צורת שביל החלב יכולה להיות נורמלית

יש בשביל החלב יותר ממה שנראה לעין. הזרם הכסוף שנשפך על פני שמי הלילה הוא רק חלק אחד מצרור הכוכבים המסובך המרכיב את הגלקסיה שלנו. אסטרונומים כינו את צורת הגלגלת הזו "הדיסקה הדקה", שיושבת בתוך "דיסקה עבה" רכה יותר של כוכבים בגובה פי כמה, קצת כמו המילוי בתוך סופגניית קרם בוסטון.

אבל מאיפה הגיעו שני הדיסקים? האם הם צלקת מטראומת ילדות קוסמית, או סימן בלתי נמנע של בגרות גלקטית? עם גלקסיה לדוגמה אחת בלבד (שלנו) לחקור בפירוט, אסטרופיזיקאים ואסטרונומים נאבקו לנחות על סיפור מקור אחד. כעת, סקר חדש זיהה כמה מהראיות החזקות ביותר עד כה לדיסקים דומים בגלקסיה שכנה. הממצא מצביע על כך שהדיסקות הכפולות של שביל החלב הן אבולוציה גלקטית נפוצה, לא תוצאה ייחודית של עבר יוצא דופן כלשהו. זה מאשר את הפוטנציאל של הגלקסיה שלנו כדוגמה רבת עוצמה להבנת גלקסיות בכל רחבי היקום.

"אנחנו יכולים לקחת את כל הלקחים האלה משביל החלב וליישם אותם על כל הגלקסיות האחרות האלה", אומר ג'סי ואן דה סאנד, אסטרונום באוניברסיטת סידני ושותף למחקר החדש. "אבל זה עובד רק אם שביל החלב אינו מיוחד."

שני סיפורים על שני דיסקים

בפועל, אסטרונומים מפרידים בין שני הדיסקים של שביל החלב לפי הרכבם. הכוכבים של הדיסקה הדקה שוחים במתכות (שמנקודת מבטם המיוחדת של אסטרונומים, פירושו כל היסודות כבדים יותר ממימן והליום), בעוד ש"מתכות" נדירות למדי בדיסק עבה כוכבים.

ההבדל הזה קובע ציר זמן גס, נותן לאסטרופיזיקאים את ה"מתי". כוכבים בעלי דיסק עבה נוצרו תחילה, ישירות מענני גז המימן וההליום שחנקו את היקום הצעיר. כוכבים משניים, בעלי דיסק דק, החלו להיווצר מאות מיליוני שנים מאוחר יותר, לאחר שהדורות הראשונים של הכוכבים הספיקו לגבש יסודות כבדים יותר ולהתפוצץ, כשהם פולטים מתכות לכל עבר.

אבל לבחון את ה"איך" הוכח כבעייתי. כדי לקבל שתי דיסקות ברורות, תהליך מסוים חייב להאט באופן דרמטי את היווצרות הכוכבים בכל הגלקסיה כאשר הוא עבר בין עידן הדיסק הראשון לעידן הדיסק השני.

[קָשׁוּר: הכירו את ההילה בצורת דיסק של גז חם שאתם חיים בה כרגע]

שתי תיאוריות מובילות הופיעו. אולי שביל החלב הצעיר התנפץ לגלקסיה בגודל דומה לאחר היווצרות הדיסק הראשון, ועורר את הגז והאבק שלה יותר מדי מכדי שכוכבים ימשכו את עצמם בכבידה.

או, אולי שני הדיסקים נבעו משני סוגים שונים של סופרנובות, שכל אחת מהן מוציאה מתכות בדרכים שונות. בשלב מוקדם, סופרנובות שנקראות "קריסת ליבה" היו הנורמה מכיוון שכוכבי הענק שגורמים להן היו בשפע. אחרי שהכוכבים הגדולים של הגלקסיה צצו, טעם אחר של סופרנובה (אולי שנגרם כתוצאה מהתנגשות כוכבים קטנים יותר) היה משתלט.

לוויכוח יש השלכות מרחיקות לכת. הרבה ממה שהאסטרונומים יודעים על גלקסיות מבוסס על שביל החלב, מכיוון שזו הגלקסיה שהם יכולים לראות בצורה הכי ברורה. אבל אם תכונותיו בקנה מידה גדול נבעו מהתנגשות חד פעמית לפני מיליארדי שנים, אז החוקרים הסתכנו לבסס את התיאוריות שלהם על גלקסיה בודדה ומעוותת.

