За час свого існування наша галактика стикалася з безліччю інших. І космічний телескоп ESA Gaia показує, що останнє з цих зіткнень відбулося на мільярди років пізніше, ніж ми думали.
Чумацький Шлях ріс із плином часу, коли інші галактики наближалися до нього, стикалися з ним, розривалися на частини і поглиналися нашою галактикою. Кожне зіткнення спричиняло утворення зморшок, які досі пульсують у різних сімействах зірок, впливаючи на їхній рух і поведінку в космосі.
Одна з цілей Gaia — розгадати історію нашої галактики, вивчаючи ці зморшки, визначаючи положення і рух понад 100 000 зірок, близьких до нашої, — крихітна частина з приблизно двох мільярдів джерел, за якими спостерігає місія.
«Ми стаємо зморшкуватішими з віком, але наша робота показує, що для Чумацького Шляху все навпаки. Це свого роду космічна кнопка Бенджаміна [Бенджамін Баттон, герой екранізованого однойменного оповідання Френсіса Скотта Фіцджеральда], яка з часом стає менш зморшкуватою», — каже Томас Донлон із Політехнічного інституту Ренсселера та Університету Алабами в Гантсвіллі (США), провідний автор нового дослідження Gaia. «Дивлячись на те, як ці зморшки розсіюються з часом, ми можемо простежити, коли Чумацький Шлях пережив своє останнє велике зіткнення — і виявилося, що це сталося на мільярди років пізніше, ніж ми думали».
Ці галактичні зморшки були виявлені Gaia тільки в 2018 році. Це дослідження — перше, в якому точно визначено час зіткнення, внаслідок якого утворилися зморшки, шляхом порівняння спостережень із космологічним моделюванням.
Дивні рухи
У гало Чумацького Шляху міститься велика група зірок з незвичайними орбітами, багато з яких, як вважається, були прийняті в нашу галактику під час події, яку астрономи називають «останнім великим злиттям». Як випливає з назви, це останній раз, коли наша галактика пережила значне зіткнення з іншою галактикою — імовірно, масивною карликовою галактикою, яка наповнила Чумацький Шлях зірками, що проходять дуже близько до центру нашої галактики.
Вчені датували це злиття періодом між вісьмома і одинадцятьма мільярдами років тому, коли Чумацький Шлях перебував у зародковому стані, і воно відоме під назвою Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Однак дані з Gaia, які опублікували в межах релізу даних № 3 телескопа 2022 року, дають змогу припустити, що незвичайний рух зірок міг статися внаслідок іншого злиття.
«Щоб зморшки зірок були такими чіткими, як вони виглядають у даних Gaia, вони мали б приєднатися до нас менше ніж три мільярди років тому — принаймні на п'ять мільярдів років пізніше, ніж вважали раніше», — додає співавторка дослідження Гайді Джо Ньюберг, також із Політехнічного інституту Ренсселера. «Нові зоряні складки утворюються щоразу, коли зірки проносяться взад-вперед через центр Чумацького Шляху. Якби вони приєдналися до нас вісім мільярдів років тому, то зморшок було б так багато, що ми перестали б бачити їх як окремі риси».
Результати дослідження дають змогу припустити, що ці зірки виникли не внаслідок стародавнього злиття GSE, а внаслідок пізнішої події, яка отримала назву радіального злиття Діви, що відбулося менш ніж три мільярди років тому.
Переписування історії
Існують докази того, що злиття GSE відбулося в далекому минулому в історії Чумацького Шляху. Однак нещодавні роботи поставили під сумнів, чи справді для пояснення властивостей Чумацького Шляху, яким ми його бачимо сьогодні, потрібен масивний стародавній злиття, і чи всі зірки, які спочатку асоціювалися з GSE, є результатом однієї й тієї самої події злиття.
У 2020 році Томас очолив дослідження, під час якого було виявлено зморшки із зірок у Чумацькому Шляху, і порівняв їх із симуляцією різних можливих злиттів. «Ми можемо побачити, як форма і кількість зморшок змінюються з часом, використовуючи ці симуляції злиттів. Це дає нам змогу точно визначити час, коли симуляція найкраще відповідає тому, що ми бачимо в реальних даних Gaia про сучасний Чумацький Шлях — цей метод ми використали і в цьому новому дослідженні», — каже Томас.
«Таким чином, ми з'ясували, що зморшки, швидше за все, були викликані зіткненням карликової галактики з Чумацьким Шляхом близько 2,7 мільярда років тому. Ми назвали цю подію радіальним злиттям у Діві».
Відтоді Томас і його колеги продовжили вивчення цього злиття, поступово уточнюючи ідею про те, що багато хто з дивовижно рухомих зірок і уламків у внутрішньому гало Чумацького Шляху був доставлений до нашої галактики внаслідок набагато недавнішого зіткнення галактик, ніж GSE. Вони також уточнили, що зірки, які спочатку асоціювалися з GSE, могли виникнути в результаті численних злиттів, зокрема й давніх.
«Наразі історія Чумацького Шляху постійно переписується, значною мірою завдяки новим даним, отриманим за допомогою Gaia», — додає Томас. Наша картина минулого Чумацького Шляху сильно змінилася порівняно з тим, що було навіть десять років тому, і я думаю, що наше розуміння цих злиттів і далі швидко змінюватиметься».
«Цей результат — що більша частина Чумацького Шляху приєдналася до нас тільки за останні кілька мільярдів років — сильно відрізняється від того, що астрономи думали досі. Згідно з багатьма популярними моделями та уявленнями про те, як росте Чумацький Шлях, недавнє лобове зіткнення з карликовою галактикою такої маси було б дуже рідкісним явищем». Цілком імовірно, що радіальне злиття Діви принесло з собою сімейство інших невеликих карликових галактик і зоряних скупчень, які приєдналися до Чумацького Шляху приблизно в той самий час. Майбутні дослідження покажуть, які з цих невеликих об'єктів, що їх раніше вважали пов'язаними зі стародавньою GSE, насправді пов'язані з пізнішим радіальним злиттям Діви.
Це відкриття приєдналося до потоку результатів, отриманих за допомогою Gaia, які переписують історію нашого космічного дому. Космічний телескоп володіє унікальними можливостями для вивчення величезної кількості зірок на нашому небі і на сьогоднішній день зібрав неперевершений набір даних про становище, відстані і рух близько 1,5 мільярда зірок. «Gaia — це дуже продуктивна місія, яка змінює наше уявлення про космос», — каже Тімо Прусті, науковий співробітник проєкту Gaia в ESA. «Такі результати, як цей, стали можливими завдяки неймовірній спільній роботі та співпраці величезної кількості вчених та інженерів у Європі та за її межами».
«Ця знахідка покращує наші знання про безліч складних подій, що сформували Чумацький Шлях, і допомагає нам краще зрозуміти, як утворюються і формуються галактики — зокрема, наша рідна галактика».
