Гало Млечного Пути содержит большую группу звезд с необычными орбитами, многие из которых, как считается, были поглощены нашей галактикой во время события, которое астрономы называют «последним крупным слиянием». Как следует из названия, это был последний раз, когда наша галактика пережила значительное столкновение с другой галактикой — предположительно, с массивной карликовой галактикой, которая наводнила Млечный Путь звездами, проходящими очень близко к центру нашей галактики.
Наша галактика за свою историю сталкивалась со многими другими. Космический телескоп Gaia Европейского космического агентства (ESA) теперь показывает, что последнее из этих столкновений произошло на миллиарды лет позже, чем мы предполагали.
Млечный Путь разрастался с течением времени, поскольку другие галактики приближались к нашей галактике, сталкивались с ней, разрывались на части и поглощались ею. Каждое столкновение вызывало изменения, которые до сих пор ощущаются в различных семействах звезд, влияя на их движение и поведение в космосе.
Одна из целей Gaia — разгадать историю нашей галактики, изучая эти «изгибы» — и она делает это, точно определяя положения и движения более 100 000 звезд, находящихся вблизи нашей, что составляет лишь крошечную долю от примерно двух миллиардов источников, которые она наблюдает, сообщила пресс-служба Европейского космического агентства 6 июня 2024 года.
«С возрастом у нас появляется больше морщин, но наша работа показывает, что с Млечным Путем все наоборот. Это своего рода космический Бенджамин Баттон, который со временем становится менее морщинистым», — говорит Томас Донлон из Политехнического института Ренсселера и Университета Алабамы в Хантсвилле, США, ведущий автор нового исследования Gaia. «Изучая, как эти морщины исчезают со временем, мы можем проследить, когда Млечный Путь пережил свой последний крупный крах — и оказывается, это произошло на миллиарды лет позже, чем мы думали».
Эти галактические складки были обнаружены телескопом Gaia только в 2018 году. Данное исследование впервые точно определило время столкновения, в результате которого образовались эти складки, путем сравнения наблюдений с космологическими моделями. Детали этого исследования можно найти в статье Донлона и др. (2023) «Обломки «последнего крупного слияния» динамически молоды» в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Гало Млечного Пути содержит большую группу звезд с необычными орбитами, многие из которых, как считается, были поглощены нашей галактикой во время события, которое астрономы называют «последним крупным слиянием». Как следует из названия, это был последний раз, когда наша галактика пережила значительное столкновение с другой галактикой — предположительно, с массивной карликовой галактикой, которая наводнила Млечный Путь звездами, проходящими очень близко к центру нашей галактики.
Ученые датировали это слияние периодом от восьми до одиннадцати миллиардов лет назад, когда Млечный Путь находился в зачаточном состоянии, и оно известно как Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Но данные Gaia, опубликованные в рамках третьего выпуска данных телескопа в 2022 году, теперь предполагают, что причиной появления этих необычно движущихся звезд могло стать другое слияние.
«Чтобы складки на звёздах были так чётко видны на данных Gaia, они должны были появиться на Земле менее трёх миллиардов лет назад — по крайней мере, на пять миллиардов лет позже, чем считалось ранее», — добавляет соавтор Хайди Джо Ньюберг из Политехнического института Ренсселера. «Новые складки на звёздах образуются каждый раз, когда звёзды движутся взад и вперёд через центр Млечного пути. Если бы они появились на Земле восемь миллиардов лет назад, то таких складок рядом друг с другом было бы так много, что мы бы уже не видели их как отдельные объекты».
