Чи наш Чумацький Шлях звичайний?

Вивчати великомасштабну структуру нашої галактики нелегко. У нас немає чіткого уявлення про форму й особливості Чумацького Шляху, як у інших галактик, в основному тому, що ми живемо всередині неї. Але в нас є деякі переваги. Зсередини ми можемо проводити близькі спостереження за зоряною популяцією Чумацького Шляху та його хімічним складом. Це дає дослідникам інструменти, необхідні для порівняння нашої галактики з мільйонами інших у Всесвіті.

Як розповідає видання Universe Today, недавно міжнародна група дослідників із США, Великої Британії та Чилі опублікувала роботу, в якій якраз це й робиться. Вони вивчили каталог з десяти тисяч галактик, складений Слоанівським цифровим оглядом неба, у пошуках галактик, схожих за своїми характеристиками з нашою.

Вони виявили, що у Чумацького Шляху є близнюки - їх багато, але стільки ж і таких, які схожі лише поверхнево, а фундаментальні відмінності приховані в даних. Те, що вони виявили, має підтекст подальшої еволюції нашої власної галактики.

Прокопування до даних

Для початку пошуку дослідники звузили свою вибірку, відібравши тільки ті галактики, які відповідали тому, що ми знаємо про Чумацький Шлях, за трьома широкими категоріями. По-перше, вони відфільтрували галактики із загальною масою, подібною до маси Чумацького Шляху. По-друге, вони виключили галактики із сильно відмінним "відношенням опуклості до загальної маси" (розмір галактики порівняно з її яскравим центральним ядром). Нарешті, вони відібрали тільки галактики зі схожим типом Габбла - системою класифікації, яка групує галактики за їхньою формою.

Просте зображення класифікації Габбла: праворуч - спіральні галактики (заштриховані галактики на нижній гілці), ліворуч - еліптичні галактики. Credit: Cosmogoblin (Wikimedia Commons)

Деякі галактики, як наша, мають спіралеподібну форму, тоді як інші, зазвичай старіші, більше схожі на розмиті кульки та відомі як еліптичні галактики. У системі класифікації Габбла можливі й інші уточнення, наприклад, центри деяких спіральних можуть мати форму смуг, але ідея полягала в тому, щоб використовувати класифікації для пошуку грубих наближень Чумацького Шляху, з яких можна почати більш детальну роботу.

Читайте також: астрономи вирішили космологічну загадку галактик-супутників Чумацького Шляху.

Наприкінці цього процесу команда отримала 138 галактик, поверхнево схожих на нашу. Після цього вони змогли заглибитися в деталі, щоб зрозуміти, наскільки близькі наші галактичні родичі.

Вони під'єднали отримані дані до моделі, яка передбачає зореутворення, беручи до уваги, як зоряні вітри здувають надлишковий газ від зоряних систем, який може бути втягнутий у центр галактик. Модель також враховує хімічний склад і металічність матеріалів у різних регіонах галактик.

Що ж вони виявили?

Виявилося, що дійсно існують галактики, дуже схожі на нашу. 56 зі 138 галактик у вибірці виявилися дуже схожими на нашої домівки.

Для цих галактик, схожих на Чумацький Шлях, характерний тривалий час, протягом якого зореутворення відбувається в їхніх зовнішніх областях, неквапливо народжуючи нові зорі. Внутрішня область, з іншого боку, переживає драматичний період інтенсивного зореутворення на початку історії галактики, підстьобуваний потоком газу, що втягується в центр із зовнішньої області. Пізніше в ядрі почався набагато повільніший період зореутворення, заснований на переробленому газі, що видувається зі старих зірок у зовнішній області. Ці нові зорі, створені з переробленого матеріалу, мають вищий рівень металічності, в них прищепилися важчі елементи, яких не вистачало в початковому поколінні зірок. Ми бачимо цю картину також у себе вдома, у нашій власній галактиці.

Але це не стосується всіх 138 досліджених галактик. Значна частина галактик, які, на перший погляд, були схожі на Чумацький Шлях, при найближчому розгляді виявилися зовсім іншими. Вони діляться на дві категорії.

Перша категорія (55 зі 138 галактик) - це галактики, у яких, схоже, взагалі немає відмінностей між внутрішніми й зовнішніми областями. У цих галактиках зореутворення відбувається рівномірно, у тривалому повільному розтягнутому процесі без бурхливого вибуху в ядрі. У цих галактиках зорі у внутрішній та зовнішній областях виглядають однаковими.

Друга категорія водночас складається з так званих "центрально-згаслих" галактик (27 зі 138), і вони, можливо, є найдивнішими з усіх. У цих галактиках, схоже, відсутній будь-який значний період нещодавнього зореутворення з переробленого матеріалу в їхніх ядрах, що означає, що радіальний приплив газу із зовнішніх областей, який ми спостерігаємо в Чумацькому Шляху, в цих галактиках не відбувається.

Читайте також: з’ясовано форму ореолу Чумацького Шляху — розрідженої хмари зірок, що оточує диск нашої галактики.

Однією з характерних особливостей цих галактик із центральним згасненням є те, що вони, як правило, завершують більшу частину свого зореутворення в минулому, що натякає на те, що вони можуть бути старшими за Чумацький Шлях.

Якщо це так, то, можливо, ми дивимося на майбутнє Чумацького Шляху. Можливо, наша галактика теж колись опиниться зі згаслим центром, і ці галактики являють собою переддень наступного етапу галактичної еволюції.

"Можливо, ці галактики є еволюційними наступниками Чумацького Шляху, які перебувають далі у своєму розвитку", - пишуть автори.

Вони також пропонують деякі інші можливі пояснення, наприклад, занадто активне галактичне ядро, яке може пригнічувати зореутворення у внутрішніх областях галактик.

Нам ще багато чого належить дізнатися, але це дослідження пропонує багато нових можливостей для вивчення галактичної еволюції. По суті, воно показує, що ми не зовсім унікальні. У Всесвіті існує величезна різноманітність типів галактик, але принаймні деякі з них грають за тими самими правилами, що й Чумацький Шлях, а багато хто перебуває на тій самій стадії життя. Вивчення цих двійників може допомогти нам дізнатися більше про наш власний дім, що може зрівнятися з тим, як якби ми піднесли нашу галактику до дзеркала й показали нам наше відображення.

Стаття "Чи схожі галактики, подібні Чумацькому Шляху, на Чумацький Шлях? Погляд з SDSS-IV/MaNGA" доступна у форматі препринта на сервері arXiv.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.