Melkeveien kan ha vippet over 90 grader – og det kan forklare hvorfor stjernehaloen roterer så sakte

En frontkollisjon med «Pølse-galaksen»

For rundt 10 milliarder år siden skal den unge Melkeveien ha blitt truffet nesten rett forfra av en mindre galakse kalt Gaia-Enceladus-Sausage – ofte bare «Gaia-pølsen». Det var ifølge forskerne ikke en forsiktig forbipassasje, men en voldsom sammensmelting .

Forskergruppen, ledet av astronomen Kirill Batrakov, brukte høyoppløselige modeller fra Auriga-prosjektet. Modellene følger hvordan galakser som ligner Melkeveien utvikler seg over milliarder av år .

I simuleringene kunne frontkollisjoner utløse det forskerne kaller en «skivevending». Melkeveiens roterende skive av stjerner og gass ble ikke snudd momentant, men gradvis omorientert over svært lang tid – mer enn 90 grader i forhold til den opprinnelige retningen .

Derfor roterer stjernehaloen så sakte

Stjernehaloen består av gamle stjerner som blant annet kan ha blitt dannet i mindre galakser og senere blitt revet løs og tatt opp av Melkeveien. Den ser ut til å ha bevart et dynamisk «minne» om kollisjonen og den påfølgende omorienteringen .

Mens den synlige skiven ble vridd, lå den langt større, omtrent kuleformede haloen av mørk materie mer stabilt i rommet. Mørk materie sender ikke ut, absorberer eller reflekterer lys, men forskerne kan studere den gjennom gravitasjonseffektene den skaper.

Samspillet mellom den bevegelige skiven og den mørke materie-haloen overførte bevegelsesmengde. Denne gravitasjonelle påvirkningen kan ha bremset stjernehaloens rotasjon, slik at den i dag går mye saktere enn galaksens skive .

«Prosjektet startet som en undersøkelse av stjernehaloens rotasjonshastighet», sa Batrakov til ScienceAlert. Ifølge simuleringene var galakser som hadde gjennomgått store sammensmeltinger tidlig i historien, oftere utstyrt med langsomt roterende stjernehaloer .

Kan Solens bane ha blitt endret?

Dersom Melkeveiens skive faktisk ble omorientert, kan også mange av stjernenes baner ha blitt endret. Det innebærer at Solsystemet opprinnelig kan ha beveget seg gjennom galaksen i et annet baneplan enn det som gjelder i dag .

Det høres dramatisk ut, men har ingen praktiske konsekvenser for oss nå. Kollisjonen fant sted omtrent 5–6 milliarder år før Solen og Jorden ble dannet. Solsystemet eksisterte altså ikke da hendelsen fant sted, og det finnes ingen grunn til å tro at dagens banestabilitet er truet .

Resultatet betyr snarere at Solens nåværende ferd rundt Melkeveiens sentrum ikke er den samme som den ville ha vært dersom den gamle omveltningen aldri hadde skjedd.

Et nytt vindu mot mørk materie

Den mulige skivevendingen kan også gi astronomene en ny måte å undersøke mørk materie på. Formen og orienteringen til den synlige stjernehaloen kan nemlig fortelle hvordan den usynlige haloen er bygget opp.

Tidligere forskning har vist at Melkeveiens oppsamlede stjernehalo er skjev og på skrå i forhold til galaksens skive. Dersom denne strukturen har holdt seg stabil over lang tid, kan den brukes til å sette grenser for formen og retningen til mørk materie-haloen .

Ved å måle hvor mye stjernehaloen er vippet og hvor sakte den roterer, kan forskerne dermed trekke slutninger om fordelingen av mørk materie – som ellers ikke kan observeres direkte .

Melkeveiens turbulente ungdom

Bildet som tegnes, er av en langt mer urolig galakse enn den rolige spiralen vi ser i dag. Melkeveien er rundt 13,6 milliarder år gammel, og kollisjonen med Gaia-Enceladus-Sausage ser ut til å ha vært en av de viktigste hendelsene i dens tidlige historie. Den bidro allerede til å forme den indre kulen rundt galaksesenteret og den ytre stjernehaloen .

Durham-forskernes arbeid foreslår nå at den samme kollisjonen også kan forklare hvorfor stjernehaloen roterer så uvanlig sakte. Det er foreløpig en forklaring basert på simuleringer og tilgjengelige observasjoner, men den knytter et lenge uforklart trekk ved Melkeveien til en voldsom kosmisk kollisjon for milliarder av år siden.