Млечный Путь разрастался с течением времени, поскольку другие галактики сталкивались с нашей галактикой и поглощались ею. Каждое столкновение вызывало складки, которые до сих пор ощущаются в разных семействах звезд, влияя на их движение и поведение в космосе. Космический телескоп Gaia Европейского космического агентства (ESA) стремится разгадать историю нашей галактики, изучая эти складки, и новые исследования, проведенные в рамках этой миссии, показывают, что последнее из этих галактических столкновений произошло на миллиарды лет позже, чем мы предполагали. Эта анимация показывает слияние, начавшееся около 9,7 миллиардов лет назад и продолжающееся почти до наших дней. В центре кадра показан спиральный Млечный Путь, а справа внизу видны две выдающиеся галактики-спутника нашей галактики (Большое и Малое Магеллановы Облака). На изображении показано красное облако звёзд, движущееся по кадру — это карликовая галактика, столкнувшаяся с Млечным Путем. В результате столкновения галактика разрывается на части. Примерно 7 миллиардов лет назад анимация повышает разрешение, чтобы лучше показать «облако» новых звёзд, которое втягивается в Млечный Путь из столкнувшейся карликовой галактики. Эти звёзды создают «гало» вокруг нашей галактики — большой звёздный компонент, простирающийся во всех направлениях (это гало визуально улучшено в данной симуляции, но в реальности оно очень тусклое по сравнению с галактическим диском). Вскоре после столкновения внутренняя часть галактики выглядит неряшливой и морщинистой, но спустя долгое время она становится гладкой. Gaia наблюдает за этими морщинами, чтобы проследить и переписать историю Млечного Пути. Космический телескоп имеет уникальное положение для исследования бесчисленных звёзд на нашем небе и на сегодняшний день собрал непревзойденный набор данных о положениях, расстояниях и движениях около 1,5 миллиарда звёзд. Новое открытие Gaia показывает, что складки, которые мы видим в Млечном пути, вероятно, возникли в результате столкновения карликовой галактики с Млечным путем около 2,7 миллиарда лет назад — другими словами, большая часть Млечного пути соединилась с нами лишь в течение последних нескольких миллиардов лет. ESA
Полученные данные позволяют предположить, что эти звезды произошли не в результате древнего слияния GSE, а в результате более недавнего события, получившего название «Радиальное слияние Девы», которое произошло менее трех миллиардов лет назад.
Существуют свидетельства того, что слияние GSE произошло в далеком прошлом Млечного пути. Однако недавние исследования поставили под сомнение необходимость масштабного древнего слияния для объяснения свойств Млечного пути в том виде, в котором мы видим его сегодня, и действительно ли все звезды, первоначально связанные с GSE, произошли от одного и того же события слияния.
Смотрите также... |
В 2020 году Томас возглавил исследование, в ходе которого были выявлены складки звёзд в Млечном пути, и сравнил их с результатами моделирования различных возможных слияний. «Мы можем увидеть, как форма и количество складок меняются со временем, используя эти смоделированные слияния. Это позволяет нам точно определить время, когда моделирование наилучшим образом соответствует тому, что мы видим в реальных данных Gaia о Млечном пути сегодня — метод, который мы также использовали в этом новом исследовании», — говорит Томас. «Таким образом, мы обнаружили, что складки, вероятно, были вызваны столкновением карликовой галактики с Млечным путём около 2,7 миллиарда лет назад. Мы назвали это событие радиальным слиянием в Деве».
С тех пор Томас и его коллеги продолжили исследование этого слияния, постепенно уточняя идею о том, что многие из странно движущихся звезд и обломков во внутреннем гало Млечного пути были доставлены в нашу галактику в результате гораздо более недавнего столкновения галактик, чем слияние GSE. Они также уточнили, что звезды, первоначально связанные со слиянием GSE, могли возникнуть в результате нескольких слияний, некоторые из которых произошли в древности.
«В настоящее время история Млечного Пути постоянно переписывается, во многом благодаря новым данным, полученным с помощью спутника Gaia», — добавляет Томас. «Наше представление о прошлом Млечного Пути кардинально изменилось даже по сравнению с тем, что было десять лет назад, и я думаю, что наше понимание этих слияний будет продолжать быстро меняться».
