למרות אלפי שנות מחקר והתבוננות, יש הרבה שהאסטרונומים עדיין לא יודעים על גלקסיית שביל החלב. נכון לעכשיו, האסטרונומים מעריכים שהוא מתפרס על 100,000 עד 180,000 שנות אור ומורכב מ 100 עד 400 מיליארד כוכבים. בנוסף, במשך עשרות שנים היו שאלות לא פתורות לגבי התפתחות מבנה הגלקסיה שלנו במשך מיליארדי שנים.
לדוגמא, אסטרונומים חשדו זה מכבר כי הילה גלקטית הגיעה - מבני ענק של כוכבים המסתובבים מעל הדיסק השטוח של שביל החלב - נוצרו מפסולת שהותירה אחריה גלקסיות קטנות יותר שהתמזגו עם שביל החלב. אך על פי מחקר חדש שנערך על ידי צוות אסטרונומים בינלאומי, נראה כי הכוכבים הללו מקורם בנתיב החלב אך לאחר מכן הושלכו החוצה.
המחקר הופיע לאחרונה בכתב העת טבע תחת הכותרת "שתי overdensities מהממים הדומים כימית בצדדים מנוגדים של המטוס של הדיסק הגלקטי". את המחקר הובילה מרג'יה ברגמן, חוקרת ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה, וכללה חברים מהאוניברסיטה האוסטרלית הלאומית, המכון הטכנולוגי בקליפורניה ומרבית אוניברסיטאות.
לצורך המחקר הסתמך הצוות על נתונים של ה- W.M. מצפה הכוכבים של קק לקביעת דפוסי השפע הכימי מ- 14 כוכבים הנמצאים בהילה הגלקטית. כוכבים אלה היו ממוקמים בשני מבני הילה שונים - Triangulum-Andromeda (Tri-And) וכמויות יתר של הכוכבים A13 - הנמצאות 14,000 שנות אור מעל ומתחת לדיסק שביל החלב.
כפי שהסביר ברגמן בהודעה לעיתונות של מצפה הקק:
"ניתוח השפע הכימי הוא מבחן חזק מאוד, המאפשר, באופן הדומה להתאמת ה- DNA, לזהות את אוכלוסיית האב של הכוכב. אוכלוסיות הורים שונות, כגון דיסק או שביל החלב, גלקסיות לוויין ננסיות או אשכולות כדוריים, ידועות ככזו שיש להן קומפוזיציות כימיות שונות לחלוטין. אז ברגע שנדע ממה הכוכבים עשויים לקשר אותם מייד לאוכלוסיות ההורים שלהם. "
הצוות השיג ספקטרום נוסף נוסף באמצעות הטלסקופ הגדול ביותר של מצפה הכוכבים האירופי (VLT) בצ'ילה. על ידי השוואה בין הקומפוזיציות הכימיות של הכוכבים לאלה שנמצאו במבנים קוסמיים אחרים, המדענים שמו לב שהרכבים הכימיים כמעט זהים. לא רק שהם דומים בתוך ובין הקבוצות המחקרות, הם התאימו מקרוב לדפוסי השפע של הכוכבים שנמצאו בדיסק החיצוני של שביל החלב.
מכאן הגיעו למסקנה כי אוכלוסיית הכוכבים ההילה ההיא הגלקטית נוצרה בנתיב החלב, אך לאחר מכן עברה למקומות מעל הדיסק הגלקטי ומתחת אליו. תופעות אלה מכונות "פינוי גלקטי", שם מבנים נדחפים ממישור שביל החלב כאשר גלקסיה ננסית מסיבית עוברת דרך הדיסק הגלקטי. תהליך זה גורם לתנודות המוציאות כוכבים מהדיסק, בכל מה שגלקסיית הגמדים נעה.
"ניתן להשוות את התנודות לגלי קול בכלי נגינה," הוסיף ברגמן. "אנו קוראים לזה 'צלצול' בגלקסיית שביל החלב 'גלקטוזיזולוגיה', אשר ניבא תיאורטית לפני עשרות שנים. יש לנו עדויות ברורות ביותר לתנודות הללו בדיסק הגלקסיה שלנו שהושגו עד כה! "
תצפיות אלה התאפשרו הודות לספקטרומטר Echelle High Resolution (HiRES) בטלסקופ הקק. כפי שהסבירה ג'ודי כהן, פרופסור קייט ואן נויס עמוד לאסטרונומיה בקלטק וסופרת משותפת למחקר:
"התפוקה הגבוהה והרזולוציה הספקטרלית הגבוהה של HIRES היו מכריעות להצלחת תצפיות הכוכבים בחלק החיצוני של שביל החלב. גורם מפתח נוסף היה הפעולה החלקה של מצפה הכוכבים; הצבעה טובה ופעולה חלקה מאפשרת להגיע לספקטרום של כוכבים נוספים רק בלילות בודדים של תצפית. הספקטרום במחקר זה הושג בלילה אחד בלבד של זמן הקק, מה שמראה עד כמה יכול להיות אפילו לילה בודד. "
ממצאים אלה מרגשים מאוד משתי סיבות. מצד אחד הוא מדגים שכוכבי הילה שמקורם ככל הנראה בדיסק החשיבה הגלקטי - חלק צעיר יותר מדרך החלב. מצד שני, הוא מדגים כי הדיסק של שביל החלב והדינמיקה שלו מורכבים בהרבה ממה שחשבו בעבר. כפי שאמר אליסון שפילד ממכללת קהילת לה-גרדיה / CUNY, וכותב משותף בעיתון, אמר:
"הראינו שאולי זה מקובל למדי שקבוצות כוכבים בדיסק יועברו לתחומים רחוקים יותר בתוך שביל החלב - לאחר ש"הושלכו" על ידי גלקסיית לוויין פולשת. דפוסים כימיים דומים עשויים להימצא גם בגלקסיות אחרות, המצביעות על אוניברסליות גלקטית פוטנציאלית של תהליך דינאמי זה. "
כצעד הבא, האסטרונומים מתכננים לנתח את ספקטרום הכוכבים הנוספים במצבי יתר של Tri-And ו- A13, כמו גם כוכבים במבנים כוכבים אחרים הרחוקים מהדיסק. הם גם מתכננים לקבוע המונים וגילאים של כוכבים אלה בכדי שיוכלו להגביל את מגבלות הזמן של מתי פינוי גלקטי זה התרחש.
בסופו של דבר נראה כי הנחה נוספת ארוכת שנים לגבי התפתחות גלקטית עודכנה. בשילוב מאמצים מתמשכים לחקור את גרעיני הגלקסיות - לראות כיצד החורים השחורים הסופר-מסיביים שלהם ויצירת הכוכבים קשורים - נראה שאנחנו מתקרבים להבנה כיצד היקום שלנו התפתח עם הזמן.
