שביל החלב אולי התהפך על צדו לפני 10 מיליארד שנה

התנגשות עם "נקניקיית גאיה"

לפני כ־10 מיליארד שנה, כאשר שביל החלב היה צעיר בהרבה, הוא התנגש בגלקסיה ננסית המכונה Gaia-Enceladus-Sausage — שם שמתייחס למסלול ולפיזור המהירויות שלה, ולא לצורתה הממשית . ההתנגשות הייתה, לפי התרחיש, פגיעה חזיתית ולא מפגש חולף מן הצד.

החוקרים, בהובלת האסטרונום קיריל בטרקוב, בחנו את התוצאות באמצעות סימולציות־על של פרויקט Auriga. פרויקט זה עוקב אחר היווצרותן והתפתחותן של גלקסיות הדומות לשביל החלב לאורך מיליארדי שנים. בצוות בחנו 25 גלקסיות דמויות שביל החלב בסימולציות ברזולוציה גבוהה .

התוצאות מצביעות על כך שהתנגשות מסוג זה יכולה ליצור "התהפכות דיסקה": הדיסקה הזוהרת של הגלקסיה, כלומר המישור השטוח שבו נעים רוב הכוכבים והגז, משנה את כיוונה ביותר מ־90 מעלות ביחס למישור המקורי שלה. התהליך לא התרחש בן־רגע, אלא בהדרגה לאורך מיליארדי שנים .

כך אולי נפתרה חידת ההילה הכוכבית

המודל מסביר את הסיבוב האיטי של ההילה באמצעות יחסי הגומלין בינה לבין הדיסקה וההילה של החומר האפל. סביב שביל החלב משתרעת הילה עצומה של חומר אפל — חומר שאינו פולט, בולע או מחזיר אור, אך השפעת הכבידה שלו מעצבת את תנועת הגלקסיה.

לפי הסימולציות, הילה זו נותרה יציבה יחסית ובכיוון המקורי שלה בזמן שהדיסקה השתנתה בהדרגה. האינטראקציה הכבידתית בין הרכיבים העבירה תנע זוויתי — המדד הפיזיקלי הקשור לסיבוב — מהכוכבים שבהילה, ולכן היא נותרה מסתובבת לאט בהרבה מהדיסקה .

ההילה הכוכבית עצמה מורכבת בחלקה מכוכבים עתיקים שהגיעו מגלקסיות לוויין שנקרעו ונבלעו בשביל החלב. תנועתם הנוכחית עשויה לשמר מעין "זיכרון" של ההתנגשות ושל הכוחות שפעלו בזמן שינוי כיוון הדיסקה .

"הפרויקט התחיל כחקירה של מהירות הסיבוב של הילה הכוכבים", סיפר בטרקוב ל־ScienceAlert. לדבריו, הסימולציות חשפו קשר ישיר בין גלקסיות שעברו מיזוגים גדולים בראשית חייהן לבין הילות כוכביות שמסתובבות באיטיות .

האם מסלול השמש השתנה?

אם התרחיש נכון, גם תנועת השמש בשביל החלב הייתה בעבר שונה. שינוי הכיוון של הדיסקה השפיע על מסלולם של רוב כוכבי הגלקסיה, ולכן השמש ומערכת השמש עשויות היו לנוע במישור מסלולי אחר לפני שהדיסקה התייצבה בכיוונה הנוכחי .

עם זאת, אין לכך משמעות מסוכנת עבורנו. ההתנגשות ושינוי הכיוון התרחשו כ־5–6 מיליארד שנה לפני היווצרות השמש וכדור הארץ. כלומר, מערכת השמש כלל לא הייתה קיימת בזמן האירוע, ואין עדות לכך שהוא מאיים כיום על יציבות מסלולה .

המשמעות היא היסטורית: המסלול הנוכחי של השמש סביב מרכז שביל החלב אינו בהכרח המסלול שבו הייתה נעה אילו ההתנגשות לא התרחשה.

חלון חדש לחקר החומר האפל

החשיבות המרכזית של הממצא אינה רק הסיפור הדרמטי על "התהפכות" הגלקסיה. תנועת ההילה הכוכבית עשויה לשמש כלי למדידת התכונות של הילה החומר האפל — רכיב שאי אפשר לצפות בו ישירות.

אם ניתן למדוד במדויק את מידת ההטיה ואת קצב הסיבוב של ההילה הכוכבית, אפשר להסיק מכך על הצורה, הכיוון והיציבות של התפלגות החומר האפל סביב שביל החלב . מחקרים אחרים כבר הציעו שההילה הכוכבית המוטה יכולה לשמש מדד לגאומטריה של הילה זו .

במילים אחרות, הכוכבים הנראים בשולי הגלקסיה עשויים לספק רמזים למבנה הבלתי נראה שמחזיק את כולה יחד.

גלקסיה שקטה למראה, אך סוערת בעבר

שביל החלב בן כ־13.6 מיליארד שנה, והמחקר מצטרף לשורת עדויות לכך שהעבר שלו היה אלים וסוער בהרבה מכפי שנדמה מנקודת המבט השקטה שלנו בתוך אחת מזרועותיו. ההתנגשות עם Gaia-Enceladus-Sausage הייתה כבר מוכרת כאירוע שתרם כוכבים ופסולת לבליטה המרכזית ולהילה הפנימית של הגלקסיה .

כעת מציעות הסימולציות שהיא אולי גם שינתה את כיוון הדיסקה כולה — והותירה אחריה את אחד הרמזים המוזרים ביותר בשביל החלב: הילה עתיקה שמסתובבת באיטיות חריגה. זהו עדיין תרחיש המבוסס על שילוב של תצפיות וסימולציות, אך הוא מספק הסבר מאוחד לתופעה שאסטרונומים מתקשים להסביר כבר יותר מעשור.