«Этот результат — то, что значительная часть Млечного пути соединилась с нами лишь за последние несколько миллиардов лет — существенно отличается от того, что астрономы предполагали до сих пор. Многие популярные модели и идеи о том, как растет Млечный путь, предполагали, что недавнее лобовое столкновение с карликовой галактикой такой массы было бы крайне редким явлением».
Вполне вероятно, что радиальное слияние в созвездии Девы принесло с собой семейство других небольших карликовых галактик и звёздных скоплений, которые присоединились к Млечному Пути примерно в одно и то же время. Дальнейшие исследования покажут, какие из этих меньших объектов, которые ранее считались связанными с древним радиальным слиянием галактик, на самом деле связаны с более поздним радиальным слиянием в созвездии Девы.
Это открытие пополняет поток результатов, полученных с помощью телескопа Gaia, которые переписывают историю нашего космического дома. Космический телескоп имеет уникальные возможности для исследования бесчисленных звезд на нашем небе и на сегодняшний день собрал непревзойденный набор данных о положениях, расстояниях и движениях около 1,5 миллиарда звезд.
«Gaia — это невероятно продуктивная миссия, которая меняет наше представление о космосе», — говорит Тимо Прусти, научный руководитель проекта Gaia в ЕКА. «Такие результаты стали возможны благодаря невероятной командной работе и сотрудничеству огромного числа ученых и инженеров по всей Европе и за ее пределами».
«Это открытие расширяет наши знания о многочисленных сложных процессах, сформировавших Млечный Путь, и помогает нам лучше понять, как формируются и изменяются галактики, в частности, наша родная галактика».
Космический телескоп Gaia Европейского космического агентства (ESA) был запущен 19 декабря 2013 года и с 2014 года ведет наблюдение за небом. За это время миссия перевернула наше представление о Млечном пути с ног на голову, раскрыв его форму и структуру, а также показав, как слияния повлияли на звезды, которые населяют нашу галактику. Подробнее о некоторых ключевых достижениях телескопа можно прочитать здесь .
На окраинах нашей галактики разворачивается история выживания, и космический телескоп «Хаббл» НАСА также является свидетелем этой саги.
Большое Магелланово Облако, также называемое БМО, является одним из ближайших соседей галактики Млечный Путь. Эта карликовая галактика занимает видное место на южном ночном небе, её видимый диаметр в 20 раз превышает диаметр полной Луны.
Многие исследователи предполагают, что Большое Магелланово Облако (БМО) не находится на орбите вокруг нашей галактики, а просто пролетает мимо. Эти ученые считают, что БМО только что завершило максимальное сближение с гораздо более массивной Млечным Путем. В результате этого сближения большая часть сферического газового гало, окружающего БМО, была сметена, сообщила пресс-служба НАСА.
Теперь астрономы впервые смогли измерить размер гало Большого Магелланова Облака (БМО) — то, что им удавалось сделать только с помощью телескопа «Хаббл». В исследовании 2025 года, опубликованное в журнале «The Astrophysical Journal Letters», исследователи с удивлением обнаружили, что оно невероятно мало — около 50 000 световых лет в поперечнике. Это примерно в 10 раз меньше, чем гало других галактик, масса которых равна массе БМО. Его компактность рассказывает историю его столкновения с Млечным Путем.
«Большое Магелланово Облако — это чудо», — сказал Эндрю Фокс из AURA/STScI Европейского космического агентства в Балтиморе, который был главным исследователем этих наблюдений. «Несмотря на то, что оно потеряло большую часть своего газа, в нем осталось достаточно, чтобы продолжать формировать новые звезды. Поэтому новые области звездообразования все еще могут создаваться. Меньшая галактика не просуществовала бы долго — газа бы не осталось, только скопление стареющих красных звезд».
