Астрономы нашли две самые ранние группы звезд Млечного Пути

Один из самых интересных вопросов современной астрофизики: как формируются и развиваются массивные галактики? Как показала практика, мы можем приблизиться к ответу, изучая «карту» нашей родной Галактики — Млечного Пути. Такая возможность появилась у астрономов не столь давно, ведь для подобных масштабных исследований требуются точные данные о движении, возрасте и других параметрах миллиардов звезд. По этим параметрам можно вычислить, когда и на каких орбитах сформировались эти объекты, родились они в Млечном Пути или присоединились к нему в процессе слияния с Галактикой либо скоплением.

Когда галактики сливаются, каждая из них приносит с собой запасы водорода, из которых в турбулентных условиях начинают формироваться новые звезды. Со временем это «бурление» замедляется, звезды первичных скоплений перемешиваются друг с другом и с молодыми звездами. Чем больше времени проходит, тем сложнее выделить составляющие. Например, лишь недавно астрономы выяснили, что Малое Магелланово Облако состоит из двух скоплений.

К счастью, какие-то «следы» родства между звездами отдельных скоплений все равно остаются. В частности, в направлении и энергии их движения. Именно по этим параметрам в новом исследовании ученые из Института астрономии Макса Планка выявили две новые подструктуры Млечного Пути в данных обзора «Гайя».

В нашей Галактике возраст, металличность, движение и орбиты звезд взаимосвязаны. В диске находятся в основном богатые металлами звезды, рожденные in situ, в Млечном Пути. Присоединившиеся в процессе слияний светила расположены в основном в гало Галактики, растянувшемся на десятки килопарсек. Среди них выделяют группу «Гайя — Колбаса — Энцелад» (GSE), остатки поглощенной миллиарды лет назад карликовой галактики.

Также астрономы нашли в гало популяцию Splash, состоящую из богатых металлами звезд. Ученые предположили, что эти звезды сформировались в диске Млечном Пути, но их выкинуло оттуда на ранних этапах во время какого-то слияния. В 2022 году исследователи выделили группу еще более старых, бедных металлами звезд, — «Бедное старое сердце» Млечного Пути (POH).

Чтобы понять, на какую из этих групп больше всего похожи объекты новых подструктур Млечного Пути, авторы работы использовали данные о составе звезд из Слоуновского обзора (SDSS). Оказалось, обе группы бедны металлами (астрономы называют металлами все элементы тяжелее водорода и гелия), причем по характеристикам они беднее самых старых звезд диска. Больше всего они похожи на звезды «Бедного старого сердца», нежели на «присоединенные» звезды GSE.

Сопоставив данные, ученые пришли к выводу, что эти две подструктуры — Шива и Шакти — остатки первых «кирпичиков» Млечного Пути. Они присоединились более 12 миллиардов лет назад, незадолго до того, как сформировался диск Галактики. Судя по всему, они были массивнее и плотнее GSE. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

В подструктуре Шакти ученые выделили примерно 1,7 тысячи звезд, в Шиве — около 5,6 тысячи. Суммарная масса звезд каждой из них — приблизительно 10 миллионов солнечных масс. Также исследователи выделили в окрестностях Млечного Пути шаровые скопления, которые могли присоединиться вместе с Шивой и Шакти. Кстати, названия неслучайны: это имена пары индуистских божеств, союз которых породил нашу Вселенную.

«Удивительно, что мы вообще можем различить эти древние структуры. Млечный Путь значительно изменился со времен формирования этих звезд, и мы не ожидали различить их в виде группы. Это стало возможным благодаря беспрецедентным данным, которые мы получаем от „Гайи“», — объяснил уникальность открытия Кхьяти Малхан (Khyati Malhan), главный автор новой работы.

Подтвердить эти выводы можно будет в скором времени, когда станут доступны результаты обзоров WEAVE и 4MOST. В новом исследовании ученые использовали лишь данные из определенных областей Млечного Пути. Вероятно, группы Шива и Шакти на самом деле гораздо больше.