आकाशगंगा दोन टप्प्यांत चपटी झाली

आपल्या आकाशगंगेच्या तबकडीचे वर्णन सहसा एकात दोन तबकड्या असे केले जाते: गतिकीदृष्ट्या “थंड” आणि तरुण पातळ तबकडी, आणि अधिक “उष्ण” व जुनी जाड तबकडी. तारे कुठे आणि कसे जन्मले याची आठवण जपतात, त्यामुळे ते आकाशगंगेच्या जडणघडणीचे जीवाश्म ठरतात — हा दीर्घिका पुरातत्त्वाचा विषय आहे.

जुने तारे प्रतलापासून अधिक उंच पसरलेले असतात हे ज्ञात आहे. पण का? दोन स्पष्टीकरणे स्पर्धा करतात:

• मंद तापन: तारे वायूच्या पातळ, थंड थरात जन्मतात, आणि अब्जावधी वर्षांत महाकाय रेणवीय ढग, सर्पिल बाहू आणि मध्यवर्ती दंड त्यांच्या कक्षांना धक्के देतात, ज्यामुळे ते अधिक उंच भटकू लागतात.
• उलटसुलट निर्मिती: तरुण आकाशगंगेची वायू-तबकडीच मुळात जाड आणि खळबळलेली होती, प्रचंड द्रव्य-संचय, विलीनीकरणे आणि तीव्र प्रतिपुष्टी यांनी ढवळलेली; जुने तारे फक्त जन्मतःच जाड होते, आणि मग वायू थंड होऊन स्थिरावला.

या दोघांत फरक करण्यासाठी ताऱ्यांच्या संपूर्ण नमुन्यांची अचूक वये लागतात — विशेषतः सर्वात सुरुवातीच्या काळासाठी, जेव्हा गोष्टी वेगाने घडल्या.

समूहाने ताऱ्यांचे वय ठरवणे

इन्स्टिट्यूटो दे अॅस्ट्रोफिजिका दे कॅनारियासचे डेव्हिड मिराबाल (David Mirabal), कार्मे गायार्त (Carme Gallart) आणि सहकारी, ग्रानाडा, तेरामो आणि व्हिक्टोरिया (कॅनडा) येथील भागीदारांसह, ChronoGal प्रकल्पावर काम करतात. ताऱ्यांचे वय एकेक करून ठरवण्याऐवजी ते युरोपच्या गाया (Gaia) उपग्रहाने (डेटा प्रकाशन 3) मोजलेल्या सूर्याजवळच्या ताऱ्यांच्या संपूर्ण रंग–प्रत आकृतीशी कृत्रिम तारका-समूहांच्या संयोगांची सांगड घालतात. परिणामी प्रत्येक वयात आणि धातुमानात किती तारे जन्मले याचा नकाशा मिळतो, ज्यातील वये 5% पेक्षा अधिक अचूक आहेत — सर्वात जुन्या ताऱ्यांसाठी सुमारे अर्धा अब्ज वर्षे.

त्यांनी आकाशगंगेच्या प्रतलापासून 1 किलोपार्सेकच्या आतील तारे अभ्यासले, त्यांना गतिकीदृष्ट्या “थंड” आणि “उष्ण” अशा दोन नमुन्यांत विभागले, उंचीनुसार आठ थरांत कापले, आणि निवडीत सुटलेल्या ताऱ्यांसाठी दुरुस्ती केली. मग एका गुच्छन अल्गोरिदमने ताऱ्यांना जवळपास एकाच वयाच्या आणि एकाच धातुमानाच्या समूहांमध्ये एकत्र केले. प्रत्येक समूहासाठी चमूने प्रमाण-उंची (scale height) मोजली — तो समूह प्रतलापासून सामान्यतः किती उंच पसरतो.

वेगात अचानक बदल

तारका-समूहांची जाडी विरुद्ध त्यांचे वय: सर्वात जुन्यांसाठी तीव्र घसरण, 10.85 अब्ज वर्षांवरील बदलानंतर मंद घट. रंग धातुमान दर्शवतात. — आकृती 2, Mirabal et al. (2026), arXiv:2610.03164.

