Необычное скопление звезд может представлять собой остатки карликовой галактики, которую Млечный Путь поглотил около 10 миллиардов лет назад. Астрономы назвали древнюю галактику Локи, в честь скандинавского бога хитрости и коварства. Это открытие может изменить современное понимание того, как Млечный Путь эволюционировал в далеком прошлом.
Огромный Млечный Путь простирается примерно на 100 000 световых лет и содержит, по данным NASA, от 100 до 400 миллиардов звезд. Световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год, что составляет 5,88 триллиона миль (9,46 триллиона километров).
Наша родная галактика не всегда была таким космическим гигантом. Она росла с течением времени, начиная примерно 12 миллиардов лет назад, путем слияния с множеством карликовых галактик. Однако первоначальные размеры и масса Млечного Пути остаются открытым вопросом, что побуждает ученых искать свидетельства о поглощенных им галактиках, чтобы определить его историю и эволюцию.
Чтобы идентифицировать эти недостающие фрагменты головоломки, астрономы теперь сосредоточились на скоплении звезд с недостатком металлов, обнаруженном необычно близко к галактическому диску, согласно исследованию, опубликованному в мае в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Астрономов интересуют эти звезды вблизи диска — массивной вращающейся области, похожей на блин, содержащей большую часть звезд Млечного Пути, — потому что первые звезды во Вселенной состояли из водорода и гелия, которые синтезировали более тяжелые элементы в своих ядрах, прежде чем взорваться и высвободить тяжелые элементы, обогатившие последующие поколения звезд.
Звезды с низким содержанием металлов часто ассоциируются с древними карликовыми галактиками, которые Млечный Путь мог поглощать с течением времени, чтобы вырасти до своего нынешнего массивного состояния, и остатки этих космических трапез могут быть скрыты глубоко внутри галактики.
Бедный металлами состав таких древних звезд вблизи галактического диска предполагает, что Млечный Путь когда-то совершил довольно обильную трапезу из другой галактики в начале своей истории, и это может представлять собой критический, ранее упущенный из виду строительный блок нашей галактики.
Астрономы подобны детективам Вселенной, ищущим в космосе ключи к разгадке ее происхождения, и звезды с очень низким содержанием металлов (VMP) являются мощным инструментом в этом поиске, — сказала доктор Кара Баттерсби, доцент кафедры физики Коннектикутского университета, не принимавшая участия в исследовании.
«Звезды VMP существуют уже миллиарды лет, храня в себе ключи к формированию самых ранних поколений звезд Вселенной», — написала Баттерсби в электронном письме. Изучение состава и движения звезд с низким содержанием металлов может раскрыть детали условий и динамики ранней Вселенной, добавила она.
Поиск звезд с низким содержанием металлов в Млечном Пути в основном был сосредоточен на обширном диапазоне старых звезд в звездном гало галактики, названном так потому, что это большое круглое диффузное облако, окружающее галактический диск.
Некоторые астрономы полагают, что свидетельства более древних слияний можно найти глубже внутри Млечного Пути, например, в его диске.
Обилие молодых, богатых металлами звезд, а также множество пыли, скопившейся в галактическом диске, затрудняют обнаружение там звезд с низким содержанием металлов, — сказал ведущий автор исследования доктор Федерико Сестито, постдокторант Центра астрофизических исследований Университета Хартфордшира в Англии.
Сестито и его коллеги идентифицировали 20 звезд с низким содержанием металлов на удивление близко к диску, используя наблюдения телескопа Gaia Европейского космического агентства. Космическая обсерватория нанесла на карту движения и состав 2 миллиардов звезд по всему Млечному Пути в период с июля 2014 года по январь 2025 года. Затем Сестито и его команда использовали спектрограф высокого разрешения на телескопе Канада-Франция-Гавайи недалеко от вершины Мауна-Кеа, Гавайи, для наблюдения за звездами.
Точный возраст звезд определить трудно, но их химический состав позволяет предположить, что они старше 10 миллиардов лет, говорит Сестито, и все они находятся примерно в 7000 световых лет от нашей Солнечной системы. Согласно исследованию, звезды также имеют схожий химический состав, что позволяет предположить, что все они произошли из одной и той же бедной металлами карликовой галактики.
