Астрономы определили край звездной колыбели Млечного Пути: он оказался ближе, чем предполагалось

Факты

• Исследование проведено под руководством Карла Фитени из Мальтийского университета и Университета Инсубрии.
• Проанализированы данные о возрасте более 100 тысяч гигантских звезд из обзоров LAMOST, APOGEE и миссии Gaia.
• Граница активного звездообразования проходит на расстоянии 35–40 тысяч световых лет от центра галактики.
• Солнечная система находится в 26 тысячах световых лет от центра, то есть внутри зоны звездообразования.
• Распределение возрастов звезд по радиусу диска имеет U-образную форму: самые молодые звезды находятся на расстоянии около 40 тысяч световых лет.
• Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
• Суперкомпьютерное моделирование показало, что за этой границей эффективность рождения звезд резко снижается.

Новый метод определил границу звездообразования

Астрономы впервые точно установили, где в Млечном Пути заканчивается область активного рождения звезд. Оказалось, что эта граница проходит на расстоянии от 35 до 40 тысяч световых лет от галактического центра — ближе, чем предполагали многие модели. Исследование провела международная группа под руководством специалистов Мальтийского университета и Университета Инсубрии. Ученые изучили возраст более 100 тысяч ярких гигантских звезд, используя спектроскопические данные обзоров LAMOST, APOGEE и астрометрические данные миссии Gaia Европейского космического агентства. Ранее определить край звездного диска было сложно из-за того, что Млечный Путь не имеет резкой видимой границы, а постепенно «растворяется» в космосе. Новый подход — картирование возраста звезд — позволил обойти эту трудность.

U-образная закономерность в возрасте звезд

Ученые обнаружили характерную U-образную зависимость среднего возраста звезд от расстояния до центра галактики. По мере удаления от центра звезды сначала становятся моложе, что соответствует модели роста галактики «изнутри наружу». Однако на расстоянии примерно 35–40 тысяч световых лет тренд меняется: звезды снова начинают стареть. Самые старые светила находятся как в центре, так и на самом краю диска Млечного Пути. «Составив карту изменения возраста звезд по всему диску, мы теперь получили четкий количественный ответ», — заявил ведущий автор исследования Карл Фитени. По его словам, за этой границей новые звезды почти не рождаются.

Миграция звезд из внутренних областей

Звезды, находящиеся за пределами зоны активного звездообразования, вероятно, появились ближе к центру галактики, а затем медленно сместились наружу. Этот процесс, известный как радиальная миграция, происходит под воздействием спиральных рукавов Млечного Пути. Важно, что звезды при этом сохраняют почти круговые орбиты, что исключает их выбрасывание в результате столкновений с другими галактиками. Таким образом, внешний диск Млечного Пути состоит из «переселенцев» из внутренних областей. Диаметр Млечного Пути составляет не менее 100 тысяч световых лет, однако активное звездообразование происходит лишь в радиусе до 40 тысяч световых лет от центра. Солнечная система, находящаяся на расстоянии 26 тысяч световых лет от центра, располагается внутри этой зоны.

Суперкомпьютерное моделирование подтверждает выводы

Для проверки гипотезы ученые применили суперкомпьютерное моделирование, которое позволило определить физические механизмы, отвечающие за наблюдаемые особенности галактики. Моделирование показало, что на расстоянии около 40 тысяч световых лет от центра эффективность рождения звезд резко снижается. Эта область отмечает край дисковой зоны звездообразования в Млечном Пути. Модели также подтвердили, что миграция звезд существенно влияет на возрастной профиль диска, создавая наблюдаемую U-образную форму. Результаты исследования были опубликованы в рецензируемом журнале Astronomy & Astrophysics. Млечный Путь не уникален в этом отношении — подобные U-образные распределения возрастов звезд наблюдаются и в других спиральных галактиках.

Значение для галактической археологии

Протяженность звездообразующего диска Млечного Пути долгое время оставалась открытым вопросом в галактической археологии. Новые данные позволяют уточнить модели эволюции галактик и понять, как происходит рост звездных систем. Галактики растут изнутри наружу, и Млечный Путь не является исключением. Средний возраст звезд уменьшается с радиусом от центра до определенной точки, после чего снова возрастает. Это указывает на то, что внешние области диска формировались за счет миграции, а не локального звездообразования. Открытие имеет значение для понимания истории нашей галактики и ее будущего. Если звездообразование продолжает замедляться, со временем Млечный Путь может превратиться в «красную и мертвую» галактику, где новые звезды почти не рождаются.

Дальнейшие исследования и открытые вопросы

Хотя граница звездообразования определена, остается множество вопросов. Ученые планируют изучить, как именно спиральные рукава влияют на миграцию звезд и почему эффективность звездообразования так резко падает именно на этом расстоянии. Также предстоит выяснить, насколько универсальна U-образная закономерность для других галактик. Сравнение с данными по другим спиральным системам может подтвердить или опровергнуть общность этого механизма. Карл Фитени и его коллеги намерены продолжить анализ данных Gaia и других обзоров, чтобы построить более детальную карту возраста звезд по всему диску Млечного Пути. Это позволит точнее понять историю звездообразования в нашей галактике.

Пересмотр представлений о структуре галактики

Новое исследование заставляет пересмотреть представления о размерах активной части Млечного Пути. Ранее считалось, что звездообразование может происходить на больших расстояниях от центра, но теперь ясно, что его эффективность резко падает уже на 40 тысячах световых лет. Это открытие имеет практическое значение для поиска экзопланет и изучения условий, благоприятных для жизни. Если звезды во внешних областях диска старые и образовались в других условиях, то и планетные системы вокруг них могут отличаться от тех, что находятся ближе к центру. Таким образом, Млечный Путь оказывается более компактным в плане звездообразования, чем предполагалось. Граница «звездной колыбели» определена, и теперь астрономы могут с большей уверенностью моделировать прошлое и будущее нашей галактики.

Главное

• Активное звездообразование в Млечном Пути происходит только в радиусе 35–40 тысяч световых лет от центра.
• За этой границей новые звезды не рождаются; присутствующие там светила мигрировали из внутренних областей диска.
• Солнечная система находится внутри зоны звездообразования, на расстоянии 26 тысяч световых лет от центра.
• Распределение возрастов звезд по радиусу диска имеет U-образную форму, что характерно и для других спиральных галактик.
• Исследование основано на анализе возраста более 100 тысяч гигантских звезд с использованием данных LAMOST, APOGEE и Gaia.
• Суперкомпьютерное моделирование подтвердило резкое снижение эффективности звездообразования на расстоянии около 40 тысяч световых лет.