Галактична архіологія: астрономи використовують зірки як скам′янілості для вивчення Чумацького Шляху

Вважається, що у нашому Чумацькому Шляху мешкає близько 400 мільярдів зірок, одна з яких, звичайно, є нашим власним Сонцем. Але, як і коли утворилися ці зірки і звідки вони взялися?

Про це пише журнал Європейського Союзу про дослідження та інновації "Horizon".

Розуміння зоряної популяції нашої галактики може відкрити багато нового не лише про наш власний дім, але і про Всесвіт в цілому. Так звана галактична археологія може розкрити, як формуються галактики, і пояснити деякі цікаві складності нашої власної.

Звичайно, враховуючи наше розташування всередині нього, Чумацький Шлях -- це також найкраща лабораторія, що ми маємо для вивчення тонкощів еволюції, руху та формування галактик. І, вивчаючи ці мільярди загадкових точок світла всередині нашої галактики, відкривається ціле царство розуміння.

Наднові

Зірки відіграють суттєво важливу роль у житті галактики. Невелика частина їх закінчують своє життя вибухами, які називаються надновими, і завдяки цим подіям вони вивільняють усе більш важкі елементи, необхідні для створення таких речей, як планети, астероїди і навіть саме життя. То що ці події можуть сказати нам про нашу галактику?

Професор Ден Маоз з Тель-Авівського університету в Ізраїлі очолює проект під назвою EMERGE, який прагне відповісти на подібні запитання. "Ідея EMERGE полягає в тому, щоб спробувати отримати спостережливо якомога більше інформації, що має відношення до цього питання, - каже він, - маючи на увазі, де, як і коли різні елементи у Всесвіті були створені та як вони були розподілені по зірках у нашій галактиці".

Зірки, як наше Сонце, містять схожі на скам′янілості записи усіх попередніх поколінь зірок, які вибухнули як наднові, що дозволяє нам майже озирнутися у часі, вивчаючи сучасні зірки. "І це ідея - побачити, як із цих фундаментальних процесів збагачення через наднові з′явилася нинішня картина нашої галактики", - сказав професор Маоз.

Щоб отримати доступ до ціх записів, схожих на скам′янілості, проект використовує телескоп Європейського космічного агентства (ЄКА) Gaia. Запущена у 2013 році і розташована на відстані 1,5 мільйонів кілометрів від Землі, ця вдосконалена космічна обсерваторія виконує десятилітню місію з дослідження понад двох мільярдів зірок у нашій галактиці, що є наймасштабнішим галактичним обстеженням в історії.

Дані Gaia дозволяють професору Маозу досліджувати дещо, що називається початковою функцією мас (ПФМ) зірок -- відносна кількість малих і великих зірок, утворених у даній популяції. Знаючи відстань до таких зірок та їх яскравість, можна вивчити їх ПФМ -- і з її допомогою звести їх історію воєдино.

Вже зроблено кілька цікавих знахідок. Наприклад, вимірявши їх ПФМ, професор Маоз та його колеги змогли підтвердити, що група з декількох мільярдів зірок у нашій галактиці, відома як "Ковбаса Гаї", не походить з нашої галактики, а насправді злилася з нашим Чумацьким Шляхом.

Новини за подібною темою:

		Навколо Чумацького Шляху виявлено дивну зоряну систему
		В нашій галактиці знайдено таємничий об′єкт, який може бути найлегшою чорною дірою, або найважчою нейтронною зорею
		Дивна зоря у центрі Чумацького Шляху може бути "гостею" з іншої галактики

"На наш подив, ми виявили, що вони мають початкову функцію маси, яка дуже відрізняється від нормальних зірок нашої галактики", - сказав професор Маоз. Їх ПФМ, наче як генетичний підпис, підтвердила попередні ознаки того, що "цю популяцію зірок поглинув Чумацький Шлях 10 мільярдів років тому".

Галактична архіологія

Знання того, де і як утворилися зірки, може розповісти нам багато про нашу галактику. Але ще одна ключова частина розуміння Чумацького Шляху -- з’ясувати, скільки років різним зіркам, що, в свою чергу, дозволяє нам вивчати історію нашої галактики -- підхід, відомий як галактична археологія.

В межах проекту Астерохронометрія, який очолює доктор Андреа Мігліо з Бірмінгемського університету у Великобританії, прагнуть розібратися в цьому більш детально, щоб зрозуміти, як спіральні галактики, подібні нашій, утворюються та еволюціонують. Це можна зробити шляхом вимірювання віку десятків тисяч зірок в Чумацькому Шляху, але для цього потрібне нове мислення.

В проекті використовується унікальний метод датування зірок, відомий як астеросейсмологія, який спирається на пульсацію яскравості кожної зірки, доповнений безпрецедентною інформацією з телескопа Gaia, щоб отримати вік багатьох зірок одночасно і таким чином реконструювати хронологію подій, які сформували нашу галактику.

"До Gaia ми мали інформацію про відстані лише кількох (близько розташованих) тисяч зірок", - каже д-р Мігліо. "Тепер, з Gaia ми маємо дуже точну інформацію про те, де знаходяться зірки. Коли у вас є відстань, ви можете дуже точно зробити висновок про світність. За допомогою Gaia ми можемо зробити це (за кілька тисяч світлових років) від Сонця, тому ви можете почати досліджувати різні регіони галактики."

Для отримання високоточного віку проект також спирається на дані телескопів-мисливців на планети -- таких як Кеплер від НАСА та CoRoT від ЄКА -- які шукали планети, вимірюючи зміни яскравості зірок, і TESS від НАСА, який робить це по сьогодні.

Такі зміни впродовж часу безпосередньо стосуються віку зірок. "Ці зміни пов′язані зі звуковими хвилями, запертими в зоряному внутрішньому середовищі", - каже д-р Мігліо. "Вимірюючи частоту цих режимів коливань, ви можете опрацювати масу, і тоді ви зможете мати дуже точний вік".

Сподіваються, що модель може досягти точності 90% у ці зоряні віки, "Що справді дивовижно′′, - каже д-р Мігліо, оскільки це може дозволити нам датувати об′єкти з 10-мільярдної історії Чумацького Шляху із невизначенністю всього один мільярд років. Вивчення зоряних віків таким чином дозволить скласти картину еволюції нашої галактики, використовуючи такі зірки, як "кільця дерев" або як "скам’янілості", говорить доктор Мігліо. "Ви можете реконструювати, коли сталася певна подія, і як насправді еволюціонував Чумацький Шлях, - каже він, - і як різні регіони галактики збагачувались певними елементами".

Роблячи це, разом з такими проектами, як EMERGE, це може почати казати нам, чи подібний наш Чумацький Шлях своєю структурою та еволюцією до інших спіральних галактик, які ми можемо спостерігати. "Як тільки ми зрозуміємо, як влаштований Чумацький Шлях, ми зможемо зрозуміти, чи є він унікальним", - сказав д-р Мігліо.

Читайте ще цікаве про космос.

• Чумацький Шлях