Потоки космического газа, а не столкновения, объясняют двойной химический состав Млечного Пути

Новое исследование раскрывает загадку формирования и эволюции таких галактик, как наш Млечный Путь, и объясняет, почему их звёзды демонстрируют удивительные химические паттерны.

Газовый диск в компьютерной симуляции галактики, похожей на Млечный Путь, из набора Auriga. Цвета представляют отношение магния (Mg) к железу (Fe), показывая, что центр галактики (розовый) беден Mg, а окраины (зелёные) богаты им. Эти химические паттерны дают важные подсказки о том, как формировалась галактика. Автор: Мэтью Д. А. Оркни (ICCUB-IEEC) / проект Auriga.

Исследование, опубликованное в «Ежемесячных заметках Королевского астрономического общества», исследует происхождение загадочной особенности Млечного Пути: наличие двух отчётливых групп звёзд с разным химическим составом, известной как «химическая бимодальность».

Учёные, изучая звёзды вблизи Солнца, обнаруживают два основных типа на основе их химического состава, в частности, количества содержащегося в них железа (Fe) и магния (Mg). Эти две группы образуют отдельные «последовательности» на химической диаграмме, даже несмотря на перекрытие по металличности (насыщенности тяжёлыми элементами, такими как железо). Это давно озадачивало астрономов.

Новое исследование под руководством учёных из Института космических наук Университета Барселоны (ICCUB) и Национального центра научных исследований Франции (CNRS) использует передовые компьютерные симуляции (называемые симуляциями Auriga), чтобы воссоздать формирование галактик, подобных Млечному Пути, в виртуальной вселенной. Проанализировав 30 смоделированных галактик, команда искала ключи к пониманию того, как формируются эти химические последовательности.

«Это исследование показывает, что химическая структура Млечного Пути не является универсальным шаблоном», — сказал ведущий автор Мэтью Оркни, исследователь из ICCUB и Института космических исследований Каталонии (IEEC). «Галактики могут следовать разными путями, чтобы достичь схожих результатов, и это разнообразие является ключом к пониманию эволюции галактик».

Исследование показывает, что галактики, подобные Млечному Пути, могут развивать две различные химические последовательности через различные механизмы. В одних случаях эта бимодальность возникает из-за всплесков звездообразования, за которыми следуют периоды низкой активности, в других — из-за изменений в притоке газа из окружающего галактику пространства.

Вопреки предыдущим предположениям, столкновение с меньшей галактикой, известной как Гайя-Колбаса-Энцелад (GSE), не является необходимым условием для появления этого химического паттерна. Вместо этого симуляции показывают, что бедный металлами газ из окологалактической среды играет решающую роль в формировании второй последовательности звёзд.

Более того, форма этих химических последовательностей тесно связана с историей звездообразования галактики. По мере того как новые телескопы, такие как космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), и предстоящие миссии, такие как PLATO и Chronos, предоставляют более детальные данные о звёздах и галактиках, исследователи смогут проверить эти выводы и уточнить нашу картину космоса.

«Это исследование предсказывает, что другие галактики должны демонстрировать разнообразие химических последовательностей. Это скоро будет исследовано в эпоху 30-метровых телескопов, где такие исследования внешних галактик станут рутиной», — сказал доктор Шервин Лапорт из ICCUB-IEEC, CNRS-Парижской обсерватории и Kavli IPMU. «В конечном счёте, это также поможет нам дальше уточнить физический эволюционный путь нашего собственного Млечного Пути».

Больше информации: The Milky Way in context: The formation of galactic discs and chemical sequences from a cosmological perspective, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf1551

Источник: Royal Astronomical Society