Галактическая архиология: астрономы используют звезды как окаменелости для изучения Млечного Пути

Считается, что в нашем Млечном Пути проживает около 400 миллиардов звезд, одна из которых, конечно, является нашим собственным Солнцем. Но, как и когда образовались эти звезды и откуда они взялись?

Об этом пишет журнал Европейского Союза об исследованиях и инновациях "Horizon".

Понимание звездной популяции нашей галактики может открыть много нового не только о нашем собственном доме, но и о Вселенной в целом. Так называемая галактическая археология может раскрыть, как формируются галактики, и объяснить некоторые интересные сложности нашей собственной.

Конечно, учитывая наше расположение внутри него, Млечный Путь -- это также лучшая лаборатория, которую мы имеем для изучения тонкостей эволюции, движения и формирования галактик. И, изучая эти миллиарды загадочных точек света внутри нашей галактики, открывается целое царство понимания.

Сверхновые

Звезды играют существенно важную роль в жизни галактики. Небольшая часть их заканчивают свою жизнь взрывами, которые называются сверхновыми, и благодаря этим событиям они высвобождают все более тяжелые элементы, необходимые для создания таких вещей, как планеты, астероиды и даже сама жизнь. Так что эти события могут сказать нам о нашей галактике?

Профессор Дэн Маоз из Тель-Авивского университета в Израиле возглавляет проект под названием EMERGE, который стремится ответить на подобные вопросы. "Идея EMERGE заключается в том, чтобы попытаться получить наблюдательно как можно больше информации, имеющей отношение к этому вопросу, -- говорит он, -- имея в виду, где, как и когда различные элементы во Вселенной были созданы и как они были распределены по звездам в нашей галактике".

Звезды, как наше Солнце, содержат похожие на окаменелости записи всех предыдущих поколений звезд, которые взорвались как сверхновые, что позволяет нам почти оглянуться во времени, изучая современные звезды. "И это идея -- увидеть, как из этих фундаментальных процессов обогащения через сверхновые появилась нынешняя картина нашей галактики", -- сказал профессор Маоз.

Чтобы получить доступ к этим записям, похожих на окаменелости, проект использует телескоп Европейского космического агентства (ЕКА) Gaia. Запущенная в 2013 году и расположенная на расстоянии 1,5 млн километров от Земли, эта усовершенствованная космическая обсерватория выполняет десятилетнюю миссию по исследованию более двух миллиардов звезд в нашей галактике, что является самым масштабным галактическим обследованием в истории.

Данные Gaia позволяют профессору Маозу исследовать нечто, что называется начальной функцией масс (НФМ) звезд - относительное количество малых и больших звезд, образованных в данной популяции. Зная расстояние до таких звезд и их яркость, можно изучить их НФМ -- и с ее помощью свести их историю воедино.

Уже сделано несколько интересных находок. Например, измерив их НФМ, профессор Маоз и его коллеги смогли подтвердить, что группа из нескольких миллиардов звезд в нашей галактике, известная как "Колбаса Гаи", не происходят с нашей галактики, а на самом деле слились с нашим Млечным Путем.

Новости по подобной теме:

		Создана самая подробная инфракрасная карта Млечного Пути
		"Уэбб" заглянул в отдаленные уголки нашей галактики
		Из отдаленных уголков Млечного Пути в гости пожаловал древний дуэт звезд

"К нашему удивлению, мы обнаружили, что они имеют начальную функцию массы, которая очень отличается от нормальных звезд нашей галактики", - сказал профессор Маоз. Их НФМ, как генетическая подпись, подтвердила предыдущие признаки того, что "это популяцию звезд поглотил Млечный Путь 10 миллиардов лет назад".

Галактическая архиология

Знание того, где и как образовались звезды, может рассказать нам о нашей галактике. Но еще одна ключевая часть понимания Млечного Пути -- выяснить, сколько лет различным звездам, что, в свою очередь, позволяет нам изучать историю нашей галактики -- подход, известный как галактическая археология.

В рамках проекта Астерохронометрия, который возглавляет доктор Андреа Миглио из Бирмингемского университета в Великобритании, стремятся разобраться в этом более подробно, чтобы понять, как спиральные галактики, подобные нашей, образуются и эволюционируют. Это можно сделать путем измерения возраста десятков тысяч звезд в Млечном Пути, но для этого нужно новое мышление.

В проекте используется уникальный метод датировки звезд, известный как астеросейсмология, который опирается на пульсацию яркости каждой звезды, дополненный беспрецедентной информацией с телескопа Gaia, чтобы получить возраст многих звезд одновременно и таким образом реконструировать хронологию событий, которые сформировали нашу галактику.

"До Gaia мы имели информацию о расстоянии всего нескольких (близко расположенных) тысячах звезд", - говорит д-р Миглио. "Теперь, с Gaia мы имеем очень точную информацию о том, где находятся звезды. Когда у вас есть расстояние, вы можете очень точно сделать вывод о светимость. С помощью Gaia мы можем сделать это (за несколько тысяч световых лет) от Солнца, поэтому вы можете начать исследовать различные регионы галактики."

Для получения высокоточного возраста проект также опирается на данные телескопов-охотников на планеты -- таких как Кеплер от НАСА и CoRoT от ЕКА -- которые искали планеты, измеряя изменения яркости звезд, и TESS от НАСА, который делает это по сей день.

Такие изменения в течение времени непосредственно касаются возраста звезд. "Эти изменения связаны со звуковыми волнами, запертыми в звездной внутренней среде", - говорит д-р Миглио. "Измеряя частоту этих режимов колебаний, вы можете обработать массу, и тогда вы сможете иметь очень точный возраст".

Надеются, что модель может достичь точности 90% в эти звездные века, "Что действительно удивительно ′′, - говорит д-р Миглио, поскольку это может позволить нам датировать объекты с 10-миллиардной истории Млечного Пути с неопределенностью всего один миллиард лет. Изучение звездных веков таким образом позволит составить картину эволюции нашей галактики, используя такие звезды, как "кольца деревьев" или как "окаменелости", говорит доктор Миглио. "Вы можете реконструировать, когда произошло определенное событие, и как на самом деле эволюционировал Млечный Путь -- говорит он, -- и как различные регионы галактики обогащались определенными элементами".

Делая это, вместе с такими проектами, как EMERGE, это может начать говорить нам, подобен ли наш Млечный Путь по своей структуре и эволюции к другим спиральным галактикам, которые мы можем наблюдать. "Как только мы поймем, как устроен Млечный Путь, мы сможем понять, является ли он уникальным", - сказал д-р Миглио.

Читайте еще интересное о космосе.

• Млечный Путь