Folosind date furnizate de misiunea Gaia a Agenției Spațiale Europene (ESA), astronomii au dezvăluit că o parte din discul galactic al Căii Lactee, cunoscut sub numele de „discul gros”, a început să se formeze în urmă cu 13 miliarde de ani, la doar 0.8 miliarde de ani după Big Bang, adică mai devreme cu 2 miliarde de ani decât se credea până acum.

Acest rezultat a survenit în urma unor analize realizate de cercetători de la Institutul de Astronomie Max-Planck din Heidelberg, Germania. Oamenii de știință au folosit informații despre strălucirea și poziția stelelor din datele incipiente din cel de-al treilea catalog stelar Gaia — Gaia’s Early Data Release 3 (EDR3). Datele Gaia au fost folosite în combinație cu măsurători ale compoziției chimice a 250 000 de stele, furnizate de telescopul LAMOST (China’s Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope), pentru a determina vârsta acestora.

Vârsta stelelor este unul dintre parametrii cei mai dificil de aflat. Nu poate fi măsurată direct, ci trebuie dedusă comparând caracteristicile stelei cu modele numerice ale evoluției stelare. Datele privind compoziția stelei pot fi de ajutor. La începuturile sale, Universul conținea aproape exclusiv doar hidrogen și heliu. Celelalte elemente chimice, pe care astronomii le numesc generic „metale”, sunt create în interiorul stelelor și ajung în spațiu atunci când steaua explodează la finalul vieții sale. De acolo, aceste elemente sunt încorporate în următoarea generație de stele. Din acest motiv, stelele mai bătrâne au o metalicitate mai redusă.

Datele LAMOST oferă informații despre metalicitate. Luate împreună, strălucirea și metalicitatea le permit astronomilor să extragă informații despre vârsta stelei din modelul numeric. Înainte de misiunea Gaia, astronomii operau cu incertitudini de 20-40 de procente, ceea ce producea o imprecizie de ordinul unui miliard de ani sau chiar mai mult.

Catalogul stelar incipient Gaia EDR3 a schimbat această stare de fapt. „Cu ajutorul datelor despre strălucire furnizate de misiunea Gaia, am reușit să determinăm vârsta unei stele subgigante cu o marjă de doar câteva procente”, a explicat Maosheng Xiang, unul dintre cercetători. Înarmați cu vârsta precisă a 250 000 de stele de tip subgigant din întreaga galaxie, echipa a început să analizeze datele.

Ilustrație din lateral a Căii Lactee

Vârstele stelare au dezvăluit că formarea Căii Lactee a avut două faze distincte. În prima fază, care a început la doar 0.8 miliarde de ani după Big Bang, în discul gros au început să se formeze stele. Este posibil ca în această fază părțile interioare ale halo-ului galactic să fi început să se apropie, dar procesul de formare s-a accelerat când o galaxie pitică, cunoscută sub numele de Gaia Enceladus, s-a unit cu Calea Lactee. În urma acestui proces, haloul galaxiei s-a umplut de stele, și s-a declanșat formarea majorității stelelor din discul gros. Discul subțire al Căii Lactee, în care s-a găsește și Soarele nostru, a apărut într-o a doua fază a formării galaxiei.

Pe viitor, sunt așteptate noi descoperiri, datorită Telescopului Spațial James Webb, care a fost optimizat pentru observarea celor mai bătrâne galaxii de tipul Căii Lactee din Univers. Pe 13 iunie, Gaia va lansa cel de-al treilea catalog stelar complet (Gaia DR3). Acest catalog va include și informații despre spectrele stelare, dar și informații derivate, precum vârsta stelelor și metalicitatea, astfel încât cercetările ulterioare de acest gen vor fi și mai ușor de efectuat.

În România, Institutul Astronomic al Academiei Române (IAAR) este implicat în patru grupuri de lucru ale activității CU9 (coordination unit 9) privind accesul la catalogul GAIA, în rețeaua globală GAIA-FUN-SSO de urmărire a obiectelor din Sistemul Solar descoperite de misiunea Gaia și în grupul de lucru Gaia Science Alert.

Mai multe detalii pot fi găsite aici.

Credit: (1) ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Mulțumiri: A. Moitinho. (2) Stefan Payne-Wardenaar / MPIA