«Хаббл» разгадал тайну слияния галактик в первые годы существования Млечного Пути

Млечный Путь, гигантская спиральная галактика, в которой находятся планета Земля и вся Солнечная система, достигла своих нынешних размеров отчасти за счет поглощения более мелких галактик. Новые данные, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл» NASA, предоставляют убедительные доказательства слияния карликовой галактики с молодой галактикой Млечный Путь на самых ранних этапах ее эволюции. Это открытие расширяет знания об истории Млечного Пути и углубляет их на 1,8 миллиарда лет по сравнению с предыдущими исследованиями.

Результаты соответствующего исследования были опубликованы в понедельник в журнале Nature Astronomy.

Сегодня Млечный Путь — это галактика, в которой находятся сотни миллиардов звезд. Однако галактика не всегда была такой большой; она росла за счет образования новых звезд из своих газовых облаков, а также за счет слияния звезд, газа и темной материи с другими галактиками.

Самое недавнее масштабное слияние в истории Млечного Пути произошло с карликовой галактикой Стрельца, начавшись более 6 миллиардов лет назад, и продолжается до сих пор. Исследователи узнали, что 10 миллиардов лет назад галактика Млечный Путь поглотила другую карликовую галактику, называемую Гайя-Энцелад (она же — Gaia-Sausage-Enceladus, то есть Гайя-Сосиска-Энцелад). Это древнее слияние сильно повлияло на структуру звездного диска нашей галактики. Между этими двумя галактиками происходили и другие, более мелкие слияния.

Но история Млечного Пути на этом не закончилась. И наблюдения, и моделирование указывали на то, что этим двум событиям предшествовало еще одно крупное слияние, хотя детали этого события до сих пор являлись предметом активных дискуссий. Теперь же телескоп «Хаббл» обнаружил неопровержимые доказательства более раннего слияния, произошедшего около 11,8 миллиарда лет назад, или всего через 2 миллиарда лет после Большого взрыва.

Масштабные астрономические исследования и высокоточные данные, полученные с помощью космических аппаратов, таких как миссия «Гайя» (Gaia) Европейского космического агентства (ESA), сыграли решающую роль в восстановлении истории нашей галактики. Чем дальше в прошлое пытаются заглянуть ученые, тем сложнее становится определить, что происходило. Когда наша галактика была молодой, она была меньше и гораздо ближе по размерам к галактикам, с которыми сталкивалась. Она также была более хаотичной, возможно, что следы слияний стерлись за миллиарды лет.

Именно в это туманное прошлое заглянул «Хаббл». Исследователи использовали телескоп для изучения некоторых шаровых скоплений галактики Млечный Путь: огромных, приблизительно сферических скоплений, содержащих от десятков тысяч до нескольких миллионов звезд. Шаровые скопления содержат одни из самых древних звезд в нашей галактике и могут выступать в качестве космических археологических площадок, сохраняющих звезды из других галактик, которые собрала галактика Млечный Путь.

Благодаря высокому разрешению и глубине изображения, полученного с помощью телескопа «Хаббл», ученые смогли измерить возраст и содержание металлов в этих скоплениях с беспрецедентной точностью. В сочетании с измерениями, полученными с помощью телескопа «Гайя», это позволило выделить популяцию шаровых скоплений, отличающихся от других. Это скопления, которые образовались в галактике LKH, и они рассказывают, когда эта галактика была поглощена нашей и насколько массивной она была.

Команда проанализировала с помощью «Хаббла» 39 шаровых скоплений во внутренней части нашей галактики, на расстоянии 20 000 световых лет, где должны сохраниться свидетельства самых древних слияний. Они ожидали, что эта выборка будет содержать шаровые скопления, образовавшиеся в молодой галактике Млечный Путь, а также скопления, собранные из карликовой галактики Гайя-Сосиски-Энцелад около 10 миллиардов лет назад.

Используя точные наблюдения телескопа «Хаббл» для определения возраста каждого скопления и связанной с ним металличности — количества элементов тяжелее гелия, — исследователи установили существование третьей популяции шаровых скоплений во внутренних областях нашей галактики. Команда обнаружила, что эти скопления старше группы, образовавшейся в результате слияния галактик Гайя-Энцелад, но моложе тех, что образовались в Млечном Пути, независимо от содержания в них металлов. Таким образом, эти скопления произошли от отдельного и еще более раннего слияния, в результате которого галактика Млечный Путь поглотила карликовую галактику, содержащую примерно в 500 миллионов раз большую массу, чем Солнце, что составляло значительную часть массы нашей галактики в то время. Они назвали эту карликовую галактику Низкоэнергетическим Кракеном-Гераклом, (Low-energy-Kraken-Heracles, или LKH) в честь трех более ранних научных работ, в которых отстаивалась идея слияния на раннем этапе истории нашей галактики.

Столь масштабное слияние на столь ранней стадии формирования галактики Млечный Путь имеет глубокие последствия для эволюции нашей галактики.

В некоторых предыдущих исследованиях утверждалось, что самые ранние этапы эволюции нашей галактики определялись звездами, родившимися только в нашей галактике. Однако теперь ученые показали, что необходимо учитывать и звезды, родившиеся во внешних галактиках.

Команда планирует продолжить свою работу по разгадыванию истории галактики Млечный Путь, изучая ее шаровые скопления, стремясь охарактеризовать все масштабные слияния, которые наша галактика пережила за всю космическую историю.

«Хаббл» наблюдает за шаровыми скоплениями, которые никогда ранее не изучались, и это поможет охарактеризовать события слияния, произошедшие в далеком прошлом в истории галактики Млечный Путь.