Перейти к содержимому

Всплески звездообразования в центре Млечного Пути

Новые исследования говорят о том, что произошли всплески звездообразования в центре Млечного Пути

Новые наблюдения центра нашей родной галактики позволили астрономам впервые реконструировать историю звездообразования в центре Млечного Пути. Ранее считалось, что звезды в так называемом ядерном звездном диске формировались непрерывно в течение последних миллиардов лет. Вместо этого новые результаты подразумевают всплеск активности звездообразования более чем 8 миллиардов лет, за которым следует спокойный период, а затем еще один всплеск активности около одного миллиарда лет назад. Переписанная эволюционная история имеет свои последствия для формирования перемычки нашей галактики. Результаты были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

 

Астрономы открыли ранее неизвестную историю жизни звезд вблизи центра нашей галактики. Их работа показывает, что рассматриваемые звезды образовались в двух волнах: более 90% звезд образовались не менее восьми миллиардов лет назад. Вторая группа, ответственная примерно за 5% звезд, сформировалась за короткое время около одного миллиарда лет назад. Между этими двумя вспышками активности был долгий период покоя, когда почти не образовалось новых звезд.

Рассматриваемые звезды принадлежат к плотной дискообразной области диаметром около 1000 световых лет (примерно 1% от диаметра величественного звездного диска Млечного Пути), известной как ядерный диск. Этот диск окружает самое внутреннее ядерное скопление звезд Млечного Пути и его центральную сверхмассивную черную дыру.

Всплески активности звездообразования

В результате двух интенсивных эпизодов звездообразования, исследователи переписали часть истории нашей родной галактики: ранее предполагалось, что звезды в центральной области Млечного Пути формировались постепенно на протяжении последних миллиардов лет. Новая временная шкала имеет последствия для ряда других астрономических явлений.

Примечательно, что это ограничивает историю роста центральной черной дыры нашей галактики. Газ, поступающий в центральные области нашей галактики, приводит как к образованию звезд, так и к увеличению массы центральной черной дыры. Недавно восстановленная история звездообразования показывает, что центр нашей галактики, вероятно, достиг большей части своей нынешней массы раньше, чем восемь миллиардов лет назад.

Короткий, но интенсивный всплеск активности звездообразования миллиард лет назад, вероятно, был одним из самых энергичных событий в истории нашей галактики. Сотни тысяч вновь образованных массивных звезд взорвались бы как сверхновые в течение миллионов лет.

Полученные результаты также заставляют астрономов переосмыслить еще одну фундаментальную особенность нашей галактики. Млечный Путь-это замкнутая спиральная галактика, с перемычкой длиной от 3000 до 15 000 световых лет, соединяющей внутренние концы ее двух главных спиральных рукавов. Считается, что такие перемычки очень эффективно направляют газ в центральную область галактики, что приведет к образованию новых звезд.

Миллиарды лет без образования звезд в ядерном галактическом диске заставляют астрономов переосмыслить этот сценарий. В те спокойные годы газ, очевидно ,не поступал в центр Галактики в достаточном количестве. Франсиско Ногерас Лара (тогдашний Instituto de Astrofísica de Andalucía, ныне постдокторант-исследователь в MPIA), ведущий автор статьи, говорит: : “Либо перемычка появилась совсем недавно, либо такие перемычки не так эффективны в транспортировке газа, как это обычно предполагается. В последнем случае какое – то событие – например, близкое столкновение с карликовой галактикой-должно быть, вызвало поток газа в сторону галактического центра около миллиарда лет назад.”

Реконструкция истории формирования галактического центра

Реконструкция истории ядерного галактического диска использует некоторые из фундаментальных открытий астрономов в области звездообразования. Звезды живут только в течение определенного промежутка времени, который зависит от их массы и химического состава.

Всякий раз, когда многие звезды рождаются одновременно, что является обычным явлением, астрономы могут посмотреть на скопление, построить яркость звезды против красноватости их цвета (“диаграмма цвета-величины”) и вывести, как давно это скопление было сформировано. Одним из нескольких возрастных показателей является “красный сгусток” звезд, которые уже начали сжигать гелий в своих ядрах. Из средней яркости звезд в этом скоплении можно вывести возраст этой группы звезд.

Проблемы наблюдения за галактическим центром

Но есть одна загвоздка: все эти методы требуют от астрономов изучения отдельных звезд. Для центральных районов Млечного Пути это очень сложная задача. Центр Галактики скрыт от Земли гигантскими облаками пыли, требующими инфракрасных наблюдений, чтобы “смотреть сквозь” облака.

Но тогда такие наблюдения обязательно увидят слишком много звезд в центре Млечного Пути. Галактический центр очень плотный, с тысячью-ста тысячами звезд в кубе со стороной длины в один световой год. Когда астрономы наблюдают очень плотные звездные поля такого рода, эти звездные диски будут перекрываться на изображении телескопа. Разделение таких полей на отдельные звезды затруднительно – но необходимо, если вы хотите реконструировать историю формирования галактического центра.

Правильный инструмент для работы

Райнер Шед (Instituto de Astrofísica de Andalucía, PI из исследования галактического ядра), Надин Ноймайер из MPIA и их коллеги начали планировать заняться историей Центрального региона нашего Млечного Пути в конце 2014 года, они знали, что им придется найти правильный инструмент для этой работы. Как объясняет Ноймайер: "нам нужен был прибор ближнего инфракрасного диапазона с большим полем зрения, способный наблюдать центральную область Млечного Пути, которая находится в южном небе. Инструмент ESO HAWK-I был идеально подходит для нашей съемки."HAWK-I-это инфракрасная камера на 8-метровом Очень Большом Телескопе в Паранальской обсерватории Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили.

Для своей галактической съемки астрономы наблюдали центральную область галактики с помощью HAWK-I в течение 16 ночей, сумев получить точную фотометрию более трех миллионов звезд. Используя специальный метод, известный как голографическое изображение, астрономы были в состоянии различить между звездами всего лишь 0,2 угловых секунды друг от друга. С такой точностью можно было различить две одноцентовые монеты, рассматриваемые с расстояния более 8 километров. Два четко видимых "красных сгустка" в результирующей диаграмме цвет-величина позволили реконструировать историю формирования галактического ядерного диска.

В качестве следующего шага астрономы сейчас изучают влияние пыли на свои наблюдения (угасание и покраснение). Учет влияния пыли должен позволить еще более точно реконструировать историю центральных регионов нашей галактики в будущем.

Оригинал статьи: http://www.mpia.de/news/science/2019-11-starformation?c=2977291

ЕстествоЗнаніе - увлекательно о наукѣ для всехъ!

Добавить комментарий