Як наша Галактика виглядає для інопланетних астрономів?

Інопланетні астрономи, які живуть в іншій галактиці, можуть бачити 100 мільярдів зірок нашого Чумацького Шляху не більш ніж крихітною плямою світла на нічному небі. Проте, якщо вони проаналізують частоти світла в цій слабкій плямі, вони зможуть розшифрувати, з чого складається наша галактика.

Це викликає запитання: як виглядає хімія Чумацького Шляху з відстані мільйонів світлових років?

Дослідження під керівництвом Інституту астрономії Макса Планка в Німеччині та Юньнаньського університету в Китаї дали відповідь: наша галактика дивна, хоча й не єдина у своєму роді. Чумацький Шлях виділяється серед інших галактик такого ж розміру з дуже низькими концентраціями металу в центрі, підіймається до середини, а потім згасає на околиці галактики.

Для порівняння, розподіл металів в інших галактиках набагато більш плоский, більше схожий на млинець, ніж на пончик. Наша галактика «не унікальна, але й не звичайна», повідомляють дослідники. «Чумацький Шлях може не мати типового розподілу металевості для галактики такої маси». Астрономи використовують слово «метал» для позначення всіх елементів, які важчі за водень і гелій.

Ядра водню та гелію утворилися приблизно через три хвилини після Великого вибуху, а електрони почали подорожувати приблизно через 380 000 років, щоб утворити атоми. Важчі елементи є продуктом мільярдів років еволюції зірок, для появи яких потрібно більше часу. З цієї причини зірки, які народилися раніше в історії Всесвіту, як правило, мають менше металів, ніж ті, що народилися пізніше.

Залізо (Fe) є дефіцитним у центрі Чумацького Шляху, на висоті приблизно 7 кілопарсек (кпк) від центру (або 23 000 світлових років), і після цього падає. Молоді зірки мають більший вміст заліза, ніж старі зірки. Вік зірки 1 млрд років становить один мільярд років. (Ліан та ін. *, Nature Astronomy*, 2023)

Дослідники порівняли наш Чумацький Шлях з 321 галактикою подібної маси, спостережуваними в рамках огляду Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA). Вони виявили, що лише один відсоток цих галактик відповідає Чумацькому Шляху з точки зору розподілу металів. Дослідники також порівняли Чумацький Шлях із 134 галактиками, створеними в моделюванні Всесвіту TNG50, який моделював еволюцію десятків тисяч галактик протягом 13,8 мільярда років.

Лише 11 відсотків змодельованих галактик були схожі на нашу.

В середньому вміст заліза (Fe) був рівномірно розподілений у центрі та на околицях галактик в огляді MaNGA. Для порівняння, вміст заліза в Чумацькому Шляху нижчий у центрі, досягає піку в середині, а потім зменшується на краях галактики. (Ліан та ін. *, Nature Astronomy*, 2023)

Чому наш Чумацький Шлях такий дивний?

Є кілька пояснень. Можливо, старі зірки з меншим вмістом металу використали всі ресурси в центрі галактики. Це означало б, що там народилося небагато молодих зірок, що пояснювало б провал металів у центрі. Крім того, надмасивна чорна діра в центрі Чумацького Шляху, можливо, викидала радіацію під час їжі, що ускладнювало утворення зірок у центрі.

Дефіцит металів на краях Чумацького Шляху може бути спричинений тим, що наша галактика поглинула іншу галактику з низьким вмістом металу. Інша можливість полягає в тому, що оцінений розмір диска зірок Чумацького Шляху був неправильним, і це може бути розглянуто в майбутніх дослідженнях, таких як WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) і Sloan Digital Sky Survey V (SDSS-V), кажуть дослідники.

«Пошук способів порівняти нашу рідну галактику з більш віддаленими галактиками — це те, що нам потрібно, якщо ми хочемо знати, чи є Чумацький Шлях особливим, чи ні», — каже провідний автор і астроном Цзяньхуей Ліан. «Це питання було відкритим відтоді, як сто років тому астрономи зрозуміли, що Чумацький Шлях — не єдина галактика у Всесвіті». Джерело