"אם יתברר ששביל החלב הוא ייחודי בגלל אירוע מיזוג כלשהו לפני 8 מיליארד שנים, אז זה התמונה השלמה של השימוש בשביל החלב שלנו כתבנית לכל הגלקסיות האחרות פשוט מתפרקת", ואן דה סאנד אומר.

גלקסיה לא כל כך רחוקה, רחוקה

כדי לגלות אם שביל החלב הוא כדור מוזר, ואן דה סאנד ושותפיו הצביעו על הסייר הספקטרוסקופי רב יחידות (MUSE) של הטלסקופ הגדול מאוד של צ'ילה (VLT) בתשע גלקסיות, כולן קרובות יחסית ובדרך כלל דומות לשביל החלב בגודל צוּרָה. הצוות חיפש ראיות לתצורות דו-דיסקות דומות על-ידי התבוננות בהתפלגות ה"מתכות" של הגלקסיות, כדי לבדוק אם הן תואמות למה שהאסטרונומים רואים בגלקסיה הכפולה שלנו.

ניסיונות קודמים לבחון דפוסים במתכתיות לא היו חד משמעיים מכיוון שרוב הטלסקופים תופסים גלקסיות רחוקות כנקודות אור בודדות. אבל MUSE יכולה לצלם בו-זמנית אלפים רבים של נקודות בתוך גלקסיה. "זה מייצר תמונות טובות כמעט כמו האבל", אומר ניקולס סקוט, שותף גם באוניברסיטת סידני.

שבע מהתצפיות שלהם היו מוצלחות, והם החלו לעבוד על ניתוח התפלגות המתכות של הגלקסיה נראה הכי קצה מכדור הארץ, מתוך מחשבה שהכיוון שלו יעזור לדיסק הדק לצאת החוצה מתוך העבה דִיסק. הם צדקו.

"הגלקסיה הראשונה שהסתכלנו עליה, באם, ישר קיבלנו את התפלגות הכוכבים הבימודאליים", או שילוב של דיסקים דקים ועבים, אומר ואן דה סאנד. קיומה של גלקסיה שנייה בעלת שני דיסקים מעיד על כך ששביל החלב הוא וניל למדי, אולי בגלל ששני סוגי הסופרנובות מייצרים באופן טבעי דיסקים דקים ועבים ברוב הגלקסיות הספירליות. הקבוצה פרסמה את תוצאותיה ב-24 במאי מכתבי ה-astrophysical Journal.

[קָשׁוּר: לשביל החלב יכולות להיות עשרות תרבויות חייזרים שמסוגלות ליצור איתנו קשר]

הממצא לא ממש סופי. אפילו MUSE לא יכולה לצלם כוכבים בודדים בגלקסיות אחרות, ולכן התפלגות המתכות מטושטשת יותר ממה שאסטרונומים הרכיבו עבור שביל החלב. "זה כמו [להשוות] תפוחים למשהו כמעט כמו תפוחים", אומר סקוט.

ולמרות ששתי גלקסיות עם דיסקים טובות מאחת, התגלית לא שוללת ששתי הגלקסיות חוות התנגשויות אלימות כשהן צעירות. סימולציות גילו ש-mashups כאלה מתרחשים לכ-1 מכל 20 גלקסיות - נדירות, אך לא במיוחד. כדי לחזק את התוצאה שלהם, האסטרונומים מתכננים לנתח את שש הגלקסיות הנותרות שיש להם נתונים לגביהן, ובסופו של דבר לחזור ל-VLT כדי להרחיב את החיפוש שלהם. "השלב הבא הוא ללכת בגדול על זה", אומר ואן דה סאנד.

לעת עתה, אסטרונומים יכולים להרגיש קצת יותר בטוחים בכך שסביר להניח שיש להם נוף מעולה של גלקסיה סטנדרטית מאוד.

"תמיד נדע יותר על שביל החלב מכל גלקסיה אחרת. אם נוכל לקחת את הפרט הזה ולהחיל אותו על גלקסיות אחרות שבהן יש לנו נתונים מוגבלים ותמונות מטושטשות", אומר סקוט, "זה כלי כל כך חזק".