Międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem dr Marii Luizy Linhares Dantas, pracownika naukowego Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika (CAMK), dokonał ekscytującego odkrycia grupy 171 starych, bogatych w metale gwiazd, znajdujących się obecnie w okolicach Słońca. Wiek tych gwiazd to około 8 miliardów lat. Ilość pierwiastków chemicznych cięższych od H i He (metali) jest w nich od 1,5 do 3 razy większa niż w Słońcu. Zespół ustalił, że gwiazdy te powstały w odległości od 2 do 4 kpc od centrum Galaktyki. Jednak obecnie znajdują się one w odległościach od 6 do 9 kpc od centrum Galaktyki (samo Słońce znajduje się w odległości 8 kpc). Te bogate w metale gwiazdy oddaliły się od miejsca swoich narodzin z powodu migracji radialnej.
Możemy sobie wyobrazić, że gwiazdy w Drodze Mlecznej są jak ludzie mieszkający w mieście. Ludzie mogą przemieszczać się z jednej dzielnicy do drugiej, podobnie gwiazdy mogą przemieszczać się z jednego miejsca do drugiego w Galaktyce. Ruch ten może zachodzić z powodu dynamicznych efektów związanych z wpływem innych gwiazd lub struktur w Galaktyce, takich jak ramiona spiralne. Proces ten, zwany migracją radialną, gdyż zmienia odległość gwiazdy od centrum Galaktyki, może zmienić ogólny wygląd Galaktyki i spowodować wymieszanie się starych i nowych gwiazd pierwotnie powstałych w różnych regionach.
W swojej analizie zespół wykorzystał obfitości pierwiastków chemicznych wyznaczonych przez przegląd spektroskopowy Gaia-ESO. Zespół obliczył również wiek gwiazd, ich prędkości i orbity wewnątrz Galaktyki. Rozkład prędkości wykazuje duże rozproszenie, co jest oznaką wcześniejszych perturbacji dynamicznych. Inną podobną oznaką wcześniejszych perturbacji jest to, że na swoich orbitach gwiazdy mogą osiągać odległości ponad 500 pc powyżej lub poniżej płaszczyzny Galaktyki. Gwiazdy w cienkim dysku Galaktyki pozostają zwykle w odległości do 300 pc od płaszczyzny. Porównanie z modelami teoretycznymi pokazuje również, że okolice Słońca nie były tak bogate w metale jak te gwiazdy w czasie ich formowania (patrz rysunek). Analiza wszystkich tych własności doprowadziła do odkrycia, że te bardzo bogate w metale gwiazdy prawdopodobnie powstały w wewnętrznych regionach Drogi Mlecznej, a następnie migrowały do obecnego położenia.
Wyniki te są szczególnie godne uwagi, ponieważ podważają tradycyjne rozumienie, że bogate w metale gwiazdy powinny być młodymi obiektami. Odkrycie tych gwiazd daje nowy wgląd w chemiczną i dynamiczną ewolucję Galaktyki. Wyniki te zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Dzięki tym odkryciom naukowcy zagłębili się również w skomplikowane zachowanie obfitości lekkiego pierwiastka litu w takich bogatych w metale gwiazdach. Ten kruchy pierwiastek może powstawać z różnych źródeł, ale może też być łatwo niszczony wewnątrz gwiazd. W przełomowym badaniu naukowcy odkryli, że ilość litu w gwiazdach, które wyemigrowały z wewnętrznych regionów naszej Galaktyki, jest niższa niż oczekiwano, ze względu na to, jak bogate są te gwiazdy w metale. Odkrycie to sugeruje, że wykorzystanie obfitości litu ze starych gwiazd karłowatych do pomiaru obecnej ilości litu w ośrodku międzygwiazdowym jest niedokładne. To ekscytujące odkrycie otwiera nowe drzwi do zrozumienia powstawania i niszczenia litu we Wszechświecie. Wyniki dotyczące litu zostały opublikowane w drugim artykule, również w czasopiśmie naukowym Astronomy & Astrophysics.
Badania prowadzone we współpracy z dr hab. Rodolfo Smiljanic, profesorem CAMK, były wspierane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu Sonata Bis "Playing CHESS with stars".
Publikacja I: The Gaia-ESO Survey: Old super-metal-rich visitors from the inner Galaxy
Publikacja II: The Gaia-ESO Survey: Probing the lithium abundances in old metal-rich dwarf stars in the solar vicinity
Tekst: Maria Luiza L. Dantas i Rodolfo Smiljanic
