Maitotähden kiekon yli 90 asteen kallistus paljastuu

Kuvittele Maitotie hitaana, kosmisena piruettina, niin hitaana että ihmisen elinaikana sitä tuskin huomaisi, mutta riittävän dramaattinen muuttaakseen galaksin muistia. Tämä kuva hahmottuu uusista simulaatioista: kauan sitten tapahtunut kohtaaminen kääpiögalaksin, jota on nimetty Gaia-Enceladus-Sausageksi, kanssa saattoi kallistaa galaktista kiekkoamme yli 90 astetta.

Galaksimme näyttää ensi silmäyksellä tavalliselta: palkkirenkainen spiraali, jossa on tiheä keskuskimppu, laajat spiraalihaarat ohuen tähtikiekon sisällä ja harva, pyöreähkö tähtihalo. Kaikki tämä sijaitsee valtavan pimeän aineen halon sisällä, joka hallitsee Maitotien massaa. Silti tähtihalo käyttäytyy outosti. Hyödyntämällä ESA:n Gaian tarkkoja liikkeiden mittauksia tähtitieteilijät huomasivat, että halo pyörii paljon odotettua hitaammin. Miksi halo jää näin paljon jälkeen?

Vastausta etsiväksi Kirill Batrakovin johtama ryhmä Durhamin yliopistosta teki yksityiskohtaisia kosmologisia simulaatioita. He halusivat selvittää, millaiset kehityskulut tuottavat hitaasti pyöriviä tähtihaloja meidän kaltaisissa galakseissa. Simulaatiot osoittivat vaikuttavaa mahdollisuutta: suora törmäys, joka väänsi galaktista kiekkoa ja jätti haloon pienentyneen nettokulmamäärän.

Epäilty on tunnettu Gaia-Enceladus-Sausage-törmäys, muinainen yhteenotto, jossa kääpiögalaksi syöksyi Maitotien sisään. Tapahtuman jäänteet näkyvät Gaian aineistossa makkaranmuotoisena tähtijakaumana, mistä muistettava lempinimi saa alkunsa. Batrakov kertoi IFLScience-lehdelle, että kaksi tekijää tekevät halosta hitaamman: Gaia-Enceladus-Sausagea muistuttavien rakenteiden läsnäolo ja merkittävä kiekon uudelleenorientaatio törmäyksen aikana.

Luvut konkretisoivat kertomusta. Simulaatiot tuottavat tähtihalon, jonka tähdet kiertävät noin 25 km/s. Se kuulostaa nopealta, kunnes vertaat sitä Auringon kiertonopeuteen galaksin keskustan ympäri, noin 220 km/s. Vielä puhuttelevampaa: ilman kiekon kallistusta mallien mukaan halon keskimääräinen pyörimisnopeus olisi lähempänä 50-60 km/s. Kohtaaminen, mallien mukaan, vähensi halon kulmamomenttia kymmenillä kilometreillä sekunnissa.

Tutkimusryhmä päätyi näihin johtopäätöksiin seuraamalla 25 Maitotien kaltaisen galaksin kehitystä Auriga-simulaatiojoukossa. Yhteinen tekijä hitaiden halojen tapauksissa oli merkittävä, vinosti tapahtunut kohtaaminen galaksin elämän alkuvaiheessa.

Ajoitus on tärkeä. Tämä dramaattinen uudelleenorientaatio tapahtui todennäköisesti noin 10 miljardia vuotta sitten, kauan ennen Auringon tai planeettojen muodostumista. Eikä kyse ollut Hollywood-tyyppisestä välittömästä törmäyksestä ja katastrofista. Nämä galaktiset tanssit etenevät satojen miljoonien vuosien ajan jopa yli miljardin vuoden kuluessa. Kiekon täydellinen kierto, jonka tällainen kohtaaminen voi aiheuttaa, voi kestää suunnilleen 150 miljoonasta yli miljardiin vuoteen, hiljalleen työntäen kiekon suuntaa ja jättäen halon jälkeen.

Jälkivaikutukset auttavat selittämään myös myöhempiä piirteitä. Esimerkiksi Maitotien keskimmäinen palkkimuoto saattoi kehittyä vasta noin 5 miljardia vuotta sitten, kauan törmäyksen jälkeen, mikä viittaa siihen, että galaksimme jatkoi asettumista ja muotoutumista vielä kauan sen muinaisen yhteenoton jälkeen.

Yksi mielenkiintoinen tutkimuksen seuraus on ilmeinen yhteys tähtihalon ja pimeän aineen halon välillä. Tulokset viittaavat siihen, että nämä kaksi komponenttia ovat todennäköisesti kehittyneet yhdessä toistuvien törmäysten vaikutuksesta, mikä tarkoittaa, että pimeän aineen halo kantaa hienovaraisempaa dynaamista muistia menneistä kohtaamisista yhdessä näkyvien tähtien kanssa.

Tämä törmäys olisi voinut kallistaa Maitotien kiekon yli 90 astetta ja jättää tähtihalon poikkeuksellisen hitaaksi.

Jos tämä pitää paikkansa, Maitotie kantaa yhä kallistuneita jälkiä kauan sitten tulleesta vierailijasta, vanhasta hidastempoisesta kohtaamisesta, jonka kaikuja Gaia ja tulevat kartoitukset ovat vasta alkaneet purkaa.