnaneb teokarbiga. Nende alastruktuuride olemasolu täheldati esimest korda tänu Gaia satelliidi (Euroopa Kosmoseagentuur ehk ESA) andmete enneolematule täpsusele,» ütles uuringu esimene autor Teresa Antoja 2018. aastal.

Kuid Gaia on pärast 2018. aastat rohkem andmeid avaldanud ja need toetavad hilisemat ühinemisstsenaariumit, Virgo Radial Merger'it. Need andmed näitavad, et kortsud on palju levinumad, kui varasemad andmed ja uuringud seda viitavad.

«Et tähed oleksid Gaia andmetes nii selgelt nähtavad, pidid nad meiega liituma vähem kui 3 miljardit aastat tagasi – vähemalt 5 miljardit aastat hiljem, kui varem arvati,» ütles kaasautor Heidi Jo Newberg Rensselaeri Polütehnilisest Instituudist.

Kui kortsud oleksid palju vanemad ja vastaksid GSE ühinemise stsenaariumile, oleks neid raskem eristada.

«Iga kord, kui tähed läbi Linnutee keskme edasi-tagasi liiguvad, tekivad uued kortsud. Kui nad oleksid meiega liitunud 8 miljardit aastat tagasi, oleks nii palju kortse üksteise kõrval, et me ei näeks neid enam eraldi omadustena,» ütles Newberg.

See ei tähenda, et pole tõendeid vanema GSE ühinemise kohta. Mõned tähed, mis viitavad iidsele ühinemisele, võivad pärineda hilisemast VRM-ühinemisest ja mõned võivad siiski olla seotud GSE-ühinemisega.

Seda kõike on keeruline välja selgitada ja simulatsioonid mängivad suurt rolli. Varasemates töödes ja selles töös viisid teadlased läbi mitmeid simulatsioone, et näha, kuidas need tõenditega sobivad.

«Meie eesmärk on määrata aeg, mis on möödunud sellest, kui kohaliku faasiruumi voltide eellane Linnutee kettaga kokku põrkas,» kirjutavad autorid oma artiklis.

«Kasutades neid simuleeritud ühinemisi näeme, kuidas kujundid ja kortsude arv aja jooksul muutuvad. See võimaldab meil täpselt kindlaks määrata aja, mil simulatsioon kõige paremini vastab sellele, mida näeme reaalsetes Gaia andmetes tänapäeva Linnutee kohta – meetodit, mida kasutasime ka selles uues uuringus,» ütles Thomas.

«Seda tehes avastasime, et kortsud põhjustas tõenäoliselt kääbusgalaktika kokkupõrge Linnuteega umbes 2,7 miljardit aastat tagasi. Me nimetasime selle sündmuse Virgo Radial Merger'iks.» Need tulemused ja nimi pärinevad varasemast 2019. aasta uuringust.

Kui Gaia iga andmeväljastusega rohkem andmeid toob, saavad astronoomid parema ülevaate ühinemiste tõenditest. On selge, et Linnuteel on keeruline ajalugu.

VRM hõlmas tõenäoliselt rohkem kui ühte entiteeti. See võis tuua Linnuteesse korraga terve grupi kääbusgalaktikaid ja täheparvi. Astronoomid loodavad, et uurides Linnutee ühinemiste ajalugu üksikasjalikumalt, suudavad nad kindlaks teha, millised neist objektidest pärinevad hilisemast VRM-ist ja millised iidsemast GSE-st.

«Linnutee ajalugu kirjutatakse praegu pidevalt ümber, ja mitte vähe tänu uutele andmetele Gaia'lt,» lisas Thomas. «Meie arusaam Linnutee minevikust on viimase kümnendi jooksul dramaatiliselt muutunud ja ma arvan, et meie arusaam neist ühinemistest muutub kiiresti ka edaspidi.»

«See leid parandab meie teadmist keerukatest sündmustest, mis on kujundanud Linnuteed, aidates meil paremini mõista, kuidas galaktikad tekivad ja kujunevad – eriti meie kodugalaktika,» ütles Timo Prusti, ESA Gaia projektiteadlane.

Allikas: ScienceAlert