Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã xác định được rìa của đĩa hình thành sao của Dải Ngân hà. Nghiên cứu mới nhất cho thấy hoạt động hình thành sao của Dải Ngân hà chủ yếu tập trung trong phạm vi khoảng 40.000 năm ánh sáng tính từ trung tâm thiên hà. Mặc dù các ngôi sao vẫn tồn tại bên ngoài phạm vi này, nhưng hầu hết chúng không phải mới được sinh ra tại địa phương mà có nhiều khả năng đã di chuyển dần dần từ bên trong Dải Ngân hà.

Theo quy luật tiến hóa chung của các thiên hà đĩa, quá trình hình thành sao thường thể hiện đặc điểm tiến triển "từ trong ra ngoài": thiên hà đầu tiên hình thành sao ở khu vực trung tâm, sau đó khu vực hình thành sao dần dần mở rộng ra bên ngoài. Do đó, nhìn chung ngôi sao càng ở xa trung tâm thì ngôi sao càng trẻ. Nghiên cứu do Carl Fitney dẫn đầu và hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Joseph Caruana và Victor DeBatista, đã phân tích hơn 100.000 ngôi sao khổng lồ và kết hợp với các mô phỏng máy tính tiên tiến cho thấy mô hình này đảo ngược ở khu vực cách trung tâm thiên hà khoảng 35.000 đến 40.000 năm ánh sáng: vượt quá khoảng cách này, các ngôi sao lại già đi.

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi này hình thành nên một "sự phân bổ tuổi theo hình chữ U" điển hình. Vùng tương ứng với điểm thấp nhất của đường cong thể hiện sự suy giảm mạnh trong hoạt động hình thành sao và do đó được coi là ranh giới của đĩa hình thành sao của Dải Ngân hà. Các nhà nghiên cứu cho biết, đĩa hình thành sao của Dải Ngân hà kéo dài bao xa từ lâu đã là một câu hỏi quan trọng chưa có lời giải trong “khảo cổ học thiên hà”. Bằng cách lập bản đồ sự phân bố sự thay đổi tuổi của sao dọc theo đĩa thiên hà, câu hỏi này cuối cùng đã có được câu trả lời rõ ràng và có thể định lượng được.

Về nguồn dữ liệu, nghiên cứu này sử dụng toàn diện hai dữ liệu khảo sát quang phổ là LAMOST và APOGEE, cũng như các phép đo từ vệ tinh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là các ngôi sao nhánh khổng lồ đỏ, vì tuổi của những ngôi sao như vậy có thể ước tính với độ chính xác cao. Các kết quả liên quan đã được công bố trong "Thiên văn học & Vật lý thiên văn".

Đối với các ngôi sao bên ngoài ranh giới, các nhà nghiên cứu tin rằng rất có thể chúng không được tạo ra tại chỗ, nhưng chúng không hợp nhất đầu vào từ các thiên hà lùn ngoài hành tinh hoặc các thiên hà vệ tinh. Một lời giải thích hợp lý hơn là những ngôi sao này ban đầu được hình thành ở đĩa bên trong của Dải Ngân hà và sau đó dần dần di chuyển ra ngoài trong một thời gian dài. Victor DeBattista, một thành viên của nhóm nghiên cứu, đã chỉ ra rằng hầu hết các sao đĩa bên ngoài chuyển động theo quỹ đạo gần như tròn, điều đó có nghĩa là chúng phải hình thành trong chính đĩa thiên hà, chứ không phải từ một hệ thống bên ngoài.

Các nhà nghiên cứu mô tả quá trình này giống như một người lướt sóng bị sóng đẩy vào bờ: sóng mật độ được khuấy động bởi các nhánh xoắn ốc của Dải Ngân hà sẽ tiếp tục đẩy các ngôi sao ra bên ngoài và cuối cùng "vận chuyển" chúng ra các vùng bên ngoài. Vì phải mất nhiều thời gian hơn để di chuyển đến những vị trí xa hơn nên những ngôi sao ở ngoài cùng có xu hướng già nhất. Chính cơ chế di chuyển ra bên ngoài này khiến tuổi của các ngôi sao tăng trở lại ngoài rìa của đĩa hình thành sao.

Trên thực tế, sự phân bố tuổi hình chữ U tương tự đã xuất hiện trong các mô phỏng thiên hà dạng đĩa trước đây và cũng đã được suy luận gián tiếp từ các nghiên cứu quan sát các thiên hà khác. Điều này có nghĩa là Dải Ngân hà không phải là trường hợp đặc biệt mà tuân theo mô hình tiến hóa tổng quát hơn của các thiên hà dạng đĩa; ranh giới được xác định lần này có khả năng tương ứng với cấu trúc quay phổ quát trong quá trình tiến hóa của các thiên hà xoắn ốc.

Tuy nhiên, cơ chế chính xác ngăn cản sự hình thành sao ngoài ranh giới này vẫn chưa rõ ràng. Các nhà nghiên cứu đề xuất hai cách giải thích khả dĩ: thứ nhất, lực hấp dẫn của cấu trúc thanh trung tâm của Dải Ngân hà có thể hạn chế chất khí trong một bán kính cụ thể; thứ hai, có một sự cong vênh rõ ràng ở vùng rìa của Dải Ngân hà và cấu trúc cong này có thể làm gián đoạn quá trình hình thành sao ở các vùng bên ngoài.

Trong tương lai, một thế hệ thiết bị quan sát mới được kỳ vọng sẽ giúp các nhà thiên văn học làm rõ hơn vấn đề này. Chúng bao gồm máy quang phổ 4MOST của Đài quan sát Nam châu Âu - đã nhìn thấy "ánh sáng đầu tiên" vào tháng 10 năm ngoái - và máy quang phổ WEAVE được lắp đặt trên Kính thiên văn William Herschel trên La Palma, Quần đảo Canary. Khi nghiên cứu khảo cổ thiên hà tiếp tục tiến triển, các nhà khoa học hy vọng không chỉ hiểu biết sâu sắc hơn về quá khứ và tương lai của Dải Ngân hà mà còn giải thích được sự tiến hóa của nhiều thiên hà tương tự hơn.