Телескоп «Хаббл» разгадал тайну ранних лет существования Млечного пути

Фото из открытых источников

В науке существует консенсус относительно того, что наша галактика, Млечный Путь, достигла своих нынешних размеров в результате слияния с более мелкими галактиками. Некоторые из этих слияний всё ещё происходят, включая «ближайшую» к нам галактику: карликовую галактику Большого Пса. К сожалению, история этих слияний долгое время оставалась малоизученной. Но новые данные, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл» НАСА, убедительно свидетельствуют о том, что карликовая галактика слилась с Млечным Путем на самых ранних этапах его эволюции.

Исследование проводилось астрономами из Болонской астрофизической обсерватории (OAS). К ним присоединились исследователи из Астрономического института Каптейна, Итальянского национального института астрофизики (INAF), Школы телекоммуникаций (Escola de Enxeñaría de Telecomunicación), Института астрофизики Канарских островов (IAC), Института астрофизических исследований Эдинбургского университета, Института космических телескопов (STScI), а также ряда университетов и обсерваторий. Результаты опубликованы в статье в журнале Nature Astronomy.

Сегодня диаметр Млечного Пути составляет около 200 000 световых лет, и он содержит примерно двести миллиардов звёзд. Однако со временем он разросся за счёт образования новых звёзд из облаков пыли и газа (преимущественно в спиральных рукавах) и слияний с другими галактиками. Слияния не только увеличивают звёздное население, но и запускают дополнительное звездообразование, сжимая газовые облака до состояния гравитационного коллапса. Самое недавнее слияние, между Млечным Путем и карликовой галактикой Стрельцом, началось более 6 миллиардов лет назад и продолжается до сих пор.

Благодаря масштабным астрономическим исследованиям, таким как миссия Gaia Европейского космического агентства, ученые многое узнали об истории нашей галактики. Однако чем дальше в прошлое заглядывают ученые, тем сложнее обнаружить характерные признаки слияний. Свидетельства самых ранних слияний, по сути, могли быть стерты за миллиарды лет. Телескоп «Хаббл» сыграл в этом важную роль, позволив команде изучить некоторые шаровые скопления Млечного пути, содержащие одни из старейших звезд в нашей галактике.

Эти древние звезды могут служить доказательством слияний, в ходе которых Млечный Путь собирал звезды из карликовых и более крупных галактик. «Наш дом — это галактика Млечный Путь, но мы не знаем, как был построен наш дом», — сказал ведущий автор исследования Давиде Массари из OAS. «В этой статье мы выяснили, откуда взялась первая значительная партия этих «кирпичей»: из карликовой галактики, которую мы называем LKH».

Исследователи выяснили, что около 10 миллиардов лет назад галактика Млечный Путь поглотила карликовую галактику Гайя-Сосиски-Энцелад, при этом между ними произошли более мелкие слияния. Это древнее слияние значительно повлияло на структуру звездного диска Млечного Пути. Чтобы заглянуть еще дальше в прошлое, команда проанализировала данные телескопа Хаббл из 39 шаровых скоплений, расположенных в 20 000 световых годах от центра Млечного Пути, где, вероятно, сохранились свидетельства самых древних слияний.

Используя точные наблюдения телескопа «Хаббл», команда определила точный возраст каждого скопления и содержание тяжелых элементов (металличность). На основе этих данных они выявили третью популяцию шаровых скоплений во внутренних областях нашей галактики, которые старше группы, образовавшейся в результате слияния галактик Гайя-Сосиски-Энцелад, но моложе тех, что сформировались в Млечном Пути. Соответственно, эти скопления образовались в результате отдельного, более раннего слияния, в котором Млечный Путь поглотил карликовую галактику массой 500 солнечных масс — значительную массу для нашей галактики в то время.

Эту карликовую галактику назвали Низкоэнергетическим Кракеном-Гераклом (LKH) в честь трех более ранних научных работ, в которых предполагалось, что слияние произошло на ранних этапах истории нашей галактики. 

«Благодаря высокому разрешению и глубине изображения, полученного телескопом «Хаббл», мы смогли измерить возраст и содержание металлов в этих скоплениях с беспрецедентной точностью. В сочетании с измерениями, полученными с помощью телескопа «Гайя», это позволило выделить популяцию шаровых скоплений, отличающихся от остальных. Это скопления, которые образовались в галактике LKH, и они рассказывают нам, когда эта галактика была поглощена нашей и какой массы она имела», - сказала соавтор исследования Кьяра Зербинати.

Эти последние наблюдения фактически расширяют наши знания об истории слияния галактик в Млечном пути до 11,8 миллиардов лет назад, всего через 2 миллиарда лет после Большого взрыва. Такое крупное и раннее слияние в истории нашей галактики имеет глубокие последствия для эволюции Млечного пути. «В некоторых предыдущих исследованиях утверждалось, что самые ранние этапы эволюции нашей галактики определялись звездами, родившимися только в нашей галактике», — сказал Массари. «Здесь мы показали, что необходимо учитывать и звезды, родившиеся во внешних галактиках».

Команда планирует продолжить изучение шаровых скоплений в Млечном пути в надежде охарактеризовать все масштабные слияния, которые пережила наша галактика. «Хаббл наблюдает шаровые скопления, которые никогда ранее не изучались, и это поможет нам охарактеризовать события слияния, произошедшие в далеком прошлом в истории галактики Млечный Путь», — сказал соавтор Фернандо Агуадо-Агелет из Университета Виго и Университета Ла-Лагуны в Испании.