समूह जितका तरुण, तितका तो प्रतलाला बिलगून असतो. पण हा संबंध एकच रेषा नाही. दोन सरळ तुकड्यांनी केलेल्या जुळवणीत 10.85 अब्ज वर्षांपूर्वी (सुमारे 0.13 अब्ज वर्षे कमी-जास्त) एक खंड आढळतो:

• आधी: जाडी प्रति अब्ज वर्षे सुमारे 1.88 किलोपार्सेक घटली. सर्वात जुने समूह 1.26 किलोपार्सेकवर पसरतात — अगदी सर्वात जुने दोन त्याहूनही अधिक, सुमारे 1.75 आणि 2.10 — आणि फक्त सुमारे 2 अब्ज वर्षांत जाडी सुमारे 0.5 किलोपार्सेक पर्यंत घसरली.
• नंतर: पातळ होणे मंदावून प्रति अब्ज वर्षे फक्त 0.038 किलोपार्सेक झाले. सर्वात तरुण समूह सुमारे 0.1 किलोपार्सेकवर आहेत, आणि आज जन्मणारे तारे सुमारे 0.12 पर्यंत पसरतील.

सुरुवातीच्या दराबाबतची अनिश्चितता मोठी आहे, पण दोन टप्पे स्पष्टपणे वेगळे आहेत. खंडापेक्षा किंचितच जुने, सुमारे 11 अब्ज वर्षांचे समूहदेखील संपूर्ण जाड तबकडीपेक्षा (सुमारे 0.9 किलोपार्सेक) जाड आहेत. स्वयंचलितपणे ठरवलेल्या गटांऐवजी वये आणि धातुमानांच्या साध्या एकसमान जाळीने केलेल्या चाचणीतही हा खंड टिकून राहतो.

जन्मतःच जाड

लेखकांच्या मते, केवळ मंद तापनाने इतके वेगवान सुरुवातीचे स्थिरावणे स्पष्ट होत नाही: वारंवार होणाऱ्या विलीनीकरणांनी तरुण तबकडी शेवटच्या मोठ्या विलीनीकरणापर्यंत उष्ण ठेवली असती, ज्याला लेखक GSE म्हणतात आणि जे सुमारे 10 अब्ज वर्षांपूर्वी झाले. त्याऐवजी डेटा सुरुवातीच्या टप्प्यात उलटसुलट निर्मितीला पाठिंबा देतो. खळबळलेला वायू काही अब्ज वर्षांत थंड होऊन मध्य-प्रतलाकडे बुडाला, आणि जाड तबकडी तयार झाली; रासायनिकदृष्ट्या परिभाषित जाड तबकडी सुमारे 11 अब्ज वर्षांपूर्वी जागेवर आली होती.

मग, साधारण त्या विलीनीकरणानंतर, आकाशगंगा एका अधिक शांत युगात शिरली, ज्यात वायू हळूहळू स्थिरावला आणि आज आपण पाहतो ती पातळ तबकडी उभी राहिली. या नंतरच्या काळासाठी केवळ डेटावरून मंद तापन आणि मंद स्थिरावणे यांत फरक करता येत नाही. हे चित्र आकाशगंगेसारख्या दीर्घिकांच्या विश्वरचनाशास्त्रीय सिम्युलेशनशी, आणि आकाशगंगा फिरत्या तबकडीत “वेगाने फिरू लागली” त्या काळाच्या अलीकडील कालनिर्णयाशी जुळते.

लेखकांच्या शब्दांत, सर्वात जुन्या ताऱ्यांची मोठी उंची “केवळ दीर्घकालीन संथ गतिकीय तापनाचा परिणाम नाही, तर सुरुवातीच्या आकाशगंगेच्या जडणघडणीच्या टप्प्याचे संरचनात्मक जीवाश्म आहे.”