Результаты метода суперпозиции орбит. На левых панелях показана плотность звезд на орбитах постоянного веса. На средних панелях показана плотность звезд, восстановленная с использованием наложения взвешенных орбит, причем веса рассчитаны как среднее значение по 10 реализациям наложения орбит. Крайние правые панели иллюстрируют относительные остатки между реконструкцией наложения орбиты и приближением, основанным на гравитационном потенциале. Фото предоставлено: arXiv (2024 г.). DOI: 10.48550/arxiv.2411.15062.
Изучая космический танец звезд, группа исследователей из Потсдамского института астрофизики Лейбница (AIP) расшифровала сложную структуру нашего Млечного Пути. Предполагая, что каждая наблюдаемая звезда представляет собой большую популяцию звезд с одинаковой орбитой, они реконструировали свойства этих «скрытых» звезд и заполнили пробелы в галактическом диске, хранящем тайны прошлого, настоящего и будущего нашей галактики.
Наше понимание галактики улучшалось с каждым скачком количества звезд. От ранних наблюдений до все более совершенных космических и наземных телескопов, каждая веха раскрывала новые слои сложной структуры и движения галактики. Хотя количество исследований звезд продолжает увеличиваться, наше представление о Млечном Пути остается строго ограниченным, поскольку подавляющее большинство звезд, которые мы можем изучать, сосредоточены вокруг Солнца.
Это несоответствие во многом связано с фундаментальным ограничением наших наблюдений, обусловленным нашим положением в центральной плоскости диска Млечного Пути. Наше местоположение ограничивает объем потенциально наблюдаемых звезд в зависимости от того, насколько яркими они кажутся, на что дополнительно влияют пыль и газ, которые могут блокировать или затемнять их свет, что называется средним межзвездным поглощением.
Исследователи из Потсдамского института астрофизики Лейбница (AIP) в сотрудничестве с Венским университетом и Парижской обсерваторией разработали инновационный метод, позволяющий заполнить пробелы в нашем понимании структуры Млечного Пути. Они показали, что вместо того, чтобы полагаться исключительно на наблюдения отдельных звезд, для представления структуры и динамики галактики можно использовать целые орбиты реальных звезд.
Поскольку звезды движутся вокруг галактического центра, они служат инструментом для картирования областей галактики, находящихся за пределами прямой досягаемости наших телескопов, включая области по другую сторону Млечного Пути. Используя модель распределения массы Млечного Пути и наблюдаемые положения и скорости звезд, они не только рассчитали орбиты звезд, но, что более важно, измерили, какая масса должна быть связана с каждой орбитой.
Используя новую технику, примененную к большой выборке звезд со спектроскопическими параметрами из обзора APOGEE, входящего в состав Слоановского цифрового обзора неба, исследователи нанесли на карту звездную кинематику по всему Млечному Пути. Впервые они выявили сложное движение звезд в области перемычки, не столкнувшись с неопределенностями в измерениях расстояний.
Реконструируя звездные орбиты с использованием реальных звезд Млечного Пути и точных параметров, команда количественно оценила взвешенное по массе химическое содержание и возрастную структуру галактики. Этот подход позволяет обойти проблемы, связанные с плотными внутренними областями и вымиранием межзвездной среды, и обеспечивает комплексное представление о звездном населении, включая ранее ненаблюдаемые области на дальней стороне Млечного Пути.
Исследование было опубликовано в виде серии из трёх статей на сервере препринтов arXiv.
Сергей Хоперсков, ученый АИП и первый автор исследований, объясняет: «Мы можем посмотреть на этот подход с другой точки зрения. Представьте себе, что на каждую наблюдаемую нами звезду приходится большой выбор звезд, которые вращаются по одной и той же орбите, но были пропущены из обзора по разным причинам. Мы восстанавливаем положения, скорости и звездные параметры этих невидимых звезд и восполняем недостающие части структуры галактики.
Новые данные убедительно свидетельствуют о том, что Млечный Путь формировался в две отдельные фазы, что проявляется в разных отношениях между возрастом и химическим составом. Внутренний диск, расположенный в пределах радиуса Солнца, сформировался относительно быстро на ранних стадиях эволюции галактики. Примерно 6–7 миллиардов лет назад внешний диск начал собираться, быстро расширяя радиальную протяженность Млечного Пути и формируя его нынешнюю структуру.
Информация от: Потсдамским институтом астрофизики Лейбница.
