Гея: последнее крупное столкновение Млечного Пути произошло на удивление недавно

Визуализация «морщинистой» звезды вокруг Млечного Пути. Автор: Halo stars: ESA/Gaia/DPAC, T Donlon et al. 2024; Background Milky Way and Magellanic Clouds: Stefan Payne-Wardenaar

Наша галактика за свою жизнь сталкивалась со многими другими. Космический телескоп ЕКА «Гайя» теперь показывает, что последняя из этих катастроф произошла на миллиарды лет позже, чем мы думали.

Млечный Путь со временем увеличился по мере того, как другие галактики приближались, сталкивались с нашей галактикой, разрывались на части и поглощались ею. Каждое столкновение вызывало появление морщин, которые до сих пор пробегают по различным семействам звезд, влияя на то, как они движутся и ведут себя в космосе.

Одна из целей Гайи — разгадать историю нашей галактики, изучая эти морщины. Она делает это, определяя положения и движения более 100 000 звезд рядом с нашей, что составляет лишь небольшую часть из примерно 2 миллиардов источников, которые она наблюдает.

«С возрастом мы становимся более морщинистыми, но наша работа показывает, что для Млечного Пути верно обратное. Это своего рода космический Бенджамин Баттон, который со временем становится менее морщинистым», — говорит Томас Донлон из Политехнического института Ренсселера и Университета Алабамы в Хантсвилл, США, и ведущий автор нового исследования Гайи , опубликованного в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».

«Глядя на то, как эти морщины со временем исчезают, мы можем проследить, когда Млечный Путь пережил свое последнее большое крушение — и оказывается, что это произошло на миллиарды лет позже, чем мы думали».

Эти галактические морщины были обнаружены Гайей только в 2018 году. Это исследование является первым, которое точно определило время столкновения, вызвавшего образование морщин, путем сравнения наблюдений с космологическими симуляциями.

Странные движения

Гало Млечного Пути содержит большую группу звезд с необычными орбитами, многие из которых, как полагают, были приняты в нашу галактику во время события, которое астрономы называют «последним крупным слиянием». Как следует из названия, это последний раз, когда наша галактика испытала 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 8–11 миллиардами лет назад, когда Млечный Путь находился в зачаточном состоянии и был известен как Гея-Колбаса-Энцелад (GSE). Но данные Гайи, опубликованные в рамках третьего выпуска данных телескопа в 2022 году, теперь предполагают, что еще одно слияние могло привести к появлению необычно движущихся звезд.

«Чтобы морщины звезд были такими четкими, как они появляются в данных Гайи, они должны были присоединиться к нам менее 3 миллиардов лет назад — по крайней мере, на 5 миллиардов лет позже, чем считалось ранее», — добавляет соавтор Хайди Джо Ньюберг, также Политехнического института Ренсселера.

«Новые морщины звезд образуются каждый раз, когда звезды движутся взад и вперед через центр Млечного Пути. Если бы они присоединились к нам 8 миллиардов лет назад, рядом друг с другом было бы так много морщин, что мы бы их больше не видели». их как отдельные функции».

Открытие предполагает, что эти звезды возникли не в результате древнего слияния GSE, а в результате более недавнего события, получившего название Радиальное слияние Девы, которое произошло менее 3 миллиардов лет назад.

Rewriting history

Есть свидетельства того, что слияние GSE произошло еще в истории Млечного Пути. Однако недавняя работа поставила под сомнение, действительно ли необходимо масштабное древнее слияние, чтобы объяснить свойства Млечного Пути, каким мы видим его сегодня, и все ли звезды, первоначально связанные с GSE, произошли от одного и того же события слияния.

В 2020 году Томас возглавил исследование, которое выявило морщины звезд в Млечном Пути и сравнило их с моделированием различных возможных слияний.

«Мы можем увидеть, как формы и количество морщин меняются со временем, используя эти моделируемые слияния. Это позволяет нам определить точное время, когда симуляция лучше всего соответствует тому, что мы видим в реальных данных Gaia о Млечном Пути сегодня — метод, который мы использовали в этом новое исследование», — говорит Томас.

«Сделав это, мы обнаружили, что морщины, вероятно, были вызваны столкновением карликовой галактики с Млечным Путем около 2,7 миллиардов лет назад. Мы назвали это событие Радиальным слиянием Девы».

С тех пор Томас и его коллеги продолжили исследование этого слияния, постепенно уточняя идею о том, что многие из странно движущихся звезд и обломков внутреннего гало Млечного Пути были доставлены в нашу галактику в результате гораздо более недавнего столкновения галактик, чем GSE. Они также пояснили, что звезды, первоначально связанные с GSE, могли возникнуть в результате множественных слияний, некоторые из которых были древними.

«В настоящее время история Млечного Пути постоянно переписывается, в немалой степени благодаря новым данным от Гайи», — добавляет Томас. «Наша картина прошлого Млечного Пути резко изменилась по сравнению с десятилетней давностью, и я думаю, что наше понимание этих слияний будет продолжать быстро меняться.

«Этот результат — то, что большая часть Млечного Пути присоединилась к нам только в течение последних нескольких миллиардов лет — представляет собой большое изменение по сравнению с тем, что астрономы думали до сих пор. Многие популярные модели и идеи о том, как растет Млечный Путь, предполагают, что недавняя голова — Столкновения с карликовой галактикой такой массы будут очень редкими».

Вполне вероятно, что Радиальное Слияние Девы привело с собой семейство других небольших карликовых галактик и звездных скоплений, которые все должны были присоединиться к Млечному Пути примерно в одно и то же время. Будущие исследования покажут, какие из этих более мелких объектов, которые ранее считались связанными с древним GSE, на самом деле связаны с более поздним радиальным слиянием Девы.

Невероятное сотрудничество

Это открытие присоединяется к потоку результатов Гайи, которые переписывают историю нашего космического дома. Космический телескоп имеет уникальную возможность исследовать множество звезд на нашем небе и на сегодняшний день собрал непревзойденный набор данных о положениях, расстояниях и движении около 1,5 миллиардов звезд.

«Гея» — это чрезвычайно продуктивная миссия, которая меняет наше представление о космосе», — говорит Тимо Прусти, научный сотрудник проекта «Гайя» в ЕКА. «Подобные результаты стали возможными благодаря невероятной командной работе и сотрудничеству огромного количества ученых и инженеров по всей Европе и за ее пределами».

«Это открытие улучшает наши знания о многих сложных событиях, которые сформировали Млечный Путь, помогая нам лучше понять, как формируются и формируются галактики, в частности наша родная галактика».

Больше информации: Thomas Donlon et al, The debris of the 'last major merger' is dynamically young, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1264

Источник: European Space Agency