Вчені знайшли дві ранні групи зірок Чумацького Шляху

Шива та Шакті — так астрономи назвали дві групи давніх зірок нашої Галактики. Судячи з їхніх параметрів та руху, це залишки першої «цеглинки» Чумацького Шляху з часів, коли вона ще не набула звичної нам форми.

Одне з найцікавіших питань сучасної астрофізики: як формуються та розвиваються масивні галактики? Як показала практика, ми можемо наблизитися до відповіді, вивчаючи карту нашої рідної Галактики — Чумацького Шляху. Така можливість з’явилася в астрономів не так давно, адже для подібних масштабних досліджень потрібні точні дані про рух, вік та інші параметри мільярдів зірок. За цими параметрами можна визначити, як і яких орбітах сформувалися ці об’єкти, народилися вони у Чумацькому Шляху чи приєдналися щодо нього у процесі злиття з Галактикою чи скупченням.

Коли галактики зливаються, кожна з них приносить із собою запаси водню, з яких у турбулентних умовах починають формуватись нові зірки. Згодом це «вирування» уповільнюється, зірки первинних скупчень перемішуються один з одним і з молодими зірками. Чим більше часу минає, тим складніше виділити складові. Наприклад, лише недавно астрономи з’ясували, що Мала Магелланова Хмара складається з двох скупчень.

На щастя, якісь «сліди» спорідненості між зірками окремих скупчень все одно залишаються. Зокрема, у напрямі та енергії їхнього руху. Саме за цими параметрами в новому дослідженні вчені з Інституту астрономії Макса Планка виявили дві нові підструктури Чумацького Шляху в даних огляду «Гайя».

У нашій Галактиці вік, металевість, рух та орбіти зірок взаємопов’язані. У диску знаходяться в основному багаті на метали зірки, народжені in situ , в Чумацькому Шляху. Світила, що приєдналися в процесі злиття, розташовані в основному в гало Галактики, що розтягнувся на десятки кілопарсек. Серед них виділяють групу «Гайя – Ковбаса – Енцелад» (GSE), залишки поглиненої мільярди років тому карликової галактики.

Також астрономи знайшли в гало популяцію Splash, що складається з багатих на метали зірок. Вчені припустили, що ці зірки сформувалися в диску Чумацького Шляху, але їх викинуло звідти на ранніх етапах під час якогось злиття. У 2022 році дослідники виділили групу ще старіших, бідніших металами зірок — «Бідне старе серце» Чумацького Шляху (POH).

Щоб зрозуміти, яку з цих груп найбільше схожі об’єкти нових підструктур Чумацького Шляху, автори роботи використовували дані про склад зірок зі Слоунівського огляду (SDSS). Виявилося, обидві групи бідні металами (астрономи називають металами всі елементи важчі за водень і гелій), причому за характеристиками вони бідніші за найстаріші зірок диска. Найбільше вони схожі на зірки «Бідного старого серця», ніж на «приєднані» зірки GSE.

Зіставивши дані, вчені дійшли висновку, що ці дві підструктури — Шива та Шакті — залишки першої «цеглинки» Чумацького Шляху. Вони приєдналися понад 12 мільярдів років тому, незадовго до того, як сформувався диск Галактики. Зважаючи на все, вони були масивнішими і щільнішими за GSE. Результати дослідження опубліковані в журналі The Astrophysical Journal.

У підструктурі Шакті вчені виділили приблизно 1,7 тисячі зірок, у Шиві — близько 5,6 тисячі. Сумарна маса зірок кожної з них приблизно 10 мільйонів сонячних мас. Також дослідники виділили на околицях Чумацького Шляху кульові скупчення, які могли приєднатися разом із Шивою та Шакті. До речі, назви невипадкові: це імена пари індуїстських божеств, спілка яких породила наш Всесвіт.

«Дивно, що ми взагалі можемо розрізнити ці давні структури. Чумацький Шлях значно змінився з часів формування цих зірок, і ми не очікували розрізнити їх як групи. Це стало можливим завдяки безпрецедентним даним, які ми отримуємо від Гайї“», — пояснив унікальність відкриття Кхьяті Малхан (Khyati Malhan), головний автор нової роботи.