Два астрофизика из Института астрономии им. Макса Планка в Германии доказали, что центр нашей галактики Млечный Путь омывается двумя отдельными звёздными потоками из крайне старых звёзд, которые они назвали Шива и Шакти. Возраст этих звёзд составляет 12–13 млрд лет, что означает, что они ровесники нашей галактики и это делает их ценной и буквально археологической находкой.

Визуализация звёздных потоков Шива и Шакти вокруг центра Млечного Пути. Источник изображения: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan

Заявленное в журнале The Astrophysical Journal открытие древних звёздных образований вокруг центра Млечного Пути, каждое из которых обладает массой около 10 млн солнечных, помог сделать европейский астрометрический спутник «Гайя» (Gaia). «Гайя» изучает такие характеристики звёзд в нашей галактике и недалеко от неё, как скорость и вектор движения, удалённость, а также металличность. Тем самым спутник помогает создавать трёхмерную карту Млечного Пути и оценивать примерный возраст звёзд (чем больше в спектре звёзд атомов веществ тяжелее гелия, тем они старше).

Изучая наборы данных «Гайи» астрофизик Кхьяти Малхан (Khyati Malhan) и астроном Ганс Вальтер-Рикс (Hans Walter-Rix) обнаружили две независимые, но расположенные рядом популяции звёзд возрастом около 13 млрд лет. Они, как и другие звёзды в галактике, вращаются вместе со всеми остальными объектами вокруг центра Млечного Пути, но ведут себя как несколько обособленные структуры. Фактически это два звёздных потока из древних звёзд. Тот, что ближе к центру галактики учёные назвали Шивой, а чуть более отдалённый — Шакти.

«Что действительно удивительно, так это то, что мы вообще можем обнаружить эти древние структуры, — сказал Малхан. — С момента рождения этих звёзд Млечный Путь изменился настолько значительно, что мы не могли рассчитывать так чётко распознать их как группу, но беспрецедентные данные, которые мы получаем от Gaia, сделали это возможным».

Считается, что галактика Млечный Путь начала формироваться 13 млрд лет назад. Звёзды потоков Шива и Шакти, похоже, послужили первыми группами, которые инициировали запуск процессов образования рукавов галактики. Тогда это были «небольшие усики», как выразились учёные, однако время и вещество развило их в полноценные спиральные рукава длиной в 100 тыс. световых лет.

По образованиям таких звёздных групп, как Шива и Шакти учёные могут восстановить историю эволюции Млечного Пути. Звёздные потоки можно проследить до бывших звёздных скоплений, которые внесли свой вклад в формирование нашей галактики, увидеть какие звёзды Млечный Путь приобрёл при поглощении карликовых галактик и узнать многое из прошлого нашей галактики. Это ценно не только для изучения нашего звёздного дома, но также для понимания ранней истории Вселенной, что делает открытие вдвойне ценным.

Центр нашей галактики интересен не только сверхмассивной чёрной дырой Стрелец А*. Там есть области обильного образования звёзд. Астрономы получили снимок одной из таких областей — Стрельца С. Несмотря на всё своё великолепие, этот снимок не отображает всей полноты находящихся там звёзд. Пыль и газ застилают обзор и скрывают множество новорожденных. Об их появлении говорят только спектры. Но это служит и подсказкой для поиска других похожих очагов.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: ESO

Снимок области Стрелец С на удалении 300 световых лет от центра Млечного Пути получен на Очень большом телескопе (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO) в пустыне Атакама в Чили. Заглянуть чуть глубже сквозь пыль и газ помог инфракрасный прибор HAWK-I, установленный на телескопе. Без него изучаемая область показала бы ещё меньше звёзд, чем мы видим на снимке выше.

В скоплении Стрелец С сотни тысяч звёзд, большинство из которых есть на снимке. «Центр Млечного Пути — самая плодовитая область звездообразования во всей галактике, — заявили представители ESO в заявлении. — Однако астрономы обнаружили здесь лишь часть молодых звёзд, которые они ожидали [увидеть]».

