Астрофизики нашли, где заканчивается Млечный Путь
Определить, где заканчивается Млечный Путь, непросто — у диска Галактики нет резкого края. И тем не менее международная группа астрофизиков сделала это, установив границу зоны активного зведообразования.
Своими расчетами они поделились на страницах журнала Astronomy & Astrophysics. Из них следует, что основная масса звезд в Галактике рождается в пределах 40 000 световых лет от ее центра.
«Вопрос о том, где заканчивается звездообразующий диск Млечного Пути, долго оставался открытым в галактической археологии. Мы картировали звезды по их расположению и возрасту — и получили наконец четкий количественный ответ», — говорит астрофизик Карл Фитени из Университета Инсубрии, ведущий автор статьи.
Звездообразование в галактиках начинается в плотных центральных областях и постепенно распространяется наружу, поэтому чем дальше от центра, тем моложе звезды.
Млечный Путь — не исключение: средний возраст звезд действительно убывает по мере удаления от центра. Но на расстоянии примерно 35 000 – 40 000 световых лет от ядра тенденция меняется на противоположную.
Если строить график возраста от расстояния, он примет характерную U-образную форму.
Авторы работы проверили эту кривую по самым современным галактическим симуляциям и обнаружили, что минимум возраста совпадает с резким падением эффективности звездообразования, что подтверждает его как истинную границу звездообразующего диска Млечного Пути.
Однако звезды есть и за пределами этой границы — за счет радиальной миграции по рукавам Галактики. Поскольку дрейфуют вовне они довольно медленно, то успевают порядком состариться. Именно это и дает наблюдаемую картину: самые дальние звезды за минимумом возраста оказываются самыми старыми.
Важно, что движутся они по почти круговым орбитам, что исключает версию, будто их выбросило на периферию столкновением с другой галактикой. Их присутствие во внешнем диске — тихий, кумулятивный результат одной лишь внутренней динамики Галактики.
Ученые проанализировали более 100 000 звезд-гигантов, используя данные спектроскопических обзоров LAMOST и APOGEE, а также точные измерения спутника Gaia, и постарались отделить развитие звездообразования от других процессов.
«Gaia выполняет свое обещание: объединяя ее данные с наземной спектроскопией и моделями галактик, мы можем расшифровать историю формирования нашей Галактики», — отмечает астрофизик Лоран Эйер из Женевского университета, соавтор исследования.
«В астрофизике мы используем суперкомпьютерные симуляции, чтобы выявить физические механизмы, отвечающие за наблюдаемые свойства галактик. Эти модели позволили нам показать, как звездная миграция формирует возрастной профиль диска, и определить, где заканчивается область звездообразования», — добавляет соавтор Жуан А.
С. Амаранте из Шанхайского университета Цзяотун.
Почему эффективность звездообразования ослабевает именно на этом расстоянии от галактического центра, пока неясно. Основные версии — гравитация центрального бара Млечного Пути может перераспределять газ, не давая ему остывать и формировать звезды, либо галактический изгиб потенциально нарушает звездообразование.
Следующие поколения обзоров, такие как 4MOST и WEAVE, предоставят еще более детальные данные. Они позволят и уточнить измерения, и выяснить причину, надеются ученые.