Gaia clocker nye hastigheder for Mælkevejen-Andromeda-kollision

ESA's Gaia-satellit har set ud over vores galakse og udforsket to nærliggende galakser for at afsløre stjernebevægelserne i dem, og hvordan de en dag vil interagere og kollidere med Mælkevejen – med overraskende resultater.

Vores Mælkevej tilhører en stor samling af galakser kendt som den lokale gruppe og, sammen med Andromeda- og Triangulum-galakserne – også omtalt som M31 og M33, henholdsvis – udgør størstedelen af ​​gruppens masse.

Astronomer har længe haft mistanke om, at Andromeda en dag vil kollidere med Mælkevejen, fuldstændig omforme vores kosmiske kvarter. Imidlertid, de tredimensionelle bevægelser af de lokale gruppe galakser forblev uklare, tegner et usikkert billede af Mælkevejens fremtid.

"Vi havde brug for at udforske galaksernes bevægelser i 3D for at afdække, hvordan de er vokset og udviklet sig, og hvad der skaber og påvirker deres træk og adfærd, " siger hovedforfatter Roeland van der Marel fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, USA.

"Vi var i stand til at gøre dette ved at bruge den anden pakke af højkvalitetsdata udgivet af Gaia."

Gaia bygger i øjeblikket det mest præcise 3D-kort over stjernerne i det nærliggende univers, og frigiver sine data i etaper. Dataene fra den anden udgivelse, lavet i april 2018, blev brugt i denne undersøgelse.

Tidligere undersøgelser af den lokale gruppe har kombineret observationer fra teleskoper, herunder NASA/ESA Hubble-rumteleskopet og det jordbaserede Very Long Baseline Array for at finde ud af, hvordan Andromedas og Triangulums kredsløb har ændret sig over tid. De to skiveformede spiralgalakser er placeret mellem 2,5 og 3 millioner lysår fra os, og er tæt nok på hinanden til, at de kan interagere.

To muligheder dukkede op:enten er Triangulum på en utrolig lang seks milliarder år bane omkring Andromeda, men er allerede faldet ind i det tidligere, eller det er i øjeblikket på sit allerførste indfald. Hvert scenarie afspejler en anden bane, og dermed en forskellig dannelseshistorie og fremtid for hver galakse.

Mens Hubble har opnået det skarpeste syn nogensinde af både Andromeda og Triangulum, Gaia måler den individuelle position og bevægelse af mange af deres stjerner med hidtil uset nøjagtighed.

"Vi finkæmmede Gaia-dataene for at identificere tusindvis af individuelle stjerner i begge galakser, og studerede, hvordan disse stjerner bevægede sig i deres galaktiske hjem, " tilføjer medforfatter Mark Fardal, også af Space Telescope Science Institute.

"Mens Gaia primært har til formål at studere Mælkevejen, den er kraftig nok til at spotte særligt massive og klare stjerner i nærliggende stjernedannende områder - selv i galakser uden for vores egen."

Stjernernes bevægelser målt af Gaia afslører ikke kun, hvordan hver af galakserne bevæger sig gennem rummet, men også hvordan hver roterer rundt om sin egen spin-akse.

For et århundrede siden, da astronomer første gang forsøgte at forstå galaksernes natur, disse spin-målinger var meget eftertragtede, men kunne ikke gennemføres med de teleskoper, der var tilgængelige på det tidspunkt.

"Det tog et observatorium så avanceret som Gaia for endelig at gøre det, siger Roeland.

"For første gang, vi har målt, hvordan M31 og M33 roterer på himlen. Astronomer plejede at se galakser som klyngede verdener, der umuligt kunne være separate 'øer', men nu ved vi ellers.

"Det har taget 100 år og Gaia at måle det sande, lille bitte, rotationshastigheden for vores nærmeste store galaktiske nabo, M31. Dette vil hjælpe os med at forstå mere om galaksernes natur."

Ved at kombinere eksisterende observationer med den nye datafrigivelse fra Gaia, forskerne fastslog, hvordan Andromeda og Triangulum hver især bevæger sig hen over himlen, og beregnede kredsløbsbanen for hver galakse både frem og tilbage i tiden i milliarder af år.

"De hastigheder, vi fandt, viser, at M33 ikke kan være på en lang bane omkring M31, " siger medforfatter Ekta Patel fra University of Arizona, USA. "Vores modeller antyder enstemmigt, at M33 skal være på sin første indgang i M31."

Mens Mælkevejen og Andromeda stadig er bestemt til at kollidere og smelte sammen, både timingen og destruktiviteten af ​​interaktionen vil sandsynligvis også være anderledes end forventet.

Da Andromedas bevægelse adskiller sig noget fra tidligere skøn, galaksen vil sandsynligvis give Mælkevejen et glimtende slag end et frontalt sammenstød. Dette vil ikke finde sted om 3,9 milliarder år, men i 4,5 milliarder – omkring 600 millioner år senere end forventet.

"Dette fund er afgørende for vores forståelse af, hvordan galakser udvikler sig og interagerer, " siger Timo Prusti, ESA Gaia-projektforsker.

"Vi ser usædvanlige funktioner i både M31 og M33, såsom skæve strømme og haler af gas og stjerner. Hvis galakserne ikke er kommet sammen før, disse kan ikke være skabt af de kræfter, der blev mærket under en fusion. Måske er de dannet via interaktioner med andre galakser, eller ved gasdynamik i selve galakserne.

"Gaia blev primært designet til at kortlægge stjerner i Mælkevejen - men denne nye undersøgelse viser, at satellitten overgår forventningerne, og kan give unik indsigt i strukturen og dynamikken i galakser uden for vores eget område. Jo længere Gaia ser disse galaksers små bevægelser hen over himlen, jo mere præcise bliver vores målinger."