Projekt til at kortlægge Mælkevejens historie

Vores galakse, Mælkevejen, indeholder mindst 100 milliarder stjerner. Gennem århundreder, astronomer har gennemsøgt himlen, at udvikle en grundig forståelse af disse stjerners liv, fra deres dannelse i store tåger til deres brændende og spektakulære dødsfald.

Men hvordan har vores galakse ændret sig over tid? Hvor blev de stjerner, vi ser i dag, dannet, og hvem af dem er søskende, dannet sammen af ​​den samme sky af materiale?

For at besvare disse spørgsmål er vi nødt til at udføre galaktisk arkæologi. At gøre dette, en ambitiøs australsk ledet observationsundersøgelse, kaldet Galah, påtager sig den enorme opgave at fange millioner af regnbuer for at adskille vores galakse historie.

Fugle af en fjer

Når vi bryder lyset fra en stjerne i dets komponentfarver, spektret er snøret med mørke linjer. Disse er de afslørende fingeraftryk af de forskellige atomare og molekylære arter, der er til stede i stjernens ydre lag.

Ved at studere disse linjer kan vi lære en hel del om stjernen, såsom hvor hurtigt den drejer, dens temperatur, og hvilke elementer den er lavet af. Vi kan endda bruge dem til at studere stjernemagnetiske felter.

I det væsentlige, stjerner gør brint og helium til tungere grundstoffer. Når de dør, de returnerer det materiale til galaksen, skal indarbejdes i den næste generation af stjerner.

De fleste stjerner dannes i hobe, grupper på hundreder til millioner af stjerner, der dannes på samme tid i en stor tåge. Hver tåge vil have en unik sammensætning, frøet af dødskampene fra den forrige generation af stjerner i en fjern fortid.

Vi ved også, at forskellige typer stjerner returnerer forskellige elementer til galaksen ved slutningen af ​​deres levetid. På grund af dette, astronomer kan bruge de elementære mønstre i nutidens stjerner til at udforske, hvilke slags stjerner der var i vores galakse i fortiden.

På tidsskalaer af millioner af år, stjerner undslipper fra de hobe, de er dannet i, og migrerer rundt om galaksens skive.

Hvis vi kan bruge spektre til at måle sammensætningen af ​​mange stjerner, vi burde være i stand til at identificere dem, der er lavet af de samme ting. Den fælles oprindelse af vidt spredte stjerner afsløres således af deres matchende sammensætning.

Det bringer os til Galah.

Udklækker ideen til Galah

Galaktisk arkæologi med HERMES (Galah) er et massivt observationsprojekt, der bruger det 3,9 meter anglo-australske teleskop ved Siding Spring Observatory. Siden starten, i slutningen af ​​2013, undersøgelsen har indsamlet mere end 250, 000 spektre, og det tal vokser hver måned.

For at gøre et så stort projekt muligt, Galah bruger robotter til at placere fiberoptiske kabler for at fange stjernelys. Disse gør det muligt for Galah-holdet at observere omkring 350 stjerner samtidigt i et område på himlen, der er fire gange fuldmånens diameter.

Efter omkring en times stirring på en gruppe stjerner, Galah går videre, scanning felt efter felt for at bygge sit katalog over stjernespektre. Når projektet er færdigt, mere end en million regnbuer vil blive fanget, hver i udsøgte detaljer.

I godt selskab

De seneste par år har set et verdensomspændende boom i galaktisk arkæologi. Der foregår adskillige undersøgelsesprojekter rundt om i verden, hver udfylder en unik niche, og endnu større projekter er planlagt i fremtiden.

Mens hver af disse undersøgelser har et bestemt mål, når de bringes sammen danner de et videnskabeligt supersæt, der er større end summen af ​​dets dele.

APOGEE-undersøgelsen studerer røde kæmpestjerner i hele Mælkevejen ved hjælp af det 3,5 meter lange Sloan-teleskop i USA.

Fordi den observerer ved infrarøde bølgelængder, det er den eneste store undersøgelse, der kan kigge gennem støvet, der gennemsyrer vores galakse. Dette giver APOGEE mulighed for at indsamle data om stjerner på tværs af hele galaksen.

Disken i vores galakse, som indeholder det store flertal af stjerner, er omgivet af en nogenlunde sfærisk glorie, som består af gamle stjerner. Glorien er vært for de mystiske kuglehobe - sfæriske sværme af millioner af tætpakkede stjerner.

Gaia-ESO-undersøgelsen er rettet mod alle disse populationer og mere, ved hjælp af to forskellige instrumenter til synligt lys ved 8-meter Very Large Telescope i Chile.

Galah, derimod fokuserer hovedsageligt på vores galakses disk, hvor størstedelen af ​​dens stjerner bor. Ved at opnå en så stor prøve af stjernespektre, Galah er det perfekte supplement til disse to mere fokuserede undersøgelser, giver den kontekst, hvori deres resultater kan forstås.

Flyver til fremtiden med Gaia

Mens Galah og dets andre arkæologiske undersøgelser har dyrket nattehimlen, Gaia-rumfartøjet har haft travlt med at samle en anden, men komplementære, datasæt.

Lanceret i 2013 på en første fem-årig mission, Gaia gennemsøger konstant himlen, gentagne gange observerer mere end en milliard stjerner, måling af deres positioner med hidtil uset præcision.

Ved at observere den samme stjerne flere gange, Gaia kan bestemme, hvordan den bevæger sig hen over himlen, giver os en utrolig præcis måling af stjernens afstand fra Jorden. Gaia afslører også stjernernes kinematik - hvordan de bevæger sig i forhold til hinanden gennem vores galakse.

Selv på egen hånd, Gaias data vil være en utrolig ressource. Men når det kombineres med data opnået af Galah og dets søskende, det bliver langt mere kraftfuldt. Gaia vil give afstanden til, og den præcise bevægelse af, et stort antal stjerner, som også vil være blevet undersøgt af Galah.

Vores første skridt

Den første offentlige udgivelse af Gaia-data tidligere i år inkluderede præcise himmelpositioner og lysstyrker for mere end en milliard stjerner og kvasarer. Endnu vigtigere for vores arbejde, den inkluderede også afstande og rumbevægelser for 2 millioner stjerner, der var blevet målrettet af tidligere rummissioner.

For at koordinere med Gaia, Galah gjorde også en delmængde af sine data offentligt tilgængelig, inklusive data for 9, 860 stjerner. Af disse, 7, 894 er i den særlige undergruppe, der er udgivet af Gaia-teamet, og har derfor præcis kendte afstande.

Kombinationen af ​​disse datasæt vil gøre det muligt for Galah-teamet at undersøge, ikke kun hvilke stjerner der er dannet sammen, men for at undersøge, om de stadig følger lignende stier rundt i galaksen.

Mens Gaia-missionen fortsætter, det vil give præcise afstande og rumbevægelser for hver enkelt stjerne i Galah-kataloget. Ved at sætte Gaias data sammen med vores egne, vi vil male et langt mere detaljeret billede af vores galakses fortid, nutid og fremtid end nogensinde før.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.