Mliječna staza nema jasan, oštar rub, pa je pitanje dokle se zapravo proteže njezin disk u kojem nastaju nove zvijezde dugo ostajalo bez preciznog odgovora. Sada je međunarodni tim astronoma, proučavajući starost zvijezda i uspoređujući opažanja s naprednim simulacijama, zaključio da se najveći dio stvaranja zvijezda odvija unutar oko 40.000 svjetlosnih godina od središta galaksije.
Istraživanje, objavljeno u časopisu Astronomy & Astrophysics, prvi put jasno izdvaja granicu zvjezdotvornog diska Mliječne staze. Ključ se pokazao u neobičnom rasporedu starosti zvijezda, obrascu u obliku slova U koji otkriva gdje učinkovitost stvaranja zvijezda naglo pada.
Galaksije ne grade svoje diskove odjednom i posvuda jednako. Zvijezde se najprije počinju stvarati u gušćim unutarnjim dijelovima, a tek se potom, tijekom milijardi godina, područje aktivnog nastanka širi prema van. U astronomiji se taj proces opisuje kao “rast iznutra prema van.”
Upravo zato se i očekuje da su, u prosjeku, zvijezde mlađe što su dalje od središta galaksije. Vanjski dijelovi diska jednostavno su kasnije ušli u fazu aktivnog stvaranja zvijezda.
To se u Mliječnoj stazi doista i vidi, ali samo do određene udaljenosti. Analiza pokazuje da se oko 35.000 do 40.000 svjetlosnih godina od središta taj trend lomi. Umjesto da zvijezde prema rubu postaju sve mlađe, njihova prosječna starost ondje ponovno počinje rasti.
Taj obrat stvara karakterističan profil u obliku slova U. Astronomi ga tumače kao jasan znak da se upravo na toj udaljenosti nalazi stvarna granica područja u kojem se zvijezde još učinkovito rađaju.
Zašto i izvan te granice ipak ima zvijezda
Na prvi pogled to otvara očito pitanje. Ako izvan te granice stvaranje zvijezda naglo slabi, zašto ondje uopće postoje zvijezde?
Odgovor, prema autorima rada, nije u sudarima galaksija ni nasilnom izbacivanju zvijezda prema periferiji, nego u sporom i dugotrajnom premještanju unutar samog diska. Taj proces naziva se radijalna migracija.
Zvijezde se, naime, mogu tijekom vremena polako pomicali iz područja u kojima su nastale, prateći gravitacijske utjecaje spiralnih krakova. Ne kreću se pravocrtno niti naglo, nego postupno mijenjaju svoje položaje dok kruže oko središta galaksije. Što su danas dalje od zone u kojoj je stvaranje zvijezda prestalo biti učinkovito, to im je trebalo više vremena da do tamo stignu. Zato su upravo najudaljenije zvijezde iza te granice u prosjeku i najstarije.
Važan detalj pritom je njihova putanja. Te se zvijezde gibaju po gotovo kružnim orbitama, što upućuje na to da pripadaju disku i da nisu ondje završile nakon nekog dramatičnog gravitacijskog poremećaja. Drugim riječima, riječ je o tihom, kumulativnom učinku unutarnje dinamike Mliječne staze.
Više od 100.000 zvijezda i pomoć simulacija
Do tog zaključka istraživači su došli analizom više od 100.000 divovskih zvijezda. U radu su spojeni podaci spektroskopskih pregleda LAMOST i APOGEE s preciznim mjerenjima ESA-inog satelita Gaia, koji već godinama stvara dosad najdetaljniju kartu zvijezda u našoj galaksiji.
Odabirom zvijezda koje kruže unutar glavnog diska Mliječne staze tim je uspio odvojiti signal povezan s rastom galaksije iznutra prema van od drugih procesa koji mogu zamutiti sliku. No opažanja sama po sebi nisu bila dovoljna. Kako bi provjerili znači li minimum u starosti zvijezda doista prijelaz u područje slabog stvaranja novih zvijezda, autori su rezultate usporedili s modernim simulacijama evolucije galaksija.
Te simulacije pokazale su da se minimum starosti poklapa s naglim padom učinkovitosti stvaranja zvijezda. Ujedno su potvrdile da se opaženi uzorak ne može objasniti bez migracije starijih zvijezda prema vanjskim dijelovima diska.
Iako istraživanje sada dosta uvjerljivo pokazuje gdje se nalazi rub glavnog zvjezdotvornog diska Mliječne staze, još nije jasno zašto baš ondje dolazi do tog prijeloma.
Među mogućim objašnjenjima istraživači izdvajaju središnju prečku naše galaksije, čiji gravitacijski utjecaj može preraspodijeliti plin i promijeniti uvjete za nastanak zvijezda na određenim udaljenostima.
Druga mogućnost povezana je s vanjskim dijelom galaktičkog diska, gdje se ravnina Mliječne staze počinje savijati, pa uvjeti za stvaranje zvijezda ondje možda postaju nepovoljniji.
Za sada je sigurno tek to da profil starosti u obliku slova U nije slučajnost, nego pouzdan trag stvarne granice zvjezdotvornog dijela galaksije.
Buduća opažanja, osobito ona koja će donijeti projekti poput 4MOST-a i WEAVE-a, trebala bi dodatno izoštriti tu sliku. Time bi astronomi mogli ne samo još preciznije odrediti rub diska, nego i konačno razjasniti koji fizički procesi određuju gdje u Mliječnoj stazi prestaje glavnina nastanka novih zvijezda
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
