Визуализация «морщинистого» гало звезд вокруг Млечного Пути. Изображение предоставлено: Звезды Гало: ESA/Gaia/DPAC, T Donlon et al. 2024 год; Фон Млечного Пути и Магеллановы Облака: Стефан Пейн-Варденаар
Наша галактика за свою жизнь сталкивалась со многими другими галактиками. Космический телескоп ЕКА «Гайя» теперь показывает, что последнее из этих столкновений произошло на миллиарды лет позже, чем мы думали.
Млечный Путь со временем увеличился по мере того, как другие галактики приближались, сталкивались с нашей галактикой, разрывались на части и поглощались ею. Каждое столкновение вызывало морщины, которые до сих пор проходят через различные семейства звезд, влияя на их движение и поведение в космосе.
Одна из целей Гайи — разгадать историю нашей галактики, изучая эти складки. Зонд делает это, определяя положения и движения более 100 000 звезд вблизи нашей звезды, что составляет лишь небольшую часть из примерно двух миллиардов источников, которые он наблюдает.
«С возрастом у нас появляется больше морщин, но наша работа показывает, что для Млечного Пути верно обратное. Это своего рода космический Бенджамин Баттон, у которого со временем появляется меньше морщин», — говорит Томас Донлон из Политехнического института Ренсселера и Университета. из Алабамы в Хантсвилле (США) и ведущий автор нового исследования Гайи, опубликованного в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».
«Наблюдая, как эти морщины со временем растворяются, мы можем проследить, когда Млечный Путь пережил последний крупный коллапс — и оказывается, что это произошло на миллиарды лет позже, чем мы думали».
Эти галактические складки были обнаружены Гайей только в 2018 году. Это исследование является первым, которое определило время столкновения, вызвавшего появление морщин, путем сравнения наблюдений с космологическим моделированием.
Странные движения
Гало Млечного Пути содержит большую группу звезд с необычными орбитами. Считается, что многие из них были поглощены нашей галактикой во время события, которое астрономы называют «последним великим слиянием». Как следует из названия, это был последний раз, когда наша галактика пережила значительное столкновение с другой галактикой — предположительно массивной карликовой галактикой, которая наводнила Млечный Путь звездами, проходившими очень близко к центру нашей галактики.
Ученые датировали это слияние 8–11 миллиардами лет назад, когда Млечный Путь еще находился в зачаточном состоянии. Он известен как Колбасный Энцелад Гайи (GSE). Но данные Гайи, опубликованные в 2022 году в рамках третьего выпуска данных телескопа, теперь предполагают, что необычно движущиеся звезды могли возникнуть в результате еще одного слияния.
«Чтобы складки звезд были видны так же четко, как они появляются в данных Gaia, они должны были присоединиться к нам менее трех миллиардов лет назад — по крайней мере, на пять миллиардов лет позже, чем считалось ранее», — добавляет соавтор Хайди Джо Ньюберг. также из Политехнического института Ренсселера, добавил он.
«Каждый раз, когда звезды колеблются взад и вперед через центр Млечного Пути, на звездах образуются новые складки. Если бы они присоединились к нам 8 миллиардов лет назад, рядом друг с другом было бы столько складок, что мы бы больше не воспринимали их как отдельные структуры».
Открытие предполагает, что эти звезды возникли не в результате раннего слияния GSE, а в результате более недавнего события под названием Радиальное слияние Девы, которое произошло менее трех миллиардов лет назад.
Переписывая историю
Есть свидетельства того, что слияние GSE произошло еще в истории Млечного Пути. Однако недавняя работа ставит под вопрос, действительно ли массовое слияние в прошлом действительно требовалось для объяснения свойств Млечного Пути, каким мы видим его сегодня, и произошли ли все звезды, первоначально связанные с GSE, в результате одного и того же события слияния.
В 2020 году Томас возглавил исследование, которое выявило складки звезд в Млечном Пути и сравнило их с моделированием различных возможных слияний.
«Используя эти моделируемые слияния, мы можем увидеть, как со временем меняются формы и количество складок. «Это позволяет нам определить точный момент времени, когда моделирование лучше всего соответствует тому, что мы видим сегодня в реальных данных Gaia из Млечного Пути — метод, который мы также использовали в этом новом исследовании», — говорит Томас.
«Мы обнаружили, что морщины, вероятно, были вызваны столкновением карликовой галактики с Млечным Путем около 2,7 миллиардов лет назад. Мы назвали это событие Радиальным Слиянием Девы».
С тех пор Томас и его коллеги продолжали исследовать это слияние, постепенно уточняя идею о том, что многие из странно движущихся звезд и обломков внутреннего гало Млечного Пути вошли в нашу галактику в результате гораздо более молодого столкновения галактик, чем GSE. Они также пояснили, что звезды, первоначально связанные с GSE, могли появиться в результате нескольких слияний, некоторые из которых очень старые.
«История Млечного Пути постоянно переписывается, не в последнюю очередь благодаря новым данным Гайи», — добавляет Томас. «Наш взгляд на прошлое Млечного Пути резко изменился по сравнению с тем, что было десять лет назад, и я думаю, что наше понимание этих слияний будет продолжать быстро меняться».
«Это открытие — что большая часть Млечного Пути присоединилась к нам только за последние несколько миллиардов лет — представляет собой серьезное изменение по сравнению с тем, что астрономы думали ранее. Многие распространенные модели и идеи о росте Млечного Пути предполагают, что недавнее лобовое столкновение с карликовой галактикой такой массы будет очень редким».
Вполне вероятно, что радиальное слияние в Деве принесло с собой семейство других небольших карликовых галактик и звездных скоплений, все из которых должны были присоединиться к Млечному Пути примерно в одно и то же время. Будущие исследования покажут, какие из этих меньших объектов, которые ранее считались связанными с древним GSE, на самом деле связаны с более молодым радиальным слиянием Девы.
Невероятное сотрудничество
Это открытие дополняет серию открытий Гайи, которые переписывают историю нашего космического дома. Космический телескоп обладает уникальными возможностями для изучения бесчисленных звезд на нашем небе и на сегодняшний день собрал беспрецедентный набор данных о положениях, расстояниях и движениях около 1,5 миллиардов звезд.
«Гея» — это высокопродуктивная миссия, которая меняет наш взгляд на космос», — говорит Тимо Прусти, научный сотрудник проекта «Гайя» в ЕКА. «Подобные результаты возможны только благодаря невероятной командной работе и сотрудничеству большого количества ученых и инженеров по всей Европе и за ее пределами».
«Это открытие расширяет наши знания о многих сложных событиях, которые сформировали Млечный Путь, и помогает нам лучше понять, как формируются галактики, особенно наша родная галактика».
Информация от: Европейским космическим агентством
