Млечный Путь… нормальный?

Изучать крупномасштабную структуру нашей галактики непросто. У нас нет такого четкого представления о форме и характеристиках Млечного Пути, как о других галактиках, в основном потому, что мы живем внутри него. Но у нас есть некоторые преимущества. Внутри мы можем делать подробные обзоры звездного населения Млечного Пути и их химического состава. Это дает исследователям инструменты, необходимые им для сравнения нашей галактики со многими миллионами галактик во Вселенной.

На этой неделе международная группа исследователей из США, Великобритании и Чили выпустила досье бумага Вот и все. Они прошерстили составленный им каталог из десяти тысяч галактик. Цифровой обзор неба Слоанапоиск галактик со схожими характеристиками с нашей.

Они обнаруживают, что у Млечного Пути есть близнецы — многие из них — но одно и то же число похоже только внешне, а фундаментальные различия скрыты в данных. То, что они обнаружили, имеет значение для будущей эволюции нашей галактики.

Сбор данных

Чтобы начать поиск, исследователи сузили размер выборки, выбрав те галактики, которые соответствовали тому, что мы знаем о Млечном Пути, в три широкие категории. Во-первых, они отфильтровали галактики с общей массой, подобной массе Млечного Пути. Во-вторых, они исключили галактики со значительно отличающимся «общим коэффициентом выпуклости» (размером галактики по сравнению с ее ярким центральным ядром). Наконец, они выбрали только галактики с похожим «типом Хаббла»: системой классификации, которая группирует галактики на основе их формы. Некоторые галактики, такие как наша, имеют спиралевидную форму, в то время как другие галактики, обычно более старые, имеют форму нечетких пятен и известны как эллиптические галактики. В системе классификации Хаббла возможны и другие улучшения, в том числе, например, стержнеобразные центры некоторых спиралей, но идея заключалась в том, чтобы использовать классификации для поиска приближений для Млечного Пути, чтобы начать более подробную работу.

В конце этого процесса у команды было 138 галактик, внешне похожих на нашу. Оттуда они могут вникать в детали, чтобы увидеть, насколько наши галактические кузены близки к нам.

Они включили данные в модель, предсказывающую звездообразование, принимая во внимание, как звездные ветры уносят избыточный газ из звездных систем, который может притягиваться к центру галактик. Модель также учитывала химический состав и металличность материалов в разных регионах галактик.

Итак, что же они нашли?

Оказывается, действительно есть галактики, очень похожие на нашу. 56 из 138 галактик в выборке оказались близко к дому.

Что отличает эти галактики, подобные Млечному Пути, так это то, что они имеют большую временную шкалу, в которой происходит звездообразование во внешних областях, постоянно рождая новые звезды. С другой стороны, внутренняя область переживает драматический период интенсивного звездообразования в начале галактической истории, вызванный газовым потоком, втягивающимся внутрь к центру из внешней области. Позже в ядре произошел гораздо более медленный период звездообразования, основанный на переработанном газе, испускаемом древними звездами во внешней области. Эти новые звезды, сделанные из переработанного материала, имеют более высокий уровень металличности, к ним привиты более тяжелые элементы, которых не было в звездах первого поколения. Мы видим эту закономерность и дома, в нашей галактике.

Но это верно не для всех 138 изученных галактик. Большая часть галактик, которые на первый взгляд выглядели похожими на Млечный Путь, при ближайшем рассмотрении выглядят совсем по-другому. Они делятся на две категории.

Первая категория (состоящая из 55 из 138 галактик) — это галактики, которые, по-видимому, вообще не различают свои внутренние и внешние области. В этих галактиках звездообразование происходит равномерно, в медленном, затяжном продолжительном процессе без дикого взрыва в ядре. В этих галактиках звезды как во внутренней, так и во внешней областях выглядят одинаково.

Между тем, вторая категория состоит из так называемых «центрально погашенных» галактик (27 из 138), и это, пожалуй, самая странная группа. Эти выбросы, по-видимому, не имеют какого-либо значительного периода недавнего звездообразования из материала, переработанного в их ядрах, а это означает, что радиальный отток газа из внешних областей, который мы наблюдаем в Млечном Пути, не происходит в этих галактиках.

Одна постоянная особенность этих погасших галактик в центре состоит в том, что они, как правило, завершили большую часть своего звездообразования в прошлом, что указывает на то, что они могут быть старше Млечного Пути.

Если это правда, то, возможно, мы с нетерпением ждем будущего Млечного Пути. Наша галактика может когда-нибудь закончиться с погашенным центром, и, таким образом, эти галактики являются предвестником следующего этапа галактической эволюции.

«Возможно, эти галактики являются эволюционными преемниками Млечного Пути, которые в своей жизни ушли дальше», — пишут авторы.

Они также выдвинули некоторые другие возможные объяснения, такие как чрезмерно активное галактическое ядро, которое может подавить звездообразование во внутренних областях галактик.

Нам еще многое предстоит узнать, но это исследование предлагает множество новых возможностей, которые можно использовать, когда дело доходит до галактической эволюции. По сути, это показывает, что мы не совсем уникальны. Во Вселенной существует огромное разнообразие типов галактик, но, по крайней мере, некоторые из них действуют по тем же правилам, что и Млечный Путь, и многие из них находятся на одной и той же стадии жизни. Изучение этих похожих форм может помочь нам узнать больше о нашем доме, давая нам следующую лучшую вещь, чем держать нашу галактику перед зеркалом и показывать нам собственное отражение.

Статья доступна в формате препринта на ArXiv:

Шуан Чжоу, Альфонсо Арагон-Саламанка, Майкл Меррифилд, Бретт Х. Эндрюс, Нев Друри, Ричард Р. Лейн. «Галактики, похожие на Млечный Путь, похожи на Млечный Путь? Вид из SDSS-IV/MaNGA».

Избранное изображение предоставлено Пабло Карлосом Будаси (Wikimedia Commons).