Linnunradan galaksikiekon ulottuvuuden määrittäminen on pitkään ollut vaikeaa, koska se ei pääty kuin seinään, vaan katoaa ympäröivän avaruuteen hiljalleen reunoiltaan.
Nyt kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on ensimmäistä kertaa tunnistanut Linnunradan tähtiä muodostavan kiekon reunan tutkimalla tähtien ikää ja laskenut, että valtaosa galaksimme tähtien synnystä tapahtuu 40 000 valovuoden alueen sisällä galaksin keskustasta.
Tutkijat käyttivät uutta lähestymistapaa, jossa yhdisteltiin kirkkaiden jättiläistähtien ikäanalyysia ja galaksien kehitystä simuloivia tietokonemalleja.
Menetelmä paljasti tähtien ikäjakaumassa ”u:n muotoisen” kaavan, joka osoittaa Linnunradan tähtiä muodostavien alueiden reunan, tutkijat kertovat tiedotteessa.
Löytöraportti on julkaistu Astronomy and Astrophysics -tiedejulkaisussa.
Galaksit eivät muodosta tähtiä tasaisesti koko kiekossaan. Sen sijaan ne rakentuvat tähtisisällöltään keskustasta ulospäin.
Tähtien muodostuminen alkoi galaksien tiheissä keskiosissa ja laajeni vähitellen ulospäin miljardien vuosien aikana prosessissa, jota tähtitieteilijät kutsuvat ”sisältä ulospäin” -kasvuksi.
Tämä tarkoittaa sitä, että tähdet ovat keskimäärin sitä nuorempia mitä kauempana ne ovat keskustasta, koska ulompi kiekko on alue, jonka tähtituotanto on saavuttanut vasta hiljattain.
Tutkimus paljasti, että Linnunradassa tähtien keski-ikä todellakin pienenee etäisyyden kasvaessa keskustasta, mikä vastaa täsmälleen ”sisältä ulospäin” -kasvun kaavaa.
Kuitenkin noin 35 000–40 000 valovuoden etäisyydellä galaksin keskustasta suuntaus kääntyy, kun tähdet alkavat jälleen vanheta etäisyyden kasvaessa.
Tätä muutosta tutkijat kutsuvat tähtien ”u:n muotoiseksi” ikäprofiiliksi.
Vertaamalla tätä ilmiötä huipputason galaksisimulaatioihin tutkimusryhmä osoitti, että tähtien iän minimi merkitsee jyrkkää laskua tähtituotannon tehokkuudessa.
Tämän havainnon kautta tutkijat kykenivät tunnistamaan Linnunradan tähtiä muodostavan galaksikiekon todellisen rajan.
Jos tähtienmuodostus siis vähenee jyrkästi tällä rajalla, miksi sen ulkopuolella on silti tähtiä?
Vastaus löytyy tutkijoiden mukaan prosessista, joka tunnetaan ”radiaalisena migraationa” ja jossa tähdet ajautuvat vähitellen ulospäin syntypaikoiltaan galaksin läpi kulkevien spiraaliaaltojen kuljettamina, parhaimmillaan galaksikiekon tähtituotantorajan ulkopuolelle.
Liike on kuitenkin hidasta ja satunnaista ja tähdet tarttuvat eri spiraaliaaltoihin eri aikoina. Tähtituotantorajan ylitse pääsemiseen voi kulua valtavasti aikaa valtavista etäisyyksistä johtuen.
Siksi tähtituotantorajan lähellä ja sen ulkopuolella nuorimpien tähtien jälkeen on taas vanhempia tähtiä.
Ratkaisevaa on, että nämä tähdet liikkuvat lähes ympyrämäisillä radoilla, mikä sulkee pois sen mahdollisuuden, että ne olisivat sinkoutuneet kauas galaksikiekon reunamille törmäyksessä toisen galaksin kanssa.
Radat kertovat sen, että niiden on täytynyt saada alkunsa kiekon alueella. Niiden esiintyminen ulommassa kiekossa on hyvin hitaasti kehittynyt seuraus galaksin sisäisestä dynamiikasta, tutkijat arvioivat.
Tutkijaryhmä analysoi yhteensä yli 100 000 jättiläistähteä käyttäen spektroskooppisten LAMOST- ja APOGEE-kartoitusten tietoja yhdistettynä Euroopan avaruusjärjestö ESAn Gaia-luotaimen tarkkoihin tähtimittauksiin.
Keskittymällä tähtiin, jotka kiertävät galaksin pääkiekossa, he erottivat ”sisältä ulospäin” -kasvun jäljet muusta liikehdinnästä.
Varmistaakseen, että ”u:n muotoinen” ikäprofiilivaihdos merkitsee tehokkaan tähtienmuodostuksen todellista rajaa galaksikiekossa, tutkijat käyttivät huipputason galaksisimulaatioita.
Nämä mallit osoittivat, että iän minimi osuu yhteen tähtienmuodostuksen tehokkuuden jyrkän laskun kanssa, joka osoittaa, että havaittu kuvio edellyttää vanhempien tähtien siirtymistä kauas ulospäin.
Syy sille, miksi suurin osa tähtien synnystä vähenee juuri tällä etäisyydellä galaktisesta keskuksesta, on toistaiseksi tuntematon.
Ilmiötä voivat selittää Linnunradan keskustassa lymyilevä valtava palkkimainen rakenne, jonka painovoimavaikutus saattaa aiheuttaa kaasun kasaantumista tietylle etäisyydelle tai galaksin ulompi vääntymä, jossa galaksikiekko taipuu ja mahdollisesti häiritsee tähtituotantoa.
Tilaa Tekniikan Maailman uutiskirjeet
Tilaa TM-uutiskirje, niin pysyt ajan tasalla autoalan, teknologian ja tieteen uutisista! Saat ihmisen
kokoaman TM-uutiskirjeen joka arkipäivä.
Uutiskirjeet sisältävät myös mainontaa. Lisätietoja henkilötietojen käsittelystä Otavamedia Oy:n
tietosuojaselosteesta.