Млечный путь поглотил другую галактику, а эта звезда расскажет нам, когда это произошло

Астрономы обнаружили, что давным-давно столкновение с галактикой раздуло диск Млечного пути, засеяв его гало звездами. Теперь мы установили более точные временные рамки для этого события, все благодаря одной звезде.

Эта звезда видна на ночном небе. Она называется Nu Indi (HD 211998), расположена всего в 94 световых годах от нас в южном созвездии Индейца. Благодаря комбинации точных данных галактического картирования, спектроскопии, звездной кинематики и астеросейсмологии, наблюдения этой особой звезды теперь раскрыло прошлое нашей галактики.

Насколько мы можем судить, галактика Гайя — Энцелад (Gaia-Enceladus) была самой большой галактикой, когда-либо поглощенной Млечным путем. Она была обнаружена в данных продолжающейся галактической съемки телескопа Gaia, самой точной трехмерной карты звезд Млечного Пути.

Эти данные включали в себя правильное движение звезд во время их вращения — при тщательном изучении выявляется популяция звезд, движущихся вместе и приводимая в движение в результате столкновения. Дальнейший анализ показал, что столкновение имело место между 8 и 11 миллиардами лет назад (Вселенной около 13,8 миллиардов лет).

Nu Indi — старая, бедная металлом звезда, примерно в три раза больше нашего Солнца, но легче на 15 процентов. Спектроскопический анализ ее химического состава показывает, что она родилась именно здесь, в Млечном Пути; но, согласно данным телескопа Gaia, ее движение через галактику было изменено столкновением с Гайя — Энцелад.

«Поскольку столкновение с  Гайя — Энцелад повлияло на движение Nu Indi, поглощение должно было произойти после того, как звезда сформировалась», — объяснил астрофизик Билл Чаплин из Университета Бирмингема. Таким образом, если вы знаете возраст звезды, вы можете наложить ограничения на то, когда произошло столкновение.

Металличность — содержание металла в звезде — может помочь вам в этом. Мы знаем, что металлы не существовали до тех пор, пока некоторые звезды, создали тяжелые элементы, при взрывах в сверхновых. Эти элементы затем были включены в последующие поколения; тот факт, что  Nu Indi содержит всего около 3 процентов от общего количества железа в Солнце, указывает на то, что она довольно стара.

Но астеросейсмология может выявить точные детали о свойствах звезды. Метод основан на частотах колебаний звезд или пульсациях их интенсивности. Эти колебания тесно связаны со свойствами внутренней части звезды, такими как ее плотность и акустический профиль, в свою очередь, они связаны с массой и возрастом звезды.

Предыдущее астеросейсмологическое исследование Nu Indi в 2006 году дало оценку возраста в 9 миллиардов лет. Но теперь более мощный инструмент TESS, космический телескоп НАСА, предназначенный для поиска экзопланет, запущенный в 2018 году, изучил слабые импульсы звезды. Астеросейсмологические данные TESS показывают, что Nu Indi около 11 миллиардов лет.

Если вы дадите время слиянию распространиться через галактику, это означает, что столкновение должно было начаться между 11,6 и 13,2 миллиардами лет назад, считают исследователи.

То, что делает этот вывод таким точным, заключается не только в том, что он показывает, насколько универсальным и мощным является инструмент TESS, но в том, сколько различных методов потребовалось для достижения результата. TESS была одной из частей головоломки.

Звездная кинематика, изучение движения звезд в космосе и астрометрия, измерение положения звезд, показали, как Nu Indi отклонилась от нормальной орбиты. Спектроскопия, анализ светового спектра, чтобы увидеть, какой свет поглощается и испускается различными элементами, выявил химический состав звезды.

В конце концов, теперь мы наложили ограничения на одно из главных событий в истории нашей галактики, помогая нам лучше понять эволюцию Млечного пути. И все это основано на одной звезде.

Исследование было опубликовано в Nature Astronomy.

Источники: Фото: Nu Indi. (ESO/Digitised Sky Survey)