История формирования нашей Галактики только что стала менее жестокой, но более интересной
С тех пор как спутник Gaia начал отображать Млечный Путь в трех измерениях с высочайшей точностью, мы много узнали о жестоком прошлом нашей родной галактики.
За 13,6 миллиарда лет своей жизни Млечный Путь столкнулся с множеством других галактик и поглотил их. Самое крупное из них, карликовая галактика Гайя-Энцелад, произошло около 10 миллиардов лет назад, и считалось, что именно она ответственна за любопытную особенность структуры Млечного Пути под названием толстый диск.
Однако теперь выяснилось, что это может быть не так. Астрономы изучили другую галактику с толстым диском и установили, что ее эволюция не была катаклизмом, а представляет собой вполне нормальный способ роста спиральных галактик.
“Наши наблюдения показывают, что тонкие и толстые диски Млечного Пути возникли не из-за гигантского смешения, а из-за своего рода« стандартного »пути формирования и эволюции галактик“, — сказал астроном Николас Скотт из Центра передового опыта ARC по астрофизике всего неба в трех измерениях (ASTRO 3D) и Сиднейского университета в Австралии.
“На основании этих результатов мы считаем, что галактики с особыми структурами и свойствами Млечного Пути можно назвать “нормальными”“.
Легче всего понять, что такое толстый и тонкий диски, если представить себе Млечный Путь как гамбургер. Тонкий диск толщиной около 400 световых лет, содержащий газ, пыль и звезды, похож на котлету; толстый диск, простирающийся до 1000 световых лет и содержащий только звезды, похож на булочку.
В тонком диске можно найти наиболее молодые звезды, богатые металлами, хотя он содержит звезды всех возрастов. Толстый диск более слабо населен и содержит только звезды старше примерно 10 миллиардов лет.
Эта особенность наблюдается только в некоторых спиральных галактиках, и астрономы не знают, как они туда попали, но, основываясь на данных Gaia, группа астрономов решила, что они это выяснили. Они проследили движение скоплений звезд в гало Млечного Пути и их химический состав и обнаружили, что они возникли за пределами галактики. Моделирование показало, что галактическое слияние, которое доставило эти звезды в Млечный Путь, также нагрело существовавший ранее тонкий диск, раздув его в более толстый.
Хотя мы видели другие спиральные галактики с толстыми дисками, было невозможно сказать, имеют ли эти структуры такое же звездное распределение, что и Млечный Путь.
Возраст звезды можно приблизительно определить по ее химическому составу. В молодых звездах больше металлов, чем в более старых, поскольку эти элементы не существовали в галактике до тех пор, пока не появилось поколение или два звезд, способных производить их путем ядерного синтеза легких элементов.
Химический состав звезд также можно определить по спектру их света – некоторые длины волн ярче или тусклее, в зависимости от того, какие элементы присутствуют.
Отдельные звезды нельзя изучать в далеких галактиках – они слишком далеки, чтобы их можно было разглядеть с нашими нынешними технологическими возможностями. Что мы можем сделать, так это изучить свет, исходящий из различных регионов, и выяснить, какие типы звезд находятся в этих регионах как популяция.
Посмотрите на спиральную галактику под названием UGC 10738, расположенную на расстоянии 320 миллионов световых лет от нас. Ее край обращен к нам, что дает нам очень чистый, ясный вид на структуры тонкого и толстого диска – мы можем фактически различить гамбургер и булочку, и отделить свет от каждого участка. Именно это и сделала команда Скотта, используя мощный Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили.
“Используя инструмент, называемый мультиблочным спектроскопическим исследователем, или MUSE, мы смогли оценить соотношение металлов звезд в его толстых и тонких дисках“, — сказал астроном Джесси ван де Санд из ASTRO 3D и Университета Сиднея.
“Они оказались практически такими же, как и в Млечном Пути – древние звезды в толстом диске, более молодые – в тонком. Мы изучаем другие галактики, чтобы убедиться в этом, но это довольно сильное доказательство того, что эти две галактики развивались одинаково“.
Это не означает, что Млечный Путь не участвовал ни в какой борьбе с другими галактиками, и, конечно же, не означает, что слияние Гайя-Энцелад никогда не происходило (есть много других доказательств этой встречи). Но это, похоже, наводит на мысль, что Гайя-Энцелад не была ответственна за раздувание толстого диска.
“Считалось, что тонкий и толстый диски Млечного Пути образовались после редкого насильственного слияния и поэтому, вероятно, не встречаются в других спиральных галактиках“, — говорит Скотт.
“Наше исследование показывает, что это, скорее всего, неверно, и они развивались “естественным” образом без катастрофических вмешательств. Это означает, что галактики типа Млечного Пути, вероятно, очень распространены. Это также означает, что мы можем использовать существующие очень подробные наблюдения за Млечным Путем как инструменты для лучшего анализа гораздо более удаленных галактик, которые, по очевидным причинам, мы не можем видеть так же хорошо“.
Хотя это отбрасывает нас немного назад в определении того, что именно раздуло толстый диск Млечного Пути, это продвигает нас вперед в изучении толстых дисков и эволюции спиральных галактик в целом.
Теперь, когда команда продемонстрировала возможность пространственного разрешения химических распределений других галактик, они планируют применить свои методы к статистически значимой выборке подобных галактик, чтобы увидеть, насколько достоверны их выводы.
Результаты исследования опубликованы в журнале .
