За время своего существования наша галактика сталкивалась со множеством других. И космический телескоп ESA Gaia показывает, что последнее из этих столкновений произошло на миллиарды лет позже, чем мы думали.
Млечный Путь рос с течением времени, когда другие галактики приближались к нему, сталкивались с ним, разрывались на части и поглощались нашей галактикой. Каждое столкновение вызывало образование морщин, которые до сих пор пульсируют в различных семействах звезд, влияя на их движение и поведение в космосе.
Одна из целей Gaia — разгадать историю нашей галактики, изучая эти морщины, определяя положение и движение более 100 000 звезд, близких к нашей, — крошечная часть из примерно двух миллиардов источников, за которыми наблюдает миссия.
«Мы становимся морщинистее с возрастом, но наша работа показывает, что для Млечного Пути все наоборот. Это своего рода космическая кнопка Бенджамина [Бенджамин Баттон, герой экранизированного одноименного рассказа Фрэнсиса Скотта Фицджеральда], которая со временем становится менее морщинистой», — говорит Томас Донлон из Политехнического института Ренсселера и Университета Алабамы в Хантсвилле (США), ведущий автор нового исследования Gaia. «Глядя на то, как эти морщины рассеиваются со временем, мы можем проследить, когда Млечный Путь пережил свое последнее крупное столкновение — и оказалось, что это произошло на миллиарды лет позже, чем мы думали».
Эти галактические морщины были обнаружены Gaia только в 2018 году. Это исследование — первое, в котором точно определено время столкновения, в результате которого образовались морщины, путем сравнения наблюдений с космологическим моделированием.
Странные движения
В гало Млечного Пути находится большая группа звезд с необычными орбитами, многие из которых, как считается, были приняты в нашу галактику во время события, которое астрономы называют «последним крупным слиянием». Как следует из названия, это последний раз, когда наша галактика пережила значительное столкновение с другой галактикой — предположительно, массивной карликовой галактикой, которая наводнила Млечный Путь звездами, проходящими очень близко к центру нашей галактики.
Ученые датировали это слияние периодом между восемью и одиннадцатью миллиардами лет назад, когда Млечный Путь находился в зачаточном состоянии, и оно известно под названием Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Однако данные с Gaia, которые были опубликованы в рамках релиза данных № 3 телескопа в 2022 году, позволяют предположить, что необычное движение звезд могло произойти в результате другого слияния.
«Чтобы морщины звезд были такими четкими, как они выглядят в данных Gaia, они должны были присоединиться к нам менее трех миллиардов лет назад — по крайней мере на пять миллиардов лет позже, чем считалось ранее», — добавляет соавтор исследования Хайди Джо Ньюберг, также из Политехнического института Ренсселера. «Новые звездные складки образуются каждый раз, когда звезды проносятся взад-вперед через центр Млечного Пути. Если бы они присоединились к нам восемь миллиардов лет назад, то морщин было бы так много, что мы перестали бы видеть их как отдельные черты».
Результаты исследования позволяют предположить, что эти звезды возникли не в результате древнего слияния GSE, а в результате более позднего события, получившего название радиального слияния Девы, которое произошло менее трех миллиардов лет назад.
Переписывание истории
Существуют доказательства того, что слияние GSE произошло в далеком прошлом в истории Млечного Пути. Однако недавние работы поставили под сомнение, действительно ли для объяснения свойств Млечного Пути, каким мы его видим сегодня, необходимо массивное древнее слияние, и все ли звезды, первоначально ассоциировавшиеся с GSE, являются результатом одного и того же события слияния.
В 2020 году Томас возглавил исследование, в ходе которого были выявлены морщины из звезд в Млечном Пути, и сравнил их с симуляцией различных возможных слияний. «Мы можем увидеть, как форма и количество морщин меняются со временем, используя эти симуляции слияний. Это позволяет нам точно определить время, когда симуляция лучше всего соответствует тому, что мы видим в реальных данных Gaia о современном Млечном Пути — этот метод мы использовали и в этом новом исследовании», — говорит Томас. «Таким образом, мы выяснили, что морщины, скорее всего, были вызваны столкновением карликовой галактики с Млечным Путем около 2,7 миллиарда лет назад. Мы назвали это событие радиальным слиянием в Деве».
С тех пор Томас и его коллеги продолжили изучение этого слияния, постепенно уточняя идею о том, что многие из странно движущихся звезд и обломков во внутреннем гало Млечного Пути были доставлены в нашу галактику в результате гораздо более недавнего столкновения галактик, чем GSE. Они также уточнили, что звезды, первоначально ассоциировавшиеся с GSE, могли возникнуть в результате многочисленных слияний, в том числе и древних.
«В настоящее время история Млечного Пути постоянно переписывается, в немалой степени благодаря новым данным, полученным с помощью Gaia», — добавляет Томас. Наша картина прошлого Млечного Пути сильно изменилась по сравнению с тем, что было даже десять лет назад, и я думаю, что наше понимание этих слияний будет продолжать быстро меняться».
«Этот результат — что большая часть Млечного Пути присоединилась к нам только за последние несколько миллиардов лет — сильно отличается от того, что астрономы думали до сих пор. Согласно многим популярным моделям и представлениям о том, как растет Млечный Путь, недавнее лобовое столкновение с карликовой галактикой такой массы было бы очень редким явлением». Вполне вероятно, что радиальное слияние Девы принесло с собой семейство других небольших карликовых галактик и звездных скоплений, которые присоединились к Млечному Пути примерно в то же время. Будущие исследования покажут, какие из этих небольших объектов, которые ранее считались связанными с древней GSE, на самом деле связаны с более поздним радиальным слиянием Девы.
Это открытие присоединилось к потоку результатов, полученных с помощью Gaia, которые переписывают историю нашего космического дома. Космический телескоп обладает уникальными возможностями для изучения огромного количества звезд на нашем небе и на сегодняшний день собрал непревзойденный набор данных о положении, расстояниях и движении около 1,5 миллиарда звезд. «Gaia — это очень продуктивная миссия, которая меняет наше представление о космосе», — говорит Тимо Прусти, научный сотрудник проекта Gaia в ESA. «Такие результаты, как этот, стали возможны благодаря невероятной совместной работе и сотрудничеству огромного количества ученых и инженеров в Европе и за ее пределами».
«Эта находка улучшает наши знания о множестве сложных событий, сформировавших Млечный Путь, и помогает нам лучше понять, как образуются и формируются галактики — в частности, наша родная галактика».
