Ett team av astronomer har för första gången kartlagt hela den evolutionära historien för en galax utanför Vintergatan genom att analysera dess kemiska sammansättning. Genom att använda syrekartläggningar av spiralgalaxen NGC 1365 och jämföra dem med simuleringar har forskare detaljerat dess tillväxt över 12 miljarder år. Resultaten, som publicerats i Nature Astronomy, avslöjar en kärna som bildades tidigt och yttre regioner som vuxit fram genom sammanslagningar.
Astronomer ledda av Center for Astrophysics vid Harvard och Smithsonian har banat väg för en teknik kallad extragalaktisk arkeologi för att blottlägga det förflutna hos NGC 1365, en närbelägen spiralgalax som är vänd rakt mot jorden. Genom att kartlägga syrehalten över hela galaxen med data från TYPHOON-undersökningen, insamlad via Irénée du Pont-teleskopet vid Las Campanas Observatory, identifierade teamet kemiska signaturer som lämnats kvar av stjärnbildning, supernovor och gasflöden under den kosmiska tidsåldern. Unga, heta stjärnor i aktiva regioner joniserar gas, vilket producerar mätbara emissionslinjer från grundämnen som syre, vilka varierar från den metallrika kärnan till de mer fattiga utkanterna. Lisa Kewley, professor vid Harvard och chef för Center for Astrophysics, som ledde studien, sade: 'Det här är första gången som en kemisk arkeologisk metod har använts med en sådan detaljrikedom utanför vår egen galax. Vi vill förstå hur vi hamnade här. Hur bildades vår egen Vintergata, och hur kom det sig att vi andas det syre som vi andas just nu?' Forskare matchade dessa observationer mot simuleringar från Illustris-projektet, som modellerar galaxutveckling från tiden nära Big Bang. Bland 20 000 simulerade galaxer liknade en NGC 1365, vilket tyder på att dess centrala utbuktning bildades snabbt och blev syreberikad tidigt. Den yttre disken och spiralarmarna byggdes däremot upp gradvis genom upprepade sammanslagningar med dvärggalaxer, vilket förde in ny gas och nya stjärnor. Lars Hernquist, Mallinckrodt-professor i astrofysik vid Harvard, noterade: 'Det är mycket spännande att se att våra simuleringar stämmer så väl överens med data från en annan galax. Denna studie visar att de astronomiska processer vi modellerar i datorer formar galaxer som NGC 1365 under miljarder år.' Kewley betonade synergin: 'Den här studien visar mycket väl hur man kan producera observationer som direkt understöds av teori... Man behöver båda för att dra dessa slutsatser.' NGC 1365:s historia ger insikter om huruvida Vintergatan följde en typisk väg, där Kewley ställer frågan: 'Bildas alla spiralgalaxer på ett liknande sätt?'