На этом художественном изображении Большое Магелланово Облако (БМО) показано на переднем плане, проходящее через газовое гало гораздо более массивной галактики Млечный Путь. В результате столкновения большая часть сферического газового гало, окружающего БМО, была сметена, о чем свидетельствует газовый шлейф, напоминающий хвост кометы. Тем не менее, компактное гало осталось, и ученые не ожидают, что это остаточное гало будет утрачено. Команда исследовала гало, используя фоновый свет 28 квазаров — исключительно яркого типа активных галактических ядер, которые светят по всей Вселенной, как маяк. Их свет позволяет ученым «видеть» промежуточный газ гало косвенно, через поглощение фонового света. Линии представляют собой вид, полученный с помощью космического телескопа «Хаббл» с его орбиты вокруг Земли, на далекие квазары сквозь газ БМО. НАСА, ЕКА, Ральф Кроуфорд (STScI)
Несмотря на значительные повреждения, Большое Магелланово Облако (БМО) всё ещё сохраняет компактное, короткое гало из газа — то, что оно не смогло бы удерживать гравитационно, если бы было менее массивным. Масса БМО составляет 10 процентов от массы Млечного Пути, что делает его тяжелее большинства карликовых галактик.
«Из-за гигантского гало Млечного пути газ в Большом Магеллановом Облаке (БМО) усекается, или «гасится», — объяснила Сапна Мишра из STScI, ведущий автор статьи, описывающей это открытие. — Но даже при этом катастрофическом взаимодействии с Млечным Путем БМО удается сохранить 10 процентов своего гало благодаря своей большой массе».
Большая часть гало Большого Магелланова Облака была сметена в результате явления, называемого сжатием под действием динамического давления. Плотная среда Млечного Пути оказывает сопротивление приближающемуся Большому Магелланову Облаку, создавая газовый след, тянущийся за карликовой галактикой, — подобно хвосту кометы.
«Мне нравится представлять Млечный Путь как гигантский фен, который сдувает газ с Большого Магелланова Облака, приближаясь к нам», — сказал Фокс. «Млечный Путь отталкивается с такой силой, что динамическое давление отрывает большую часть первоначальной массы гало Большого Магелланова Облака. Остается лишь небольшой кусочек, и это тот маленький, компактный остаток, который мы видим сейчас».
По мере того, как динамическое давление отталкивает большую часть гало Большого Магелланова Облака, газ замедляется и в конечном итоге выпадет в Млечный Путь. Но поскольку Большое Магелланово Облако только что миновало своего ближайшего сближения с Млечным Путем и снова движется в глубокий космос, ученые не ожидают, что все гало будет потеряно.
Для проведения этого исследования группа ученых проанализировала данные ультрафиолетовых наблюдений из Архива космических телескопов им. Микульского в Институте космических исследований им. С.Т.С. Большая часть ультрафиолетового излучения блокируется атмосферой Земли, поэтому его невозможно наблюдать с помощью наземных телескопов. «Хаббл» — единственный современный космический телескоп, настроенный на обнаружение этих длин волн света, поэтому это исследование стало возможным только благодаря «Хабблу».
На этом художественном рисунке изображено столкновение Большого Магелланова Облака (БМО) с газовым гало галактики Млечный Путь. На верхнем рисунке, в середине правой стороны, БМО начинает пробиваться сквозь гораздо более массивное гало нашей галактики. Яркий фиолетовый ударный фронт представляет собой передний край гало БМО, который сжимается, когда гало Млечного Пути отталкивается от приближающегося БМО. На среднем рисунке часть гало отрывается и выбрасывается обратно в поток газа, который в конечном итоге обрушится на Млечный Путь. На нижнем рисунке показано развитие этого взаимодействия, по мере того как кометообразный хвост БМО становится более выраженным. Остается компактное гало БМО. Поскольку БМО только что миновало своего ближайшего сближения с Млечным Путем и снова движется в глубокий космос, ученые не ожидают, что остаточное гало будет потеряно. НАСА, ЕКА, Ральф Кроуфорд (STScI)
Исследовательская группа изучила гало, используя фоновый свет 28 ярких квазаров. Квазары, являющиеся самым ярким типом активных галактических ядер, предположительно питаются сверхмассивными черными дырами. Светясь подобно маякам, они позволяют ученым «видеть» газ гало косвенно, через поглощение фонового света. Квазары находятся по всей Вселенной на экстремальных расстояниях от нашей галактики.
