Следы изначального диска Млечного Пути показывают древность нашей Галактики

Фото из открытых источников

Группа астрономов утверждает, что популяция звезд возрастом более 13 миллиардов лет представляет собой изначальный диск, из которого образовался Млечный Путь. Изучая движения этой популяции, авторы реконструировали то, что, по их мнению, является формой прото-Млечного Пути, который, по их словам, является относительно необычной отправной точкой для галактик, подобных нашей. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Наша галактика Млечный Путь не гигантская, но она намного больше средней галактики в нашей части Вселенной, статус, которого она достигла, поглощая меньшие скопления звезд. Картографирование космическим телескопом Gaia местоположений и движений миллионов звезд позволило астрономам обнаружить скопления звезд, которые когда-то были частью этих поглощенных галактик, даже если они давно отделены от своих компаньонов.

Как бы это ни было впечатляюще, конечным шагом в понимании развития нашей галактики является определение изначальной структуры диска, которую развил Млечный Путь до всех этих последующих событий. Это сложная задача, поскольку все самые массивные и, следовательно, самые яркие звезды того времени давно выгорели. Более того, более мелкие звезды, которые выжили, были бы хорошо перемешаны.

Тем не менее, команда под руководством доктора Маошэна Сяна из Китайской академии наук считает, что им это удалось, отслеживая старейшие звезды галактики и выявляя различия между теми, которым более 13 миллиардов лет, и относительно молодыми, родившимися после 12,5 миллиардов лет назад. Они назвали диск, содержащий звезды возрастом 13+ миллиардов лет, PanGu.

Астрономы пытаются определить, когда появились первые звезды, но, вероятно, это произошло в течение 400 миллионов лет после Большого взрыва, то есть около 13,4 миллиарда лет назад. Однако эти ранние звезды не обязательно были частью хорошо структурированных галактик, а были просто точками света в относительно аморфном газе. Первоначальная структура Млечного Пути, как полагают, возникла 12,5 миллиарда лет назад.

Сян и коллеги оспаривают это. Они утверждают, что у Паньгу были звезды с общей массой около 3,7 миллиарда масс Солнца, которые производились с относительно постоянной скоростью в течение нескольких сотен миллионов лет. Из них 2,2 миллиарда солнечных масс сохранились, остальные взорвались во взрывах сверхновых, а 2 миллиарда все еще находятся в диске. Это составляет всего 0,2 процента от текущей массы Млечного Пути, но намного больше, чем у карликовых галактик, таких как карликовая галактика в Стрельце. 

Команда пришла к выводу, что Млечный Путь достиг пика звездообразования около 11 миллиардов лет назад, когда он производил новые звезды с общей массой 11 Солнц каждый год. Это довольно необычный путь для галактик, которые в конечном итоге становятся похожими на нашу, говорят они.

Предыдущие исследования развития галактик показали заметное изменение около 8 миллиардов лет назад. Звезды, образовавшиеся до этого времени, имеют совершенно иную химию и траектории, чем те, которые образовались позднее. Разбить эти ранние звезды на более мелкие подгруппы было сложнее. Если Сян и коллеги правы, большинство этих ранних звезд образовались во время пика, который они определили 11 миллиардов лет назад.

Движение звезд-компонентов предполагает, что изначальный диск не был таким уж дискообразным, изначально он был почти такой же высоты, как и ширины. Однако со временем он сплющился примерно до 10-й части своей первоначальной высоты, при этом почти не изменившись по длине и ширине.

Моделирование показывает, что раннее развитие галактик происходит посредством сильных слияний, которые нарушают формирование хорошо структурированных дисков, но, похоже, это не относится к Млечному Пути. Аналогично, попытки проследить формирование спиральных галактик, подобных нашей, показывают, что менее одной шестой части следовали по схожему пути, а остальные претерпели более серьезные нарушения.

Солнце не сформировалось еще долгое время после того, как прошли эти ранние события. Мы не знаем, каким образом они могли оставить след в галактике, который привел бы к иным результатам для нас и нашей звезды по сравнению с формированием в галактике с более бурной историей. Тем не менее, это тема, которая в настоящее время не очень хорошо изучена. 

PanGu — это вдвойне подходящее имя. По отдельности иероглиф Pan означает диск, а Gu — старый. Между тем, PanGu был богом в китайской мифологии, ответственным за разделение неба и земли.