«Есть "ископаемые" свидетельства того, что в недавнем прошлом родилось гораздо больше звёзд, чем те, которые мы видим на самом деле, — поясняют учёные. — Это потому, что смотреть в сторону центра галактики — непростая задача».

Тем не менее, инфракрасный прибор на телескопе позволил заглянуть сквозь эти облака и увидеть плотно упакованную звездную популяцию Стрельца С. Приборы также позволили выявить химический состав межзвёздного газа, что дало основание ожидать в этой области появления множества новых звёзд. Это наблюдение поможет астрономам определить новые регионы, в которых можно искать другие затемнённые молодые звезды и скопления. Млечный Путь — это наш звёздный дом и о нём лучше знать больше, чем меньше.

Около 50 лет назад стало понятно, что галактики заполнены неким невидимым веществом, которое как бы цементирует всё, что мы в них наблюдаем. Это вещество стали называть тёмным, поскольку оно не видимо в электромагнитных диапазонах и воздействует на окружение только гравитацией. Благодаря обилию тёмного вещества в галактиках орбитальные скорости вращения звёзд не уменьшаются по мере удаления от их центров. Но с Млечным Путём оказалось всё не так просто.

Вид на нашу галактику с Земли приборами «Гайи» и не только. Источник изображения: ESA/Gaia/DPAC

Учёные из Массачусетского технологического института провели собственный анализ распределения скорости звёзд в нашей галактике в зависимости от их удалённости от центра Млечного Пути. Используя данные европейского астрометрического спутника «Гайя» (Gaia) и данные исследования неба с помощью наземного телескопа SDSS Обсерватории Апач-Пойнт на спектроскопическом оборудовании Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment (APOGEE) учёные выяснили, что внутренняя часть нашей галактики может оказаться подозрительно лёгкой.

Данные по более чем 33 тыс. звёзд по всему диску галактики показали, что по мере удаления от центра Млечного Пути радиальная скорость звёзд заметно снижается, тогда как классическая кривая вращения галактик представляет собой практически горизонтальную линию по мере удаления от центра. Нам оказалось легко измерить кривые вращения далёких и близких галактик, тогда как со своей собственной мы едва научились разбираться и то, не до конца.

«Что нас действительно удивило, так это то, что эта кривая оставалась плоской до определенного расстояния, а затем она начала снижаться, — рассказали авторы исследования. — Это означает, что внешние звёзды вращаются немного медленнее, чем ожидалось, что является очень удивительным результатом».

«Этот результат противоречит другим измерениям, — продолжают исследователи. — Реальное понимание этого результата будет иметь глубокие последствия. Это может привести к обнаружению большего количества скрытых масс сразу за краем галактического диска или к пересмотру состояния равновесия нашей галактики».

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) прислал впечатляющее своей красотой изображение области из центра нашей галактики Млечный Путь — приборы аппарата запечатлели область звездообразования Стрелец C.

Источник изображений: webbtelescope.org

Эта область находится примерно в 300 световых годах от сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре нашей галактики и более чем в 25 тыс. световых лет от Земли. В этом регионе находятся более чем 500 тыс. звёзд и несколько скоплений протозвёзд, которые всё ещё формируются и набирают массу. Центр галактики — «самая экстремальная среда» в ней, пояснил профессор Университета Вирджинии Джонатан Тан (Jonathan Tan); до настоящего момента у астрономов не было изображений этой области с такой детализацией и в таком разрешении.

В центре этой области находится массивная протозвезда массой в 30 солнечных — она блокирует свет позади себя, из-за чего её окрестности кажутся менее «населёнными». Камера NIRCam зафиксировала также крупномасштабный выброс ионизированного водорода — это голубая область в нижней части снимка. Вероятно, такой эффект возник из-за того, что молодые и массивные звезды испускают фотоны с высокой энергией, но размеры данной области оказались неожиданностью для учёных.

Глава исследовательской группы Сэмюэл Кроу (Samuel Crowe) пояснил, что изучение этого и будущих изображений поможет учёным понять природу массивных звёзд, и это сродни «изучению происхождения большей части Вселенной».