Όπως πολλοί άλλοι σπειροειδείς γαλαξίες στο Σύμπαν, ο Γαλαξίας Γαλαξίας αποτελείται από δύο δομές τύπου δίσκου - τον λεπτό δίσκο και τον παχύ δίσκο. Ο παχύς δίσκος, που περιβάλλει τον λεπτό δίσκο, περιέχει περίπου το 20% των αστεριών του Γαλαξία και πιστεύεται ότι είναι ο παλαιότερος του ζευγαριού με βάση τη σύνθεση των αστεριών του (που έχουν μεγαλύτερη μεταλλικότητα) και τη φύση του πρησμένου.
Ωστόσο, σε μια πρόσφατη μελέτη, μια ομάδα 38 επιστημόνων με επικεφαλής ερευνητές από το ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) της Αυστραλίας χρησιμοποίησε δεδομένα από τους πλέον συνταξιούχους Κέπλερ αποστολή για τη μέτρηση των αστεριών στο δίσκο του Γαλαξία. Από αυτό, έχουν αναθεωρήσει τις επίσημες εκτιμήσεις για την ηλικία του παχιού δίσκου του Γαλαξία, οι οποίες συμπεραίνουν ότι είναι περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η μελέτη που περιγράφει τα ευρήματά τους - με τίτλο «Η έρευνα K2-HERMES: ηλικία και μεταλλικότητα του παχιού δίσκου» - πρόσφατα εμφανίστηκε στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Η ερευνητική ομάδα διευθύνθηκε από τον Δρ. Sanjib Sharma από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Σίδνεϊ και το Κέντρο Αριστείας του ARC για όλους τους αστροφυσικούς του ουρανού σε τρεις διαστάσεις (ASTRO-3D) και περιελάμβανε μέλη από πολλά πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα.
Για να προσδιορίσει την ηλικία του παχιού δίσκου, ο Δρ Sharma και η ομάδα του χρησιμοποίησαν μια μέθοδο γνωστή ως αστεροσεολογία. Αυτό συνίσταται στη μέτρηση των ταλαντώσεων ενός αστεριού που προκαλούνται από αστέρια, όπου οι κρούστες των αστεριών υφίστανται ξαφνικές μετατοπίσεις παρόμοιες με τους σεισμούς. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στους ερευνητές να διεξάγουν «γαλαξιακή-αρχαιολογία», όπου είναι σε θέση να κοιτάξουν πίσω στο χρόνο για το σχηματισμό του Γαλαξία μας (πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν).
Όπως εξήγησε ο Dennis Stello - αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας και συν-συγγραφέας της μελέτης, αυτό τους επέτρεψε να καθορίσουν τις εσωτερικές δομές ενός αστεριού:
«Οι σεισμοί δημιουργούν κύματα ήχου μέσα στα αστέρια που τα κάνουν να χτυπήσουν ή να δονήσουν. Οι συχνότητες που παράγονται μας λένε πράγματα για τις εσωτερικές ιδιότητες των αστεριών, συμπεριλαμβανομένης της ηλικίας τους. Είναι σαν να αναγνωρίζεις ένα βιολί ως Stradivarius ακούγοντας τον ήχο που κάνει. "
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αστρονόμοι δεν μπορούν να ανιχνεύσουν πραγματικούς «ήχους» που δημιουργούνται από αστέρια. Αντ 'αυτού, οι κινήσεις στο εσωτερικό ενός αστεριού μετρώνται με βάση τις αλλαγές στη φωτεινότητα ενός αστεριού. Προηγουμένως, οι αστρονόμοι είχαν σημειώσει ότι οι παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από το Κέπλερ Η αποστολή δεν συμφωνούσε με μοντέλα της δομής του Γαλαξία - που προέβλεπαν ότι ο παχύς δίσκος θα είχε περισσότερα αστέρια χαμηλής μάζας.
Μέχρι τώρα, δεν ήταν σαφές εάν αυτή η ασυμφωνία οφείλεται σε ανακρίβειες στα γαλαξιακά μοντέλα ή σε κάποιο πρόβλημα στα κριτήρια επιλογής των αστεριών. Χρήση νέων δεδομένων από το Κ2 αποστολή, ο Sharma και οι συνάδελφοί του διαπίστωσαν ότι ήταν το πρώτο. Βασικά, τα προηγούμενα γαλαξιακά μοντέλα υπέθεσαν ότι ο παχύς δίσκος συμπληρώθηκε από αστέρια χαμηλής μάζας και χαμηλής μεταλλικότητας.