Ученые использовали данные спектрографа космического происхождения (COS) телескопа «Хаббл», чтобы обнаружить присутствие газа в гало по тому, как он поглощает определенные цвета света от фоновых квазаров. Спектрограф разлагает свет на составляющие его длины волн, чтобы выявить признаки состояния объекта, его температуры, скорости, количества, расстояния и состава. С помощью COS они измерили скорость газа вокруг Большого Магелланова Облака, что позволило им определить размер гало.
Благодаря своей массе и близости к Млечному Пути, Большое Магелланово Облако является уникальной астрофизической лабораторией. Наблюдение за взаимодействием Большого Магелланова Облака с нашей галактикой помогает ученым понять, что происходило в ранней Вселенной, когда галактики находились ближе друг к другу. Это также показывает, насколько сложен и запутан процесс взаимодействия галактик.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Космический телескоп «Хаббл» работает уже более трех десятилетий и продолжает совершать новаторские открытия, формирующие наше фундаментальное понимание Вселенной. «Хаббл» — это проект международного сотрудничества между НАСА и ЕКА (Европейским космическим агентством). Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом и операциями миссии. Компания Lockheed Martin Space, базирующаяся в Денвере, штат Колорадо, также поддерживает операции миссии в Годдарде. Научно-исследовательский институт космических телескопов в Балтиморе, штат Мэриленд, который находится в ведении Ассоциации университетов по исследованиям в области астрономии, проводит научные операции с телескопом «Хаббл» для НАСА.
Наблюдения за столкновением двух спиральных галактик позволяют предположить, что может произойти с Млечным Путем и галактикой Андромеды, если и когда они столкнутся.
Результаты исследования, описанные в июле 2025 года в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, могут также помочь разгадать загадку, которая мучает стандартную модель космологии.
Две сталкивающиеся галактики, NGC 5713 и NGC 5179, расположены на расстоянии 88 миллионов световых лет от Земли. В настоящее время расстояние между ними составляет около 300 000 световых лет, хотя это расстояние постоянно сокращается по мере их приближения друг к другу.
Вокруг них находится множество галактик-спутников. В стандартной космологической модели такие галактики-спутники представляют собой оставшиеся строительные блоки, которые были собраны вместе массивным гало из темной материи и образовали крупные галактики давным-давно. Согласно теории, каждая карликовая галактика должна вращаться вокруг своей родительской галактики через гало из темной материи по случайной траектории, и вместе они должны создавать облако спутников вокруг главной галактики, подобно рою.
Карликовые галактики NGC 5719 и NGC 5713, вид из телескопа Mount Lemmon SkyCenter при Университете Аризоны. Адам Блок/Mount Lemmon SkyCenter/Университет Аризоны/CC BY-SA 3.0 US
Однако наблюдения показывают, что многие галактики так не поступают. Например, многие карликовые галактики Млечного пути вращаются вокруг него в одном направлении вдоль узкой плоскости. Наблюдения с помощью космического телескопа «Хаббл» показали, что карликовые галактики Андромеды — ближайшей к Млечному пути крупной галактики — также вращаются в своей собственной плоскости. Карликовые галактики других галактик, таких как Центавр А — образовавшийся в результате крупного слияния двух больших галактик — также вращаются в одной плоскости.
Новые наблюдения NGC 5713 и NGC 5719 впервые показали, что облако карликовых спутников переходит в более тонкую орбитальную плоскость.
