Izgubljena galaksija možda se skriva unutar Mliječne staze

Astronomi su u ravnini Mliječne staze izdvojili 20 starih zvijezda čiji kemijski sastav upućuje na zajedničko podrijetlo. Prema novoj studiji objavljenoj u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, te zvijezde možda su ostaci davno progutane patuljaste galaksije koju su istraživači nazvali Loki.

Ako se nalaz potvrdi, Loki bi mogao biti još jedan trag nasilne mladosti naše galaksije, iz vremena kada je Mliječna staza rasla spajajući se s manjim galaktičkim sustavima.

Galaktički fosili u ravnini Mliječne staze

Mliječna staza nije nastala kao gotov, uređen sustav. Njezina današnja građa rezultat je duge povijesti spajanja, sudara i postupnog privlačenja manjih galaksija. Kada takav manji sustav uđe u veću galaksiju, on ne nestaje potpuno. Njegove se zvijezde rasprše, ali često zadrže prepoznatljive tragove svojeg izvornog okruženja.

Ti tragovi nisu vidljivi golim okom. Astronomi ih traže u orbitama zvijezda, u njihovu kemijskom sastavu i u načinu na koji se razlikuju od okolne zvjezdane populacije. Zvijezde koje su nastale u istoj patuljastoj galaksiji mogu se milijardama godina poslije prepoznati po sličnim omjerima kemijskih elemenata.

U ovom slučaju istraživači su se usredotočili na 20 zvijezda u galaktičkoj ravnini. To je važno jer se vrlo stare i metalima siromašne zvijezde najčešće povezuju s haloom Mliječne staze, rijetkim područjem koje okružuje galaktički disk. Ove se zvijezde, međutim, nalaze ondje gdje ih nije tako jednostavno objasniti, u samoj ravnini galaksije.

Što znači da je zvijezda siromašna metalima

U astronomiji se izraz “metali” koristi drukčije nego u svakodnevnom jeziku. Gotovo svi elementi teži od vodika i helija ubrajaju se u metale. Prve zvijezde u svemiru nastale su uglavnom od vodika i helija, dok su teži elementi nastajali kasnije, u unutrašnjosti zvijezda i u njihovim eksplozijama.

Zato zvijezde s malim udjelom težih elemenata nose trag vrlo ranih razdoblja kozmičke povijesti. One su nastale prije nego što je međuzvjezdani plin bio snažno obogaćen materijalom iz mnogih generacija zvijezda.

Upravo su takve zvijezde zanimljive za proučavanje nastanka galaksija. One mogu otkriti kakvi su bili prvi manji sustavi koji su se stapali u veće galaksije. U slučaju Mliječne staze, to znači da metalima siromašne zvijezde mogu biti ostaci njezinih najstarijih građevnih dijelova.

No skupina koju su istraživači povezali s Lokijem ne izgleda kao običan dio galaktičkog haloa. Njezine zvijezde imaju usko povezane kemijske značajke i neobične orbite. Neke se gibaju u istom općem smjeru kao rotacija Mliječne staze, a neke u suprotnom smjeru. Unatoč tomu, njihov kemijski potpis upućuje na zajedničku prošlost.

Trag kratkotrajne, snažne patuljaste galaksije

Kemijski sastav ovih zvijezda govori o okruženju u kojem su nastale. Istraživači su u njima pronašli znakove obogaćivanja materijala koji se povezuju s vrlo snažnim i ranim procesima: eksplozijama masivnih zvijezda, hipernovama, brzo rotirajućim masivnim zvijezdama i spajanjima neutronskih zvijezda.

Istodobno nisu pronašli jasan trag eksplozija bijelih patuljaka. To je ključan detalj. Takve eksplozije, poznate kao supernove tipa Ia, obično se pojavljuju kasnije u kemijskoj povijesti zvjezdanog sustava. Ako njihov potpis nedostaje, to znači da je sustav vjerojatno imao kratku i burnu povijest.

Drugim riječima, patuljasta galaksija iz koje su ove zvijezde možda potekle mogla je vrlo rano stvoriti zvijezde, brzo se kemijski obogatiti i zatim biti pripojena Mliječnoj stazi prije nego što je imala vremena razviti složeniju kemijsku povijest.

Zato Loki nije zamišljen kao galaksija koja se danas može vidjeti kao zaseban objekt. Ako je doista postojao, njegovi su se ostaci raspršili kroz Mliječnu stazu. Ono što je preostalo nije oblik galaksije, nego kemijski zapis u zvijezdama.

Jedan sustav ili dvije slične galaksije

Na prvi pogled moglo bi se pomisliti da zvijezde s različitim smjerovima gibanja dolaze iz različitih izvora. Dio njih kreće se u istom općem smjeru kao rotacija Mliječne staze, dok se druge gibaju suprotno. To bi moglo upućivati na dva odvojena sustava, ali kemijski podaci govore drukčije.

No autori studije smatraju da je jednostavnije objašnjenje drugačije. Kemijski omjeri u promatranim zvijezdama pokazuju manju raspršenost nego kod usporedivih metalima siromašnih zvijezda u halou i središnjem zadebljanju Mliječne staze. To znači da one više nalikuju populaciji nastaloj u jednom povezanom sustavu nego zvijezdama iz dvaju odvojenih okruženja.

Scenarij s dvije patuljaste galaksije nije nemoguć, ali bi zahtijevao da oba sustava imaju gotovo istu kemijsku povijest. Uz to bi ukupna masa zvijezda i plina bila veća nego u scenariju s jednim izvorom. Zasad podaci bolje pristaju ideji da je riječ o jednoj davno razorenoj patuljastoj galaksiji.

Takav nalaz uklopio bi se u sliku Mliječne staze kao galaksije koja u sebi nosi ostatke mnogih manjih sustava. Neki su ti ostaci već poznati i proučeni. Loki bi, ako bude potvrđen, bio još jedan skriveni sloj u toj povijesti.

Veći pregledi neba odlučit će je li Loki stvaran

Istraživači ipak upozoravaju da je uzorak malen. Dvadeset zvijezda dovoljno je da se prepozna zanimljiv trag, ali nije dovoljno za konačan zaključak o izgubljenoj galaksiji.

Sljedeći korak bit će veći i ujednačeniji spektroskopski pregledi zvijezda. Projekti poput WEAVE i 4MOST trebali bi omogućiti mnogo širu potragu za sličnim metalima siromašnim zvijezdama u ravnini Mliječne staze. Ako se pronađe veća populacija s istim kemijskim i orbitalnim obilježjima, hipoteza o Lokiju bit će znatno snažnija.

Za sada Loki ostaje mogući fosil rane Mliječne staze: ne galaksija koju možemo izravno vidjeti, nego trag izgubljenog sustava zapisan u kemiji nekoliko starih zvijezda.

Ivan Petričević

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.