Астрономы обнаружили границу звездообразования в спиральном диске Млечного Пути, и она находится не так далеко от центра галактики, как можно было предположить. Диаметр нашей галактики составляет не менее 100 тысяч световых лет, но новые данные показывают, что процесс рождения звезд идет только в пределах радиуса 40 тысяч световых лет от ядра.
Как ученые пришли к такому выводу?
Ведущий автор исследования Карл Фитиени из университета Инсубрии в Италии объяснил, что вопрос о размерах звездообразующего диска Млечного Пути долгое время оставался открытым в галактической археологии. Он добавил, что, изучив изменение возраста звезд по диску, команда получила четкий количественный ответ.
Группа Фитиени сосредоточилась на 100 тысячах ярких звезд-гигантов, разбросанных по спиральному диску. Ученые получили спектральные данные с телескопов LAMOST в Китае и APOGEE в США, а также использовали информацию от миссии Gaia Европейского космического агентства. Результаты исследования опубликованы 13 апреля в журнале Astronomy & Astrophysics.
Эволюция галактики: от центра к окраинам
Лоран Эйер из женевского университета отметил, что миссия Gaia выполняет свои обещания, и сочетание ее данных с наземной спектроскопией и симуляциями позволяет расшифровать историю формирования галактики. Галактики растут изнутри наружу, и Млечный Путь не исключение: средний возраст звезд уменьшается с удалением от центра.
Исследователи выяснили, что средний возраст достигает минимума на расстоянии 40 тысяч световых лет от ядра. Для сравнения, наше Солнце находится в 26 тысячах световых лет от центра, то есть внутри зоны активного звездообразования. За этой границей звезды снова становятся старше, а самые древние встречаются как в центре, так и на самом краю диска, формируя распределение возрастов в форме буквы U.
Универсальная U-образная картина
Такая U-образная картина характерна не только для Млечного Пути: похожее распределение ранее находили и у других галактик. Компьютерные симуляции, проведенные командой Фитиени, помогли выяснить причину. Жуан Амаранте из шанхайского университета Цзяо Тун пояснил, что в астрофизике используют модели на суперкомпьютерах для выявления физических механизмов, стоящих за наблюдаемыми особенностями. Эти расчеты позволили показать, как звездная миграция формирует возрастной профиль диска и где именно кончается зона звездообразования.
Почему за границей все еще есть звезды?
Согласно симуляциям, на радиусе около 40 тысяч световых лет эффективность рождения звезд резко падает, что и обозначает край дискового региона. Возникает вопрос: откуда тогда берутся звезды дальше этой черты? Ключевую подсказку дает форма их орбит. Виктор Дебаттиста из университета Ланкашира отметил, что звезды во внешнем диске движутся по почти круговым орбитам, а значит, они сформировались именно в диске, а не были разбросаны на большие расстояния падающей карликовой галактикой. Столкновения с другими галактиками тут ни при чем.
Механизм «звездного серфинга»
Вероятный механизм — радиальная миграция. Подобно серферам, плывущим к берегу на волнах, звезды могут использовать волны плотности, создающие спиральные рукава, чтобы переместиться дальше от центра. Достичь самого края диска, на удалении 50 тысяч световых лет и более, звездам требуется много времени, поэтому на периферии мы и видим самые старые объекты.
Что останавливает рождение новых звезд?
Остается главная загадка: почему звездообразование замирает именно на 40 тысячах световых лет? Одно из предположений связано со структурой Млечного Пути. Возможно, центральная перемычка галактики, длина которой оценивается в 11–15 тысяч световых лет, заставляет газ скапливаться на определенном расстоянии от ядра. Либо виновником является изгиб спирального диска, возникший из-за гравитационного взаимодействия с другой карликовой галактикой, который нарушает процесс рождения звезд, обрезая его на 40 тысячах световых лет.
