Раскрытие неизведанного Млечного Пути: завершение галактической звездной карты

Результаты применения метода суперпозиции орбит. На левой панели отображена звездная плотность орбит с постоянными весами. На средних панелях показана звездная плотность, восстановленная с использованием взвешенной суперпозиции орбит, где веса рассчитываются как среднее значение для 10 реализаций суперпозиции орбит. Крайние правые панели иллюстрируют относительные различия между восстановлением суперпозиции орбит и приближением, основанным на гравитационном потенциале. Автор: arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2411.15062

Наше понимание галактики расширяется с каждым увеличением количества звезд. Начиная с ранних наблюдений и заканчивая все более совершенными космическими и наземными телескопами, каждая веха открывала новые аспекты сложной структуры и движения галактики. В то время как объем исследований звезд продолжает увеличиваться, наше представление о Млечном Пути остается сильно затемненным, поскольку подавляющее большинство звезд, которые мы можем изучать, сосредоточены вокруг Солнца.

Это расхождение в значительной степени связано с фундаментальным ограничением наших наблюдений, обусловленным нашим положением в центральной плоскости диска Млечного Пути. Наше местоположение ограничивает количество потенциально наблюдаемых звезд, в зависимости от того, насколько яркими они кажутся, на что еще больше влияют пыль и газ, которые могут блокировать или приглушать их свет, называемый угасанием в межзвездной среде.

Исследователи из Института астрофизики имени Лейбница в Потсдаме (AIP) в сотрудничестве с Венским университетом и Парижской обсерваторией разработали инновационный метод, позволяющий заполнить пробелы в нашем понимании структуры Млечного Пути. Они показали, что вместо того, чтобы полагаться исключительно на наблюдения за отдельными звездами, можно использовать целые орбиты реальных звезд для представления структуры и динамики галактики.

Поскольку звезды движутся вокруг центра галактики, они служат инструментом для картографирования областей галактики, которые находятся вне прямой досягаемости наших телескопов, включая области по другую сторону Млечного Пути. Используя модель распределения массы Млечного Пути и наблюдаемые положения и скорости звезд, они не только рассчитали орбиты звезд, но, что более важно, измерили, какая масса должна быть связана с каждой орбитой.

Используя новую методику, примененную к большой выборке звезд со спектроскопическими параметрами из программы APOGEE Survey, которая является частью Sloan Digital Sky Survey, исследователи нанесли на карту кинематику звезд по всему Млечному Пути. Впервые они выявили сложное движение звезд в области bar, не сталкиваясь с неопределенностями в измерениях расстояний.

Реконструировав звездные орбиты с использованием реальных звезд Млечного Пути с точно определенными параметрами, команда определила количественное содержание химических веществ в галактике, взвешенное по массе, и возрастную структуру. Этот подход позволяет обойти проблемы, связанные с плотными внутренними областями и исчезновением межзвездной среды, обеспечивая всестороннее представление о звездных популяциях, включая ранее ненаблюдаемые области на дальней стороне галактики Млечный Путь.

Исследование было размещено на сервере препринтов arXiv в виде серии из трех статей.

Сергей Хоперсков, научный сотрудник AIP и первый автор исследований, объясняет: "Мы можем взглянуть на этот подход с другой точки зрения. Представьте, что на каждую наблюдаемую нами звезду приходится большая выборка звезд, которые движутся точно по одной и той же орбите, но по разным причинам не были охвачены обзором. Мы реконструируем положения, скорости и звездные параметры этих невидимых звезд, заполняя недостающие фрагменты структуры галактики".

Новые данные убедительно свидетельствуют о том, что галактика Млечный Путь формировалась в две различные фазы, что проявляется в различном соотношении возраста и химического состава. Внутренний диск, расположенный в пределах радиуса Солнца, сформировался относительно быстро на ранних этапах эволюции галактики. Около 6-7 миллиардов лет назад начал формироваться внешний диск, который быстро расширил радиальную протяженность Млечного Пути и сформировал его нынешнюю структуру.

Дополнительная информация: Сергей Хоперсков и др., Повторное открытие Млечного Пути с помощью метода суперпозиции орбит и данных об АПОГЕЕ I. Проверка метода, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2411.15062
Сергей Хоперсков и др. Заново открывают Млечный путь с помощью метода суперпозиции орбит и данных об АПОГЕЕ II. Хроно-химико-кинематика диска, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2411.16866
Сергей Хоперсков и его коллеги заново открывают Млечный путь с помощью метода суперпозиции орбит и данных об АПОГЕЕ III. Панорамный вид балджа, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2411.18182

Источник: Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam