История образования нашей Галактики стала интереснее

С тех пор, как спутник Gaia начал отображать Млечный Путь в трех измерениях с высочайшей точностью, мы много узнали о прошлом нашей родной галактики.

Млечный Путь столкнулся с множеством других галактик и поглотил их в течение своей 13,6-миллиардной жизни. Самая большая из них, карликовая галактика Гайя-Энцелад, столкнулась с нашей галактикой около 10 миллиардов лет назад и, как предполагалось, в результате возникла любопытная особенность структуры Млечного Пути, называемая толстым диском.

Однако теперь выясняется, что это может быть не так. Астрономы изучили другую галактику с толстым диском и определили, что ее эволюция не была катастрофической случайностью, а просто нормальным способом роста спиральных галактик.

«Наши наблюдения показывают, что тонкие и толстые диски Млечного Пути возникли не из-за космической катастрофы, а из-за своего рода «стандартного» пути формирования и эволюции галактик», — сказал астроном Николас Скотт из Центра ARC Сиднейского университета в Австралии.

«На основании этих результатов мы думаем, что галактики с особыми структурами и свойствами Млечного Пути могут быть описаны как «нормальные»».

Легче всего понять что такое толстые и тонкие диски, если вы подумаете о Млечном Пути как о бургере. Тонкий диск толщиной около 400 световых лет, содержащий газ, пыль и звезды, аналогичен котлете для гамбургеров; толстый диск, простирающийся до 1000 световых лет и содержащий только звезды, похож на булочку.

На тонком диске можно найти все молодые звезды, более богатые металлами, хотя он содержит звезды всех возрастов. Толстый диск слабо заселен и содержит только звезды старше 10 миллиардов лет.

Эта особенность наблюдается только в некоторых спиральных галактиках, и астрономы на самом деле не знают, как они туда попали, но, основываясь на данных Gaia, группа астрономов предположила, 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. Затем моделирование показало, что галактическое слияние, в результате которого эти звезды попали в Млечный Путь, также нагревает уже существующий тонкий диск, раздувая его до толстого.

Хотя мы видели другие спиральные галактики с толстыми дисками, было невозможно сказать, имеют ли эти структуры такое же звездное распределение, что и Млечный Путь. Для примера посмотрите на спиральную галактику под названием UGC 10738, расположенную на расстоянии 320 миллионов световых лет от нас.

Вы можете приблизительно определить возраст звезды по ее химическому составу. В молодых звездах содержится больше металлов, чем в старых, поскольку эти элементы не существовали в галактике до тех пор, пока поколение или два звезд не создали их посредством ядерного синтеза более легких элементов.

Химический состав звезд также можно определить по их световому спектру — некоторые длины волн ярче или тусклее, в зависимости от присутствующих элементов.

Отдельные звезды не могут быть изучены в далеких галактиках; они слишком далеки, чтобы получить их состав с помощью наших нынешних технологических возможностей. Что мы можем сделать, так это изучить свет, исходящий из разных регионов, и выяснить, какие типы звезд находятся в этих регионах как население.

Это то, что делает UGC 10738 такой блестящей лабораторией для изучения толстого диска. Ее край обращен к нам, что дает нам очень четкое и ясное представление о тонких и толстых дисковых структурах — мы действительно можем различить котлету и булочку и отделить свет от каждой секции. Именно это и сделала команда Скотта, используя мощный Очень Большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили.

«Используя инструмент под названием multi-unit Spectroscopic explorer, или MUSE, мы смогли оценить соотношение металлов в звездах в его толстых и тонких дисках», — сказал астроном Джесси ван де Санде из ASTRO 3D и Сиднейского университета.

«Они были почти такими же, как и в Млечном Пути — древние звезды в толстом диске, молодые звезды в тонком. Мы смотрим на другие галактики, чтобы убедиться в этом, но это довольно убедительное доказательство того, что эти две галактики эволюционировали схожим образом».

Это, конечно же, не означает, что слияние с Гайя-Энцелад, никогда не происходило (есть много других доказательств этой встречи). Но, похоже, наводит на мысль, что Гайя-Энцелад, не раздувала толстый диск.

«Считалось, что тонкие и толстые диски Млечного Пути образовались в результате слияния, и поэтому их нельзя будет найти в других спиральных галактиках», — сказал Скотт.

Хотя исследование немного возвращает нас к определению того, что действительно вздуло толстый диск Млечного Пути, оно продвигает нас вперед в нашем исследовании толстых дисков и эволюции спиральных галактик в целом.

Теперь, когда команда продемонстрировала, что можно пространственно разрешить химическое распределение других галактик, они планируют применить свои методы к статистически значимой выборке подобных галактик, чтобы увидеть, насколько хорошо их выводы соответствуют действительности.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

Источники: Фото: UGC 10738 вид с ребра, структура диска хорошо видна. (Джесси ван де Санде / ESO)