Słońce nie urodziło się tu, gdzie myślisz. Dosłownie uciekło
Słońce mogło spędzić swoje dzieciństwo znacznie bliżej środka Drogi Mlecznej, a potem wraz z ogromną falą podobnych gwiazd przenieść się dalej na galaktyczne obrzeża.
Taki obraz wyłania się z dwóch nowych prac zespołów kierowanych przez Daisuke Taniguchiego i Takuji Tsujimoto, które wykorzystały dane z europejskiej misji Gaia do zbadania tysięcy tzw. słonecznych bliźniaków. Wynik jest ciekawy nie tylko dlatego, że zmienia naszą opowieść o pochodzeniu Słońca, ale też dlatego, że może mówić coś ważnego o tym, jak Droga Mleczna stała się miejscem bardziej sprzyjającym życiu.
Słońce nie musiało narodzić się tam, gdzie widzimy je dziś
W popularnym wyobrażeniu łatwo założyć, że skoro dziś krążymy około 26 tys. lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej, to właśnie tam mniej więcej powstało Słońce. Nasza gwiazda mogła urodzić się jednak ponad 10 tys. lat świetlnych bliżej środka galaktyki niż obecnie.
Kluczem do całej historii okazały się tzw. słoneczne bliźniaki, czyli gwiazdy bardzo podobne do Słońca pod względem temperatury, grawitacji powierzchniowej i składu chemicznego. To wyjątkowo użyteczna grupa, bo jeśli wiele takich gwiazd ma zbliżony wiek i podobną historię orbitalną, mogą działać jak ślad dawnych procesów, które dotknęły również nasze Słońce. Właśnie dlatego Daisuke Taniguchi i współpracownicy zbudowali ogromny katalog takich obiektów na podstawie Gaia DR3.
Zespół wyłowił aż 6594 słoneczne bliźniaki, czyli próbkę około 30 razy większą, niż w poprzednich badaniach tego typu. To ogromny skok jakościowy. W astronomii galaktycznej dopiero duża i dobrze scharakteryzowana populacja pozwala zobaczyć prawdziwy wzór ukryty w danych. Badacze nie poprzestali przy tym na samym wyborze gwiazd podobnych do Słońca. Oszacowali też ich wiek metodami modelowymi i poprawili wyniki o efekt selekcji, czyli o to, że łatwiej dostrzegamy jedne gwiazdy niż inne.
W danych pojawił się ślad wielkiej migracji sprzed 4-6 mld lat
Najciekawszy moment przyszedł wtedy, gdy astronomowie spojrzeli na rozkład wieku tych gwiazd. Zobaczyli szeroki garb w okolicach 4-6 mld lat. To zakres obejmujący także wiek Słońca, które ma około 4,6 mld lat. Taki nadmiar podobnych gwiazd o podobnym wieku nie wygląda przypadkowo, prawda? Badacze interpretują go jako ślad większej fali migracji gwiazd z wewnętrznych obszarów galaktyki do rejonów bardziej zewnętrznych.
Oznacza to, że Słońce nie byłoby samotnym uciekinierem, który w dziwny sposób znalazł się daleko od przypuszczalnego miejsca narodzin. Przeciwnie, mogłoby być jednym z wielu obiektów, które przemieściły się w podobnym czasie i z podobnych odległości od centrum Drogi Mlecznej. To właśnie ta wspólna migracja jest tu najważniejsza. Zmienia opowieść z pojedynczej kosmicznej anomalii w element większej historii ewolucji całej galaktyki.
Problemem była galaktyczna poprzeczka
Ta interpretacja jest tak interesująca również dlatego, że przez lata istniał tu poważny problem teoretyczny. W centrum Drogi Mlecznej znajduje się ogromna poprzeczka, czyli wydłużona struktura z gwiazd i materii, obracająca się wokół środka galaktyki. Taka poprzeczka tworzy tzw. barierę korotacji, która utrudnia gwiazdom daleką migrację z wewnętrznych części galaktyki na zewnątrz. Krótko mówiąc: wcześniejsze modele mówiły, że tak duży skok Słońca nie powinien być łatwy.
Nowe badania próbują rozwiązać ten problem. Jeśli wielka fala migracji wydarzyła się wtedy, gdy poprzeczka dopiero się formowała, bariera mogła jeszcze nie działać tak skutecznie jak dziś. Wtedy ucieczka dużej liczby gwiazd z wewnętrznego dysku staje się znacznie bardziej prawdopodobna.
To oznacza, że słoneczne bliźniaki nie tylko pomagają odtworzyć drogę Słońca, ale mogą też wskazywać, kiedy mniej więcej sama poprzeczka Drogi Mlecznej weszła w dojrzałą fazę rozwoju.
Gaia pozwoliła zajrzeć w galaktyczną przeszłość z niespotykaną precyzją
Cała ta historia nie byłaby możliwa bez misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej. Sonda przez lata budowała najdokładniejszą w historii trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej, wykonując ponad 3 bln obserwacji około 2 mld gwiazd i innych obiektów. Dzięki temu astronomowie dostali nie tylko pozycje gwiazd, ale też informacje o ich ruchach, jasności, temperaturze i składzie.
To właśnie taki zestaw danych pozwala uprawiać tzw. archeologię galaktyczną, czyli odtwarzać przeszłość Drogi Mlecznej na podstawie obecnych śladów zapisanych w ruchach i własnościach gwiazd.
Przeczytaj także:
Badanie Taniguchiego i Tsujimoto jest dobrym przykładem, jak współczesna astronomia łączy gigantyczne katalogi danych z subtelnymi pytaniami o pochodzenie naszego własnego układu planetarnego. To już nie jest epoka, w której patrzymy na pojedynczą gwiazdę i próbujemy zgadnąć jej historię. Dziś można porównywać tysiące niemal identycznych gwiazd i szukać w ich demografii wzorów, które wcześniej były po prostu niewidoczne.
