Halo Drogi Mlecznej to rozległy obszar o niemal kulistym kształcie, słabo wypełniony gwiazdami, który otacza dysk galaktyczny. Halo zawiera głównie gwiazdy w starszym wieku i o niskiej zawartości metali. Orbity tych gwiazd mogą być bardzo ekscentryczne, czasami o dużym nachyleniu względem płaszczyzny dysku galaktycznego, a niektóre gwiazdy mogą mieć orbity wsteczne (co oznacza, że krążą wokół Galaktyki w kierunku przeciwnym do obrotu dysku).
Niektóre z tych gwiazd halo powstały w samej Drodze Mlecznej, ale inne uformowały się w mniejszych galaktykach satelitarnych, które były połączone z Drogą Mleczną w ciągu jej historii. Badając właściwości gwiazd halo, astronomowie mogą próbować zrekonstruować historię formowania się Drogi Mlecznej.
W niedawno opublikowanej pracy, dwóch astronomów z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika (CAMK), André Rodrigo da Silva (doktorant) i dr hab. Rodolfo Smiljanic (profesor CAMK), wykorzystali nienadzorowane metody uczenia maszynowego do zbadania pochodzenia 6600 starych, ubogich w metale gwiazd halo znajdujących się w odległości nawet 8 kpc od Słońca.
Wyniki pokazują, że stare gwiazdy, które powstały w Drodze Mlecznej, mogą mieć bardzo ekscentryczne i wsteczne orbity, cechy często związane z gwiazdami powstałymi w galaktykach satelitarnych, które połączyły się z Drogą Mleczną. Te nietypowe orbity prawdopodobnie powstają w wyniku zaburzeń grawitacyjnych wywołanych wcześniejszymi interakcjami z innymi galaktykami. Gwiazdy powstałe wewnątrz i na zewnątrz Drogi Mlecznej można rozdzielić na podstawie ich składu chemicznego, w szczególności przy użyciu pierwiastków Al i Mn. Odmienny skład chemiczny wynika z różnej historii wzbogacania chemicznego małych i dużych galaktyk.
Analiza wykazała istnienie dwóch głównych grup gwiazd wśród tych, które powstały w galaktykach satelitarnych. Największa grupa zawiera gwiazdy o bardzo ekscentrycznych orbitach, które wydają się należeć do Gaia-Enceladus, ostatniej dużej galaktyki satelitarnej, która połączyła się z Drogą Mleczną około 9,6 miliarda lat temu. Druga mniejsza grupa gwiazd ma niższą zawartość metali. Orbity tych gwiazd są silnie wsteczne, ale również mniej ekscentryczne. Gwiazdy te mogą być powiązane z różnymi galaktykami, nazwanymi Thamnos i Sequoia, które połączyły się z Drogą Mleczną.
Wreszcie, korelacje między obfitościami pierwiastków Eu, Mg i Fe wskazują, że we wszystkich gwiazdach halo analizowanych w tej pracy, ciężki pierwiastek europ został w większości utworzony przez supernowe zapadające się w jądrze. W przeciwieństwie do wcześniejszych sugestii, nie znaleziono żadnych oznak produkcji Eu w wyniku łączenia się gwiazd neutronowych.
Artykuł "Exploring chemodynamics of metal-poor stellar populations", autorstwa André Rodrigo da Silva i Rodolfo Smiljanic, opisujący te wyniki, został opublikowany w A&A.
Badania te były wspierane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu OPUS ``Near-UV Stellar Spektroskopia: odkrywanie przeszłości i budowanie przyszłości'''. Opis projektu.
Rys. 1: Rysunek pokazuje orbitalną energię wiązania (E) jako funkcję orbitalnego momentu pędu (Lz) dla gwiazd halo analizowanych w tej pracy. Dodatnie wartości Lz oznaczają, że gwiazda krąży wokół centrum Galaktyki w tym samym kierunku, w którym obraca się dysk. Ujemne wartości Lz oznaczają orbity wsteczne. Im wyższa wartość E, tym łatwiej byłoby usunąć gwiazdę z Drogi Mlecznej. Kolory oznaczają cztery grupy zdefiniowane w analizie. We wszystkich grupach 40-70% gwiazd powstało w Drodze Mlecznej. Pozostałe gwiazdy powstały w galaktykach karłowatych, które w przeszłości połączyły się z Drogą Mleczną. Gwiazdy z galaktyki Gaia-Enceladus znajdują się w grupach oznaczonych kolorami niebieskim, zielonym i jasnobrązowym. W grupie fioletowej gwiazdy mają inny skład chemiczny i prawdopodobnie pochodzą z galaktyk karłowatych Thamnos lub Sequoia.
Text: Rodolfo Smiljanic
