Астрономи виявили понад 200 далеких змінних зірок, відомих як зірки RR Ліри, у зоряному гало Чумацького Шляху. Найвіддаленіші з цих зірок знаходяться на відстані понад мільйон світлових років від Землі, майже вдвічі меншої відстані від нашої сусідньої галактики Андромеди, яка знаходиться приблизно у 2,5 мільйона світлових років від нас. Характерні пульсації та яскравість зірок RR Ліри роблять їх чудовими «стандартними свічками» для вимірювання галактичних відстаней. Ці нові спостереження дозволили дослідникам простежити зовнішні межі гало Чумацького Шляху.
«Це дослідження переосмислює зовнішні межі нашої галактики», — сказав Раджа ГухаТхакурта, професор і кафедра астрономії та астрофізики Каліфорнійського університету в Санта-Крус. «Наша галактика та Андромеда настільки великі, що між ними майже немає простору».
ГухаТхакурта пояснив, що зоряний ореол нашої галактики набагато більший за диск, діаметр якого становить приблизно 100 000 світлових років. Наша Сонячна система знаходиться в одному зі спіральних рукавів диска. Посередині диска знаходиться центральна опуклість, а навколо неї розташоване гало, яке містить найдавніші зірки в галактиці та простягається на сотні тисяч світлових років у будь-якому напрямку.
«Гало — це найважча частина для вивчення, тому що зовнішні межі знаходяться так далеко», — сказав ГухаТхакурта. «Зірки дуже рідкісні порівняно з високою зоряною щільністю диска та балджа, але в гало переважає темна матерія, і воно фактично містить більшу частину маси галактики».
Yuting Feng, докторант, який працює з GuhaThakurta в UCSC, очолив нове дослідження та представив свої висновки у двох доповідях на зустрічі Американського астрономічного товариства в Сіетлі 9 і 11 січня. За словами Фенга, попередні дослідження моделювання підрахували, що зоряне гало має простягатися приблизно на 300 кілопарсек або 1 мільйон світлових років від центру галактики. (Астрономи вимірюють галактичні відстані в кілопарсеках; один кілопарсек дорівнює 3260 світлових років.) 208 зірок RR Ліри, виявлені Фенгом і його колегами, мали відстань від 20 до 320 кілопарсек.
«Ми змогли використати ці змінні зірки як надійні трасувальники для визначення відстаней», — сказав Фенг. «Наші спостереження підтверджують теоретичні оцінки розміру гало, тому це важливий результат».
Висновки ґрунтуються на даних огляду скупчень Virgo Next Generation (NGVS), програми, яка використовує канадсько-французько-гавайський телескоп (CFHT) для вивчення скупчення галактик далеко за межами Чумацького Шляху. Опитування не було розроблено для виявлення зірок RR Ліри, тому дослідникам довелося викопати їх із набору даних. Скупчення Діви — велике скупчення галактик, до якого входить гігантська еліптична галактика M87.
«Щоб отримати глибоку експозицію M87 і галактик навколо неї, телескоп також зафіксував зірки переднього плану в тому ж полі, тому дані, які ми використали, є свого роду побічним продуктом цього огляду», — пояснив Фенг.
За словами ГухаТакурти, чудова якість даних NGVS дозволила команді отримати найбільш надійну та точну характеристику RR Lyrae на цих відстанях. RR Ліри — це старі зірки з дуже специфічними фізичними властивостями, які змушують їх розширюватися та стискатися в регулярно повторюваному циклі.
«Те, як змінюється їх яскравість, нагадує ЕКГ — вони схожі на серцебиття галактики — тому яскравість швидко зростає і повільно спадає, і цикл ідеально повторюється з цією дуже характерною формою», — сказав ГухаТхакурта. «Крім того, якщо виміряти їх середню яскравість, вона однакова від зірки до зірки. Ця комбінація є фантастичною для вивчення структури галактики».
Небо повне зірок, одні яскравіші за інші, але зірка може виглядати яскравою тому, що вона дуже яскрава або дуже близько, і її буває важко відрізнити. Астрономи можуть ідентифікувати зірку RR Ліри за її характерними пульсаціями, а потім використовувати її спостережувану яскравість, щоб обчислити, наскільки далеко вона знаходиться. Проте процедури непрості. Більш віддалені об’єкти, такі як квазари, можуть маскуватися під зірки RR Ліри.
«Тільки астрономи знають, як боляче отримати надійні індикатори цих відстаней», — сказав Фенг. «Ця надійна вибірка далеких зірок RR Ліри дає нам дуже потужний інструмент для вивчення гало та перевірки наших поточних моделей розміру та маси нашої галактики».
Це дослідження базується на спостереженнях, отриманих за допомогою MegaPrime/MegaCam, спільного проєкту CFHT і CEA/IRFU, на Канадсько-Франційно-Гавайському телескопі (CFHT), яким керує Національна дослідницька рада (NRC) Канади, Інститут National des Sciences de l’Univers of the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Франції та Гавайського університету.