Καλύπτοντας 120.000 έτη φωτός, ο δίσκος του Γαλαξία μας επισκιάζει τον υπόλοιπο Γαλαξία. Στο δίσκο βρίσκεται ο ο Ήλιος μας και τα περισσότερα άστρα του Γαλαξία μας, καθώς και οι όμορφοι σπειροειδείς βραχίονες. Αλλά το πως ακριβώς σχηματίστηκε ο δίσκος είναι ακόμη άγνωστο.
Ένα στοιχείο, για το πως δημιουργούνται, προέρχεται από την μεταλλικότητα των αστεριών του δίσκου. Μεταλλικότητα είναι ένα μέτρο της σχετικής αφθονίας ,σε ένα αστέρι, στοιχείων εκτός του υδρογόνου και το ήλιου. Τα αστέρια δημιουργούν αυτά τα στοιχέια και τα διασπείρουν στο διάστημα. Επειδή τα αστέρια μαζεύονται στο κέντρο ενός γαλαξία, η μεταλλικότητα στις περισσότερες κοντινές σπείρες είναι μεγάλη και πέφτει καθώς πάμε προς τις άκρες. Στο δίσκο του Γαλαξία μας για παράδειγμα ένα ταξίδι 10.000 ε.φ. προς τα έξω η μεταλλικότητα πέφτει 35%.
Αντικρουόμενες θεωρίες
Διαφορετικές θεωρίες προβλέπουν τον ρυθμό που αλλάζει η μεταλλικότητα με το πέρασμα δισεκατομμυρίων χρόνων. Μερικές θεωρίες προβλέπουν ότι η αλλαγή της συγκέντρωσης της μεταλλικότητας ξεκινά απότομα και αργότερα ο ρυθμός της μειώνεται ενώ κάποιες άλλες ακριβώς το αντίθετο. Αν οι αστρονόμοι μπορούσαν να παρατηρήσουν την συγκέντρωση της μεταλλικότητας, σε σπειροειδείς γαλαξίες δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, θα μπορούσαν να ξέρουν πόσο απότομος είναι ο ρυθμός αυτός ώστε να δουν πως αλλάζει με το πέρασμα του χρόνου. Δυστυχώς, αυτό ήταν αδύνατο γιατί οι σπειροειδείς γαλαξίες φαίνονται πολύ μικροί και αμυδροί,μέχρι τώρα.
Οι Tiantian Yuan και Lisa Kewley του University of Hawaii στη Honolulu και οι συναδελφοί τους στο Durham University στην Αγγλία, παρατήρησαν ένα σπειροειδή γαλαξία στον αστερισμό του Leo με ερυθρή μετατόπιση 1.49(redshift). Τέτοια υψηλή ερυθρή μετατόπιση σημαίνει ότι ο γαλαξίας που είναι 9,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά τον βλέπουμε μόνο 4.4 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
"Αυτός ο γαλαξίας είναι απλά πανέμορφος" λέει η Yuan. "Συνήθως γαλαξίες με τέτοια ερυθρή μετατόπιση φαίνονται ως σταγόνες". Ο γαλαξίας αυτός φαίνεται τόσο καλά επειδή βρίσκεται πίσω από ένα γαλαξιακό σμήνος, το MACS J1149.5+2223, το οποίο είναι μαζικό και η βαρύτητά του μεγενθύνει τον μακρινό γαλαξία ως αποτέλεσμα να φαίνεται 22 φορές λαμπρότερος από ότι θα ήταν αλλιώς.
Η Yuan και οι συναδελφοί της χρησιμοποίησαν το γιγαντιαίο τηλεσκόπιο Keck II, που βρίσκεται στη κορυφή του Mauna Kea στη Hawaii, για να μετρήσουν τη μεταλλικότητα του γαλαξία σε διάφορα σημεία. "Ο γαλαξίας έχει μια πολύ απότομη μεταβολή στη μεταλλικότητα. Ταξιδεύοντας 10.000 έτη φωτός προς έξω, η μεταλλικότητα πέφτει κατακόρυφα κατά 68%. Επειδή βλέπουμε τον γαλαξία σε μικρή ηλικία, το αποτέλεσμα υποδεικνύει ότι οι σπειροειδείς γαλαξίες ξεκινούν με πολύ μεγάλο ρυθμό αλλαγής της μεταλλικότητας του δίσκου.
"Είναι μια πολύ σημαντική εργασία" λέει ο Andrew Benson, αστρονόμος του California Institute of Technology στη Pasadena, ο οποίος δεν συνδέεται με τη νέα μελέτη. "Είναι ένα έιδος πρωτοποριακής εργασίας από πολλές απόψεις, γιατί το να κάνεις αυτό το είδος λεπτομερούς μελέτης ενός γαλαξία με πολύ μεγάλο redshift είναι εξαιρετικά δύσκολο."
Ο Benson λέει ότι η απότομη κλίση της μεταλλικότητας συμφωνεί με την μακροχρόνια, αλλά και ανεπιβεβαίωτη ιδέα ότι οι σπειροειδείς γαλαξίες δημιουργούν τους δίσκους των αστεριών τους από μέσα προς τα έξω. Σε αυτό το μοντέλο, μια μάζα αερίων καταρρέει και δημιουργεί πολλά αστέρια στο κέντρο του δίσκου, όπου τα αστέρια αυτά ενισχύουν γρήγορα τη μεταλλικότητα. Ωστόσο, επειδή λίγα αστέρια σχηματίζουνται στα προάστια του δίσκου, η μεταλλικότητα εκεί μένει χαμηλά. Έτσι, ο δίσκος ξεκινάει την ύπαρξή του με μια απότομη κλίση της μεταλλικότητα, όπως αυτή στο μακρινό γαλαξία στον Leo. Στη συνέχεια, πάνω από δισεκατομμύρια χρόνια μετά, αστέρια ανάπτυσονται στις εξωτερικές περιοχές και η αύξηση της μεταλλικότητας εκεί και εξομαλύνει την κλίση.
Χρειάζονται περισσότεροι γαλαξίες
Η Yuan αναγνωρίζει μια αδυναμία σε αυτή τη θεωρία. Ότι βασίζονται πάνω στην ανακάλυψη ενός μόνο γαλαξία. Επιπλέον, πέρυσι άλλοι αστρονόμοι ανέφεραν μια απότομη κλίση στη μεταλλικότητα σε ακόμη πιο απομακρυσμένο γαλαξία, αλλά ο γαλαξίας δεν είναι σπείροειδής και έτσι η συσχέτιση είναι λιγότερο σαφής.
Το επόμενο βήμα για τους αστρονόμους είναι η μελέτη πρόσθετων σπειροειδών γαλαξιών σε μεγάλες αποστάσεις.
Για περισσότερες πληροφορίες για την εργασία:
http://iopscience.iop.org/2041-8205/732/1/L14
http://arxiv.org/abs/1103.3277v2
