Słońce przemierzało Drogę Mleczną wraz z tysiącami innych gwiazd
„Ślady wędrówki można odnaleźć w składzie chemicznym Słońca – mówi astronom Daisuke Taniguchi z Tokyo Metropolitan University, współautor obu badań. – Astronomowie wiedzą, że miejsce narodzin Słońca znajdowało się bliżej jądra Galaktyki niż jego obecna pozycja.” W gęsto upakowanych wewnętrznych obszarach Drogi Mlecznej gwiazdy powstawały szybciej, a ciężkie pierwiastki gromadziły się znacznie wcześniej niż na jej obrzeżach. Gwiazda o wieku i składzie chemicznym takim, jak Słońce, nie mogłaby więc uformować się tam, gdzie znajduje się obecnie. Aby jednak dotrzeć do obecnego położenia, musiała pokonać wyjątkowo trudną przeszkodę.
Obserwacje Drogi Mlecznej ujawniły istnienie olbrzymiej, obracającej się struktury przypominającej poprzeczkę, złożonej z gazu, pyłu i milionów gwiazd, przecinającej centralną część naszej Galaktyki. Struktura ta wywołuje charakterystyczne zjawisko grawitacyjne zwane barierą korotacji, która utrudnia gwiazdom z wewnętrznych rejonów przemieszczanie się ku zewnętrznym obszarom Galaktyki. Symulacje komputerowe wskazują, że zaledwie około 1% gwiazd narodzonych w przypuszczalnym miejscu powstania Słońca mogłoby w ciągu 4,6 mld lat pokonać tę barierę i dotrzeć do naszego obecnego galaktycznego sąsiedztwa. Jednak Taniguchi i jego współpracownicy odkryli, że udało się to tysiącom tzw. bliźniaków Słońca – gwiazd o masie i zawartości ciężkich pierwiastków bardzo podobnych do naszej gwiazdy.
Aby sporządzić katalog tych gwiezdnych migrantów, badacze wykorzystali dane z europejskiego satelity Gaia, obserwatorium Europejskiej Agencji Kosmicznej śledzącego położenie, ruch i widmo światła ponad dwóch miliardów gwiazd. W promieniu około tysiąca lat świetlnych od Ziemi zidentyfikowali 6594 bliźniaki Słońca.
Kiedy naukowcy przeanalizowali rozkład wieku tych gwiazd, zauważyli dwa wyraźne maksima. Pierwsze stanowiła wąska grupa gwiazd liczących około 2 mld lat, które najprawdopodobniej powstały lokalnie. Drugie było znacznie szersze i obejmowało liczną populację gwiazd mających od 4 do 6 mld lat – w tym także nasze Słońce.
„To liczna populacja gwiazd, które przemieściły się z miejsca swoich narodzin do obecnej lokalizacji” – uważa Taniguchi.
Alice C. Quillen, fizyczka i astronom z University of Rochester, która nie uczestniczyła w badaniach, zwraca jednak uwagę, że szerokie maksimum odpowiadające bliźniakom Słońca może być artefaktem wynikającym z metody doboru próby, a więc jedynie statystyczną iluzją. „Próba jest ograniczona odległością i w większości obejmuje gwiazdy, które zdążyły dotrzeć do okolic Układu Słonecznego” – mówi Quillen. Jej zdaniem może to faworyzować starsze gwiazdy poruszające się po bardziej wydłużonych orbitach. Młodsze gwiazdy, krążące po orbitach bliższych kołowym, nie miałyby jeszcze czasu, aby znaleźć się w naszym sąsiedztwie.
Taniguchi odpowiada jednak, że jego zespół uwzględnił możliwość takiego błędu i nie stwierdził istotnego wpływu wieku na rozkład kształtów orbit wśród bliźniaków Słońca. proponują inne wyjaśnienie – bariera korotacji nie zatrzymała migracji Słońca i towarzyszących mu gwiazd, ponieważ w czasie ich wędrówki nie była jeszcze w pełni ukształtowana. Co więcej, sugeruje Taniguchi, formująca się galaktyczna poprzeczka mogła wręcz przyspieszyć migrację, zamiast ją hamować. Słońce i tysiące jego bliźniaków mogły zostać wypchnięte ku zewnętrznym obszarom Drogi Mlecznej przez połączone oddziaływanie grawitacyjne rodzącej się poprzeczki, spiralnych ramion Galaktyki, a najprawdopodobniej także bliskich przejść niedalekiej galaktyki SagDEG (karłowatej galaktyki eliptycznej w Strzelcu, Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy).
Rosemary Wyse, astrofizyczka z Johns Hopkins University, która również nie brała udziału w badaniach, uważa argumentację autorów za przekonującą. Dodaje jednak, że – jak sami badacze przyznają – dokładny przebieg wydarzeń i ich skala czasowa nadal pozostają niepewne.
„Dziedzina badań nad dynamiką galaktyk sama jest bardzo dynamiczna” – podsumowuje Wyse.