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天の川銀河で見つかった古代のクラスターからの星

( oneechanblog ) – 拡大 / 科学者たちはガイアからのデータを使用して、私たちの銀河の星の位置と動きを追跡しました。

天の川のような銀河は、一連の合併によって構築されたと考えられており、小さな銀河や星団を引き込み、これらの外国の星を独自のものにしています。 場合によっては、合併は十分に最近のものであり、以前は独立していた天体を、天の川を一緒に周回する星団として検出することができます。 しかし、時間が経つにつれて、天の川の残りの星との相互作用は、クラスターが組み込んでいるすべての構造をゆっくりと破壊します。

ですから、研究者たちが、周りの最も古い星のいくつかで構成された球状星団の残骸のように見えるものを見つけたのは少し驚きです。 この発見は、銀河構造の「合併による成長」モデルと一致していますが、それがそうであった限り、クラスターがどのように無傷のままであったかについての疑問を提起します。

データマイニングガイア

結果は、ESAのガイアミッションからのデータの分析から始まりました。ガイアミッションは、天の川を3次元でマッピングすることに他なりませんでした。 ガイアはおよそ10億個の天体を何十回も画像化しました。これは、天の川の中心の周りの位置と動きの両方を推定するのに十分です。 この地図は、物理的に接近しているだけでなく、すべて同じ方向に動いている星のグループがいくつかあるという事実に基づいて、科学者が銀河内の構造を特定するのに役立ちました。

これらの種類の構造のガイアデータをマイニングするプロセスは非常に便利なので、それらを識別するSTREAMFINDERと呼ばれるソフトウェアアルゴリズムがあります。 そのソフトウェアは、天の川のハローを一緒に移動する星のグループであるC-19恒星ストリームの発見につながりました。

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これらの星のグループが本当に単一のクラスターの一部として始まったかどうかを確認する1つの方法は、それらの年齢を確認することです。 クラスターは多くの場合、同じような年齢の星で構成されています。 同時に星が形成されているかどうかを確認する方法の1つは、重い元素の含有量を確認することです。 ビッグバンの間に形成されたヘリウムより重い元素の邪魔になるものはほとんどなかったので、現在存在するほとんどの重い元素は以前の星によって生成されました。 宇宙の歴史の後半で星が形成されるほど、星に含まれる可能性が高いこれらの重い元素が多くなります。

(天文学者はヘリウムより重い元素を金属と呼び、星の重元素の含有量をその金属量と呼びます。しかし、これはおそらくほとんどの非天文学者を混乱させるので、それを避けます。)

それで、新しい仕事の背後にある天文学者は、C-19ストリームに属すると考えられていた星の重元素のレベルを測定しました。 そして、1つの外れ値を除いて、それらはすべて非常に類似しており、ストリームが実際にクラスターの中断された残骸であることを示唆しています。 しかし、結果には驚きも含まれていました。非常に少量の重元素です。

古代史

重元素を登録する典型的な方法は、鉄(大質量星の寿命の後半にのみ形成される)と水素の比率を使用することです。 水素は常に宇宙で最も豊富な元素でしたが、鉄のレベルは時間とともにゆっくりと増加してきました。 したがって、鉄と水素の比率が高いほど、最近星が形成されます。

C-19ストリームの場合、比率は非常に低かった。 非常に低いため、C-19の星は、ビッグバンから30億年前、または宇宙が現在の年齢の約4分の1であったときに形成されていたでしょう。 そして、彼らはおそらくそれよりかなり早く形成されました。

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天の川の中で、数百の星が同様に低い重元素レベルで識別されています。 しかし、すべての星がこれほど低いレベルにあるクラスターはこれまで見られませんでした。 実際、この発見の前は、天の川のクラスターは重元素の床を持っていると考えられていました。それらはすべて、C-19ストリームで見られるレベルよりも高いレベルでした。 これは、既知のクラスターの分布に基づいて、C-19ストリームと同様の重元素レベルで約5つになると予想されるという事実にもかかわらず真実でした。

他のクラスターがないということは、このストリームのような初期のクラスターのほとんどが、天の川の星の背景に消えていくまですでに破壊されていることを示唆しています。 これは、なぜC-19ストリームがそうではないのかという疑問を提起します。 銀河中心の周りの小川の軌道が天の川の奥深くに流れ、それを混乱させるはずの他の機能との相互作用に従事する機会をたくさん与えていることを考えると、これは特に予想外のことです。

これを説明できる可能性の1つは、クラスターが元々、飲み込まれた矮小銀河の一部として天の川に入ったということです。 矮小銀河の構造は、それが破壊されてその星が天の川に広がるまで、ある程度の保護を提供することができます。 そして、もしこれが本当なら、C-19ストリームを生じさせたクラスターは、当時の矮小銀河に存在していた星の大部分を持っていたでしょう。

それがどのように説明されるかに関係なく、C-19ストリームの存在は私たちに宇宙の歴史についてのことを教えてくれます。 「C-19の存在自体が、最初の銀河構造が組み立てられていたときに、球状星団が最も低い金属量の環境で形成できたに違いないことを証明しています」と研究者たちは結論付けています。

Nature、2022年。DOI:10.1038 / s41586-021-04162-2(DOIについて)。

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