Obiekt znany jako Terzan 5, dotychczas katalogowany jako gromada kulista, okazał się w rzeczywistości najstarszym jak dotąd rozpoznanym "zapisem kopalnym" procesów, które doprowadziły do uformowania Drogi Mlecznej. Badacze połączyli obserwacje w podczerwieni z teleskopu Jamesa Webba z archiwalnymi pomiarami Hubble’a i na tej podstawie wyróżnili w Terzan 5 cztery różne generacje gwiazd. Taka wieloetapowa historia jest czymś wyjątkowym na tle typowych gromad kulistych, gdzie narodziny gwiazd zwykle wiąże się z jednym, krótkim epizodem.
Terzan 5 to nie gromada kulista. Naukowcy mówią o "fragmencie kopalnym" Drogi Mlecznej
Międzynarodowy zespół badaczy ustalił, że Terzan 5 w centrum Drogi Mlecznej nie jest klasyczną gromadą kulistą, jak sądzono dotąd. Analizy danych z teleskopów Hubble’a i Jamesa Webba wskazują, że to rzadki relikt z czasów narodzin naszej galaktyki.
Źródło zdjęć: © CSA, ESA, NASA, STScI
Wcześniej naukowcy podejrzewali, że w Terzan 5 mogą współistnieć dwie populacje, jednak nowe pomiary ujawniły kolejne dwie: jedną w wieku 3,8 mld lat oraz drugą, znacznie młodszą – 2,5 mld lat. Najstarsze gwiazdy w tej strukturze mają natomiast 12,5 mld lat i pochodzą z okresu, gdy kształtowało się centrum Drogi Mlecznej. Kluczowe okazały się możliwości Webba: obserwacje w podczerwieni pozwoliły "przebić się" przez zasłaniający obszar pył i dostrzec słabsze obiekty, które wcześniej umykały teleskopom pracującym w innych zakresach światła.
Istotnym elementem pracy była także analiza ruchów gwiazd, oparta na 12-letniej serii obserwacji Hubble’a. Dzięki temu zespół mógł oddzielić gwiazdy należące do Terzan 5 od tych, które są częścią samego jądra galaktyki. Kolejny krok stanowiły pomiary spektroskopowe wykonane w obserwatoriach Kecka oraz ESO, które wykazały różnice w składzie chemicznym pomiędzy czterema wyróżnionymi populacjami. Wyniki wspierają scenariusz, w którym materia w Terzan 5 była stopniowo wzbogacana w ciężkie pierwiastki pochodzące z wybuchów supernowych.
Zdaniem badaczy o wyjątkowości Terzan 5 zadecydowała jego duża masa, która przez miliardy lat pozwalała zatrzymywać gaz i pył – a więc paliwo niezbędne do powstawania kolejnych pokoleń gwiazd. W mniej masywnych układach eksplozje supernowych z dużym prawdopodobieństwem "wymiotłyby" ten materiał w przestrzeń, przerywając dalszą aktywność gwiazdotwórczą. To ma tłumaczyć, dlaczego Terzan 5 zachował tak złożoną budowę i nie upodobnił się do standardowej gromady kulistej.
Odkrycie ma zachęcić do szerszego przeglądu podobnych struktur w centralnych rejonach Drogi Mlecznej. Jak dotąd jedynym innym obiektem klasyfikowanym jako "fragment kopalny" jądra galaktyki pozostawał Liller 1. Teraz naukowcy zapowiadają, że w nadchodzących latach przyjrzą się nawet 50 kolejnym gromadom poruszającym się w pobliżu centrum, licząc na znalezienie następnych pozostałości po wczesnym etapie formowania się naszej galaktyki.
Wnioski z badań mogą mieć znaczenie wykraczające poza samą Drogę Mleczną, bo potencjalnie pozwalają skorygować modele powstawania i ewolucji galaktycznych jąder w całym Wszechświecie. Jedna z autorek, Barbara Lanzoni, zwraca uwagę, że obserwacje są spójne z koncepcją, według której we wczesnym Wszechświecie ogromne dyski gazowe rozpadały się na "grudy", a te z czasem przemieszczały się ku środkowi galaktyk, współtworząc ich centra. Terzan 5 może więc stać się ważnym kluczem do odtwarzania najstarszych etapów historii galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej.