Вращательное движение молодых (синий) и старых (красный) звезд, подобных Солнцу (оранжевый). Изображение предоставлено: Фоновое изображение NASA/JPL-Caltech/R. Больно (SSC / Калифорнийский технологический институт)
Удивительное открытие об эволюции нашей галактики с использованием данных миссии Gaia показало, что на орбитах, подобных орбитам нашего Солнца, находится большое количество древних звезд. Они сформировали тонкий диск Млечного Пути менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, на несколько миллиардов лет раньше, чем считалось ранее.
Млечный Путь имеет большое гало, центральную выпуклость и перемычку, толстый и тонкий диск. Большинство звезд расположены в так называемом тонком диске нашего Млечного Пути и следуют упорядоченному вращению вокруг галактического центра. Звезды среднего возраста, такие как наше Солнце возрастом 4,6 миллиарда лет, принадлежат к тонкому диску, который, как принято считать, начал формироваться примерно 8–10 миллиардов лет назад.
Понимание того, как образовался Млечный Путь, является главной целью галактической археологии. Для этого необходимы подробные карты галактики, показывающие возраст, химический состав и движение звезд. Эти карты, известные как хроно-хемо-кинематические карты, помогают собрать воедино историю нашей галактики. Создание таких подробных карт является сложной задачей, поскольку требует больших наборов данных о звездах с точно известным возрастом.
Распространенный подход к решению этой задачи заключается в изучении очень бедных металлами, то есть старых звезд, чтобы получить представление о раннем Млечном Пути. Звезды с очень низким содержанием металлов считаются старыми, потому что они были одними из первых звезд, образовавшихся, когда Вселенная еще состояла в основном из водорода и гелия, до того, как многие из более тяжелых элементов были созданы и распространены последовательными поколениями звезд.
Используя набор данных миссии Gaia Европейского космического агентства (ЕКА), международная группа под руководством астрономов из Потсдамского института астрофизики Лейбница (AIP) исследовала звезды в солнечной среде, на расстоянии примерно 3200 световых лет вокруг Солнца. Они обнаружили удивительное количество очень старых звезд на орбитах тонкого диска; Возраст большинства из них превышает 10 миллиардов лет, а некоторым даже более 13 миллиардов лет.
Эти древние звезды демонстрируют широкий диапазон металлического состава: некоторые из них очень бедны металлами (как и ожидалось), в то время как другие содержат в два раза больше металлов, чем наше гораздо более молодое Солнце, что позволяет предположить, что быстрое обогащение металлами произошло на ранних этапах эволюции Млечного Пути.
«Эти древние звезды в диске позволяют предположить, что формирование тонкого диска нашего Млечного Пути началось гораздо раньше, чем считалось ранее, а именно около четырех-пяти миллиардов лет назад», — объясняет Самир Непал из AIP и первый автор исследования, которое было опубликованное издательством Astronomy and Astrophysicals, принято к публикации и доступно на сервере препринтов arXiv.
«Это исследование также показывает, что в нашей галактике в ранние эпохи шло интенсивное звездообразование, что привело к очень быстрому обогащению металлами во внутренних областях и формированию диска. Это открытие выравнивает график формирования диска Млечного Пути с графиком формирования галактик с высоким красным смещением, наблюдаемым космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST) и радиотелескопом с большой миллиметровой решеткой в Атакаме (ALMA).
«Это предполагает, что холодные диски могут формироваться и стабилизироваться на очень ранних этапах истории Вселенной, что дает новое понимание эволюции галактик».
«Наше исследование предполагает, что тонкий диск Млечного Пути, возможно, сформировался намного раньше, чем мы думали, и что его формирование тесно связано с ранним химическим обогащением самых внутренних областей нашей галактики», — объясняет Кристина Кьяппини. «Объединение данных из разных источников и применение передовых методов машинного обучения позволило нам увеличить количество звезд с высококачественными звездными параметрами, что стало решающим шагом, который привел нашу команду к этим новым открытиям».
Результаты стали возможными благодаря третьему выпуску данных миссии Gaia. Команда проанализировала звездные параметры более чем 800 000 звезд, используя новый метод машинного обучения, который объединяет информацию из разных типов данных для получения улучшенных звездных параметров с высокой точностью. Эти точные измерения включают гравитацию, температуру, содержание металлов, расстояния, кинематику и возраст звезд.
В будущем аналогичный метод машинного обучения будет использоваться для анализа миллионов спектров, собранных в рамках обзора 4MIDABLE-LR с помощью 4-метрового многообъектного спектроскопического телескопа (4MOST), который начнет работу в 2025 году.
Информация от: Потсдамским институтом астрофизики Лейбница.