В системе NGC 5713/5719 подтверждено существование четырнадцати карликовых галактик после измерения их скоростей, доказавших, что они вращаются вокруг своих родительских галактик. Еще 18 кандидатов ожидают подтверждения, и, вероятно, существует гораздо больше галактик, слишком тусклых для обнаружения. Наблюдения показывают, что 14 подтвержденных карликовых галактик разделены на две подгруппы, связанные с двумя более крупными галактиками, но, по-видимому, они вращаются вокруг них в одном направлении и в одной плоскости.
Свит возглавляет исследовательскую программу под названием «Делегат», в рамках которой исследователи из австралийских учреждений изучают, насколько галактики нашей Местной группы, в частности Млечный Путь и Андромеда, репрезентативны для галактик в других частях Вселенной.
Наша галактика и Андромеда движутся навстречу друг другу. Между ними всё ещё 2,5 миллиона световых лет, но примерно через 4 миллиарда лет они сблизятся очень сильно. Недавний анализ показал, что, хотя вероятность столкновения Андромеды с Млечным Путем во время их первого сближения в течение следующих 10 миллиардов лет составляет всего 50% , гравитация в конечном итоге заставит их снова столкнуться и слиться.
Астрономы пытаются выяснить, будет ли это слияние похоже на другие слияния, которые мы наблюдаем во Вселенной, или же Млечный Путь и Андромеда отличаются от других галактик. Поскольку NGC 5713 и NGC 5719 находятся на более поздней стадии своего столкновения, они представляют собой отличный пример для исследования.
Астрономы во главе с Хельмутом Йерьеном из Австралийского национального университета рассмотрели несколько объяснений того, почему орбиты карликовых галактик вокруг NGC 5713 и NGC 5719 трансформируются в сонаправленную, сплющенную плоскость. Наилучшее объяснение заключается в том, что две системы спутников, следуя за своими галактиками-хозяевами, столкнулись друг с другом вдоль полосы Волопаса — огромной нити темной материи в космической сети. Когда две галактики начали взаимодействовать, гравитационная динамика полосы Волопаса и двух галактик привела к образованию плоскости спутников.
Галактика Андромеда. NASA/JPL-Caltech
Космологические модели, основанные на стандартной модели, в которой темная материя является важнейшим компонентом, с трудом моделируют галактики с плоскостями спутников вокруг них. Это оставляет два варианта: либо модели нуждаются в обновлении, либо стандартная космологическая модель неверна. В то время как некоторые исследователи предлагают альтернативную теорию гравитации, называемую модифицированной ньютоновской динамикой, для замены темной материи, другие считают, что модели недостаточно точны и требуют корректировки. Данные, полученные из NGC 5713/5719, предполагают, что это может быть именно так.
Однако существование плоскостей спутников вокруг Млечного Пути и Андромеды остается загадкой, поскольку галактики все еще находятся слишком далеко друг от друга, чтобы мог произойти процесс, подобный тому, что произошел в NGC 5713/5719. Возможно, в прошлом происходили и другие слияния; космический телескоп «Хаббл» наблюдал признаки того, что Андромеда пережила значительное столкновение и слияние с другой галактикой в течение последних нескольких миллиардов лет. Млечный Путь представляет собой большую загадку; его последнее крупное слияние произошло от 8 до 11 миллиардов лет назад .
«Крупные слияния, подобные этому, являются одним из возможных путей образования плоскостей спутников, подобных тем, что мы видим вокруг Млечного Пути и Андромеды, но это все еще остается загадкой, поскольку мы не часто наблюдаем подобную структуру в лучших космологических моделях», — сказал Свит. «Другие объяснения могут заключаться в том, что карликовые звезды образуются на месте, или падают вдоль филаментов, или же это их сочетание».
Тщательные наблюдения телескопа «Хаббл» постепенно позволяют восстановить движение карликовых галактик вокруг Андромеды, и, по оценкам, еще пять лет исследований позволят астрономам проследить орбиты этих карликовых галактик и понять, как они оказались в своей нынешней плоскости. А благодаря продолжению наблюдений за другими галактиками мы сможем узнать больше о том, как функционирует наша собственная галактика.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
