Discul Căii Lactee s-a format „invers”: stelele tinere au apărut în straturi tot mai subțiri
Calea Lactee găzduiește sute de miliarde de stele, iar dincolo de structura spiralată, galaxia noastră cuprinde un bulb galactic, un disc galactic și un halou galactic. Discul este împărțit într-un disc subțire, care conține stele tinere și de vârstă mijlocie, între care și Soarele, și un disc gros, mai difuz, care adăpostește stele străvechi și aproape nu mai produce stele noi. Discul subțire concentrează cea mai mare parte a gazelor și prafului și are o metalicitate mai ridicată, în timp ce discul gros are o metalicitate mult mai scăzută.
Două ipoteze rivale despre formarea discurilor
O primă explicație susține că stelele se nasc în discul subțire, iar ulterior interacțiunile cu nori de gaz, brațele spirale sau bara centrală le perturbă, îndepărtându-le de planul discului. O a doua explicație arată că, pe măsură ce stelele se formează în discul interior, gazul din care provin se așază într-un disc tot mai subțire, astfel încât fiecare generație succesivă de stele apare într-un strat mai subțire decât precedenta. Distincția dintre cele două scenarii depinde de măsurători precise ale vârstei stelelor individuale, dificil de obținut mai ales pentru stelele cele mai bătrâne.
Datele Gaia au clarificat cronologia stelară
Un studiu publicat în The Astrophysical Journal Letters, condus de David Mirabal, cercetător predoctoral la Institutul de Astrofizică din Insulele Canare, a folosit date din a treia eliberare de date Gaia, din iunie 2022. Echipa a aplicat metoda potrivirii diagramelor culoare-magnitudine pentru a obține distribuții ale vârstei și metalicității populațiilor stelare și a studiat profilul vertical al acestora în cele două discuri.
O schimbare bruscă acum 10,8 miliarde de ani
La începuturile universului, gazul din Calea Lactee era mai turbulent, iar galaxia era mai umflată pe verticală, ca un singur disc gros. Pe măsură ce gazul s-a calmat, s-a răcit și s-a contractat, formând un disc subțire în interiorul celui gros. Cercetătorii au identificat o schimbare majoră în urmă cu aproximativ 10,85 miliarde de ani: înainte de acest moment, grosimea verticală a discului a scăzut de la peste 1,26 la aproximativ 0,5 kiloparseci în doar două miliarde de ani, adică de la circa 4.100 de ani-lumină la aproximativ 1.600 de ani-lumină. După aceea, subțierea a devenit mult mai graduală, ajungând la circa 400 de ani-lumină pentru populațiile cele mai tinere.
Această evoluție indică o formare „inversă” a structurii verticale a discului, care s-a dezvoltat dinspre stratul gros spre interior. Stelele străvechi din discul gros nu au fost împrăștiate acolo prin interacțiuni cu nori de gaz sau brațe spirale, ci s-au născut în acel loc când discul era mult mai gros. Cercetătorii descriu două faze distincte: o perioadă inițială, puternic turbulentă, care a dat naștere discului gros, și o etapă ulterioară, mai liniștită, de evoluție treptată și așezare a gazului, care a format discul subțire.
Prima dovadă observațională clară
Rezultatul rezolvă o problemă clasică a astrofizicii, a explicat Mirabal. În simulări erau posibile ambele modele de formare a discului, dar lipseau dovezile observaționale care să arate care s-a produs în Calea Lactee. Potrivit autorului principal, acesta este primul indiciu observațional clar în favoarea unuia dintre cele două modele pentru etapa timpurie a galaxiei, obținut datorită preciziei ridicate atinse pentru vârstele stelelor bătrâne.