Одиннадцать звезд находились на прямой орбите, то есть двигались в том же направлении, что и галактический диск, в то время как девять находились на ретроградной орбите, то есть двигались в противоположном направлении — возможно, это остатки карликовой галактики, поглощенной Млечным Путем всего через несколько миллиардов лет после Большого взрыва, создавшего Вселенную около 13,8 миллиардов лет назад.
Авторы исследования полагают, что аккрецированные, или «захваченные», звезды просто остались частью нашей галактики, получив «толчки» и оказавшись на разных орбитальных траекториях, сказала Баттерсби.
«Если сценарий Локи верен, то система, слившаяся с нашей галактикой, может поместить свои звезды как на прямые, так и на противоположные орбиты», — написал Сестито в электронном письме. «Это возможно только в том случае, если событие слияния произошло, когда наш Млечный Путь был еще молод/меньше, а его гравитационный потенциал был слабее, чем сегодня. Космологические симуляции предполагают, что это могло произойти не позднее чем через 3 или 4 миллиарда лет после Большого взрыва».
Доктор Ханс-Вальтер Рикс, директор отдела галактик и космологии Института астрономии Макса Планка в Германии, сказал, что самое впечатляющее в исследовании — это «то, как они используют детальное содержание химических элементов в качестве отпечатка пальца для идентификации общего происхождения этих звезд в ныне разорванной галактике-спутнике, даже несмотря на то, что некоторые звезды движутся в правильном направлении, а некоторые — в неправильном». Рикс не участвовал в исследовании.
Сестито вдохновился назвать древнюю карликовую галактику Локи, потому что намерения бога-трикстера в мифологических историях трудно расшифровать, сказал он.
«Точно так же наши аккрецированные звезды доставили нам немало хлопот в понимании их происхождения», — сказал Сестито. «Сначала было нелегко примирить тот факт, что аккрецированная система может рассеивать свои звезды как на прямых, так и на противоположных орбитах».
Другим объяснением появления звезд может быть то, что они возникли в результате более чем одного события слияния с Млечным Путем, сказал он.
Но идея о том, что звезды одной галактики были включены в состав Млечного Пути, интригует и заслуживает дальнейшего изучения, сказала Баттерсби.
Млечный Путь вырос за счет галактического каннибализма, то есть когда большая галактика поедает маленькую галактику и использует огромную гравитационную силу, чтобы поглотить ее звезды и газ. Оставшиеся обрывки таких трапез позволяют астрономам восстановить «историю питания» галактики, — сказал доктор Александр Цзи, доцент кафедры астрономии и астрофизики Чикагского университета. Он не участвовал в новом исследовании.
«Постоянно происходит множество небольших слияний, но действительно крупные трапезы могут изменить историю роста Млечного Пути», — написал Цзи в электронном письме.
Одно из таких преобразующих событий произошло, когда Млечный Путь слился с галактикой Gaia-Сосиска-Энцелад от 8 до 10 миллиардов лет назад.
«Мы считаем, что это помогло «перезагрузить» Млечный Путь, переведя его из ранней турбулентной фазы в более стабильный растущий диск, каким он является сегодня», — сказал Цзи.
Новое исследование предполагает, что слияние Млечного Пути с галактикой Локи было почти такого же масштаба, как событие Gaia-Сосиска-Энцелад. Но доказательства в значительной степени скрыты, потому что остатки Локи трудно найти вблизи диска Млечного Пути, добавил Цзи.
«Если это реально, это будет указывать на то, что мы упускаем важную часть истории формирования нашего Млечного Пути, и нам, возможно, придется пересмотреть нашу текущую картину, чтобы увидеть влияние такого события», — сказал Цзи.
Цзи сомневается, что Локи является ранее неизвестной галактикой, учитывая, что возможные открытия событий слияния часто оказываются расширениями известных систем, но он отметил, что авторы исследования включили соответствующие оговорки в свою работу.
«Это интересная новая возможность, которую стоит изучить, и я ожидаю, что найдутся люди, которые попытаются проверить, реален ли Локи, используя более крупные наборы данных», — сказал Цзи.
Подпишитесь на научную рассылку CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную с новостями об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом.
Для получения дополнительных новостей и информационных бюллетеней CNN создайте учетную запись на CNN.com