Обычен ли наш Млечный Путь?

Изучать крупномасштабную структуру нашей галактики нелегко. У нас нет четкого представления о форме и особенностях Млечного Пути, как у других галактик, в основном потому, что мы живем внутри нее. Но у нас есть некоторые преимущества. Изнутри мы можем проводить близкие наблюдения за звездной популяцией Млечного Пути и его химическим составом. Это дает исследователям инструменты, необходимые для сравнения нашей галактики с миллионами других во Вселенной.

Как рассказывает издание Universe Today, недавно международная группа исследователей из США, Великобритании и Чили опубликовала работу, в которой как раз это и делается. Они изучили каталог из десяти тысяч галактик, составленный Слоановским цифровым обзором неба, в поисках галактик, схожих по своим характеристикам с нашей.

Они обнаружили, что у Млечного Пути есть близнецы - их много, но столько же и таких, которые похожи лишь поверхностно, а фундаментальные различия скрыты в данных. То, что они обнаружили, имеет подтекст дальнейшей эволюции нашей собственной галактики.

Прокапывание к данным

Для начала поиска исследователи сузили свою выборку, отобрав только те галактики, которые соответствовали тому, что мы знаем о Млечном Пути, по трем широким категориям. Во-первых, они отфильтровали галактики с общей массой, подобной массе Млечного Пути. Во-вторых, они исключили галактики с сильно отличающимся "отношением выпуклости к общей массе" (размер галактики по сравнению с ее ярким центральным ядром). Наконец, они отобрали только галактики с похожим типом Хаббла - системой классификации, которая группирует галактики по их форме.

Простое изображение классификации Хаббла: справа - спиральные галактики (заштрихованные галактики на нижней ветке), слева - эллиптические галактики. Credit: Cosmogoblin (Wikimedia Commons)

Некоторые галактики, как наша, имеют спиралевидную форму, тогда как другие, обычно более старые, больше похожи на размытые шарики и известны как эллиптические галактики. В системе классификации Хаббла возможны и другие уточнения, например, центры некоторых спиральных могут иметь форму полос, но идея заключалась в том, чтобы использовать классификации для поиска грубых приближений Млечного Пути, с которых можно начать более детальную работу.

В конце этого процесса команда получила 138 галактик, поверхностно похожих на нашу. После этого они смогли углубиться в детали, чтобы понять, насколько близки наши галактические родственники.

Читайте также: астрономы решили космологическую загадку галактик-спутников Млечного Пути.

Они подсоединили полученные данные к модели, которая предполагает звездообразование, принимая во внимание, как звездные ветры сдувают избыточный газ от звездных систем, который может быть втянут в центр галактик. Модель также учитывает химический состав и металличность материалов в различных регионах галактик.

Что же они обнаружили?

Оказалось, что действительно существуют галактики, очень похожие на нашу. 56 из 138 галактик в выборке оказались очень похожими на наш дом.

Для этих галактик, похожих на Млечный Путь, характерно длительное время, в течение которого звездообразование происходит в их внешних областях, неторопливо рождая новые звезды. Внутренняя область, с другой стороны, переживает драматический период интенсивного звездообразования в начале истории галактики, подстегиваемый потоком газа, втягиваемого в центр из внешней области. Позднее в ядре начался гораздо более медленный период звездообразования, основанный на переработанном газе, выдуваемом из старых звезд во внешней области. Эти новые звезды, созданные из переработанного материала, имеют более высокий уровень металличности, в них привились более тяжелые элементы, которых не хватало в начальном поколении звезд. Мы видим эту картину также у себя дома, в нашей собственной галактике.

Но это не касается всех 138 исследованных галактик. Значительная часть галактик, которые, на первый взгляд, были похожи на Млечный Путь, при ближайшем рассмотрении оказались совсем другими. Они делятся на две категории.

Первая категория (55 из 138 галактик) - это галактики, у которых, похоже, вообще нет различий между внутренними и внешними областями. В этих галактиках звездообразование происходит равномерно, в длительном медленном растянутом процессе без бурного взрыва в ядре. В этих галактиках звезды во внутренней и внешней областях выглядят одинаковыми.

Вторая категория одновременно состоит из так называемых "центрально-угасших" галактик (27 из 138), и они, возможно, являются самыми странными из всех. В этих галактиках, похоже, отсутствует какой-либо значительный период недавнего звездообразования из переработанного материала в их ядрах, что означает, что радиальный приток газа из внешних областей, который мы наблюдаем в Млечном Пути, в этих галактиках не происходит.

Читайте также: выяснена форма ореола Млечного Пути - разреженного облака звезд, окружающего диск нашей галактики.

Одной из характерных особенностей этих галактик с центральным затуханием является то, что они, как правило, завершают большую часть своего звездообразования в прошлом, что намекает на то, что они могут быть старше Млечного Пути.

Если это так, то, возможно, мы смотрим на будущее Млечного Пути. Возможно, наша галактика тоже когда-то окажется с потухшим центром, и эти галактики представляют собой преддверие следующего этапа галактической эволюции.

"Возможно, эти галактики являются эволюционными преемниками Млечного Пути, которые находятся дальше в своем развитии", - пишут авторы.

Они также предлагают некоторые другие возможные объяснения, например, слишком активное галактическое ядро, которое может подавлять звездообразование во внутренних областях галактик.

Нам еще многое предстоит узнать, но это исследование предлагает много новых возможностей для изучения галактической эволюции. По сути, оно показывает, что мы не совсем уникальны. Во Вселенной существует огромное разнообразие типов галактик, но по крайней мере некоторые из них играют по тем же правилам, что и Млечный Путь, а многие находятся на той же стадии жизни. Изучение этих двойников может помочь нам узнать больше о нашем собственном доме, что может сравниться с тем, как если бы мы поднесли нашу галактику к зеркалу и показали нам наше отражение.

Статья "Похожи ли галактики, подобные Млечному Пути, на Млечный Путь? Взгляд из SDSS-IV/MaNGA" доступна в формате препринта на сервере arXiv.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.