Galaksija poput Mliječne staze mogla je nastati spajanjem tisuća manjih sustava, pokazuju računalne simulacije projekta MEGATRON. U nekim manjim sustavima nastajalo je mnogo zvijezda, dok su u drugima prevladavali plin, zvjezdani ostaci ili crne rupe.
Istraživači su pratili kako bi se ti sustavi razvijali i spajali tijekom rane povijesti svemira. Model predviđa i izgled tih sustava na snimkama teleskopa Hubble i James Webb. Znanstvenici rezultate simulacije galaksije nalik Mliječnoj stazi uspoređuju s astronomskim opažanjima.
Spajanja galaksija i nastanak zvijezda
Simulacije uzimaju u obzir gravitaciju, gibanje plina, zračenje, kemijske reakcije te nastanak i razvoj zvijezda. Ti su procesi međusobno povezani: zvijezde nastaju iz plina, ali ga svojim zračenjem i eksplozijama ponovno zagrijavaju i mijenjaju njegov sastav.
U radu koji opisuje simulacije autori prate nastanak galaksija čija je masa usporediva s masom Mliječne staze, počevši od razdoblja prvih zvijezda. Modeli izračunavaju i spektre, odnosno raspodjelu zračenja prema valnoj duljini. Izračunate spektre astronomi mogu usporediti sa stvarnim mjerenjima teleskopa.
Mali sustavi u modelu znatno se razlikuju po sastavu i zračenju. Model predviđa čak i objekte bez zvijezda koji ipak zrače zahvaljujući plinu. U nekima su zvijezde možda postojale pa eksplodirale ili se urušile u crne rupe; drugi ih možda nikada nisu ni imali.
Prve zvijezde ostavile su kemijske tragove
MEGATRON povezuje i dvije vrste podataka koje astronomi inače proučavaju odvojeno: svjetlost dalekih galaksija i kemijski sastav vrlo starih zvijezda u Mliječnoj stazi i okolnim sustavima. Simulacije počinju plinom bez težih elemenata, a zatim prate kako ih zvijezde stvaraju i raspršuju u okoliš.
Prvotni plin iz kojeg su nastale prve zvijezde nije sadržavao ugljik, kisik ni željezo. Ti su elementi nastali poslije, u zvijezdama i njihovim eksplozijama, te ulazili u plin iz kojeg su nastajale sljedeće zvjezdane generacije. Sastav stare zvijezde može tako sačuvati podatke o događajima koji su prethodili njezinu nastanku.
Jedan od rezultata odnosi se na željezo u najmanjim patuljastim galaksijama. Galaksije manje mase obično sadrže manji udio željeza, no taj odnos prestaje vrijediti kod najslabije sjajnih patuljastih galaksija. Simulacije upućuju na moguću ulogu eksplozija prvih zvijezda: one mogu proizvesti mnogo željeza, no vrlo mali sustavi nemaju dovoljno snažnu gravitaciju da ga zadrže.
Te prve zvijezde, poznate kao zvijezde populacije III, još nisu izravno opažene. Njihov se utjecaj traži u kemijskom sastavu kasnijih zvijezda i galaksija. Istraživači namjeravaju dalje uspoređivati MEGATRON s Webbovim podacima i tim kemijskim tragovima kako bi provjerili koji opisi nastanka prvih zvijezda odgovaraju opažanjima.