Ωστόσο, χρησιμοποιώντας το Κ2 δεδομένα αποστολής για τη διενέργεια μιας νέας φασματοσκοπικής ανάλυσης, ο Δρ Sharma και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι η χημική σύνθεση που ενσωματώθηκε σε υπάρχοντα μοντέλα ήταν εσφαλμένη, οδηγώντας σε ανακριβείς εκτιμήσεις της ηλικίας τους. Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, ο Δρ Sharma και η ομάδα του κατάφεραν να ευθυγραμμίσουν τα αστεροσχιστικά δεδομένα με αυτά που προέβλεπαν τα γαλαξιακά μοντέλα. Όπως εξήγησε ο Δρ Sharma:
«Αυτό το εύρημα ξεκαθαρίζει ένα μυστήριο… Παλαιότερα δεδομένα σχετικά με την ηλικιακή κατανομή των αστεριών στο δίσκο δεν συμφώνησαν με τα μοντέλα που κατασκευάστηκαν για να το περιγράψουν, αλλά κανείς δεν ήξερε πού βρίσκεται το σφάλμα - στα δεδομένα ή τα μοντέλα. Τώρα είμαστε σίγουροι ότι το βρήκαμε. "
Από τότε που κυκλοφόρησε το 2009, τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το Κέπλερ Η αποστολή πρότεινε ότι υπήρχαν πολύ περισσότερα νεότερα αστέρια στον παχύ δίσκο από τα μοντέλα που είχαν προβλεφθεί. Αν και δεν σχεδιάστηκε πρωτίστως για τη διεξαγωγή αστροαρχαιολογίας, η ικανότητά του να μετρά τις αλλαγές στη φωτεινότητα ενός αστεριού (φαινομενικά λόγω πλανητικών διαμετακόμισης) είναι κατάλληλη για τη μέτρηση των αστεριών.
«Τα αστέρια είναι απλά σφαιρικά όργανα γεμάτα αέριο, αλλά οι δονήσεις τους είναι μικροσκοπικές, οπότε πρέπει να κοιτάξουμε πολύ προσεκτικά», δήλωσε ο Sharma. «Οι εξαιρετικές μετρήσεις φωτεινότητας που έγιναν από Κέπλερ ήταν ιδανικά για αυτό. Το τηλεσκόπιο ήταν τόσο ευαίσθητο που θα μπορούσε να ανιχνεύσει την εξασθένιση ενός προβολέα αυτοκινήτου καθώς ένας ψύλλος περπατούσε πάνω του ».
Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι ακόμη και μετά από αποτυχία δύο από τους τροχούς αντίδρασης το 2013, Κέπλερ ήταν ακόμη σε θέση να πραγματοποιήσει πολύτιμες παρατηρήσεις ως μέρος του Κ2 καμπάνια. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης είναι επίσης μια ισχυρή ένδειξη της αναλυτικής δύναμης της αστεροσεολογίας και της ικανότητάς της να εκτιμά τις ηλικίες των αστεριών. Αναμένονται περισσότερες αποκαλύψεις καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν να ρίχνουν δεδομένα που απέκτησε η αποστολή πριν σταματήσει να λειτουργεί τον Νοέμβριο του 2018.
Η ανάλυση αυτών των δεδομένων θα συνδυαστεί με νέες πληροφορίες που συλλέγονται από τον δορυφόρο Survey Exoplanet Suriting Transiting (TESS) - ΚέπλερΟ πνευματικός διάδοχος, ο οποίος έφτασε στο διάστημα μόλις επτά μήνες πριν Κέπλερ συνταξιούχος. Αυτές οι πληροφορίες θα βελτιώσουν περαιτέρω τις εκτιμήσεις ηλικίας για ακόμη περισσότερα αστέρια στο δίσκο και θα βοηθήσουν τους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα σχετικά με το σχηματισμό και την εξέλιξη του Γαλαξία μας.
