On i Hans-Walter Rix, obaj z Instytutu Astronomicznego Maxa Plancka w Heidelbergu, Niemcy, przebadali prawie 250 000 subgigantów – gwiazd, które stają się większe i chłodniejsze po zużyciu paliwa wodorowego w ich centrach. Temperatury i jasności tych gwiazd ujawniają ich wiek, pozwalając badaczom śledzić, jak różne epoki w historii galaktyki zrodziły gwiazdy o różnych składach chemicznych i orbitach wokół centrum Drogi Mlecznej.
„Jest tu po prostu niesamowita ilość informacji” – mówi Rosemary Wyse, astrofizyk z Johns Hopkins University, która nie była zaangażowana w badania. „Naprawdę chcemy zrozumieć, jak nasza galaktyka powstała w taki sposób, w jaki jest” – mówi. „Kiedy powstały pierwiastki chemiczne, z których jesteśmy zbudowani?”.
Xiang i Rix odkryli, że gruby dysk Drogi Mlecznej dostał swój początek około 13 miliardów lat temu. To zaledwie 800 milionów lat po narodzinach wszechświata. Gruby dysk, który mierzy 6000 lat świetlnych od góry do dołu w pobliżu Słońca, formował gwiazdy przez długi czas, aż do około 8 miliardów lat temu.
W tym okresie zawartość żelaza w grubym dysku wzrosła 30-krotnie, ponieważ eksplodujące gwiazdy wzbogaciły gaz formujący gwiazdy, odkrył zespół. Na początku ery grubego dysku, nowo narodzona gwiazda miała tylko jedną dziesiątą ilości żelaza w stosunku do wodoru, jak Słońce; pod koniec, 5 miliardów lat później, gwiazda grubego dysku była trzykrotnie bogatsza w żelazo niż Słońce.
Xiang i Rix znaleźli również ścisły związek pomiędzy wiekiem gwiazdy grubego dysku a zawartością żelaza. Oznacza to, że gaz był dokładnie wymieszany w całym grubym dysku: W miarę upływu czasu nowo narodzone gwiazdy dziedziczyły stale wyższe ilości żelaza, bez względu na to, czy gwiazdy formowały się blisko czy daleko od centrum galaktyki.
Ale to nie wszystko, co się działo. Jak donoszą inni badacze w 2018 roku, inna galaktyka uderzyła kiedyś w naszą, dając Drodze Mlecznej większość gwiazd w jej halo, które pochłania dysk (SN: 11/1/18). Gwiazdy w halo mają mało żelaza.
Nowa praca rewiduje datę tego wielkiego galaktycznego spotkania: „Stwierdziliśmy, że fuzja nastąpiła 11 miliardów lat temu” – mówi Xiang, o miliard lat wcześniej niż sądzono. Gdy gaz intruza zderzył się z gazem Drogi Mlecznej, spowodował powstanie tak wielu nowych gwiazd, że tempo powstawania gwiazd w naszej galaktyce osiągnęło rekordowy poziom 11 miliardów lat temu.
Fuzja spowodowała również, że niektóre gwiazdy z grubego dysku znalazły się w halo, co Xiang i Rix zidentyfikowali na podstawie wyższych zawartości żelaza w tych gwiazdach. Te „rozpryskujące” gwiazdy, jak odkryli badacze, mają co najmniej 11 miliardów lat, co potwierdza datę fuzji.
Gruby dysk wyczerpał się z gazu 8 miliardów lat temu i przestał tworzyć gwiazdy. Świeży gaz wokół Drogi Mlecznej osiadł wtedy w cieńszym dysku, który od tamtej pory rodzi gwiazdy – w tym 4,6-miliardowe Słońce i większość jego gwiezdnych sąsiadów. Cienki dysk ma grubość około 2 000 lat świetlnych w naszej części galaktyki.
