«Апостериори»: Астрономы нашли край звездообразования в Млечном Пути

Новости науки и технологий

Поддержите «Эхо», если вы не в России

Обычно, когда говорят о крае Галактики, легко представить себе какую-то границу: здесь Млечный Путь ещё есть, а дальше – уже нет. Но в реальности всё устроено сложнее. У нашей Галактики нет твёрдого края. Звёзды, газ и тёмная материя постепенно становятся всё более разреженными. Поэтому вопрос о том, где именно заканчивается галактический диск, не имеет простого ответа.

В новой работе, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, астрономы предложили искать не край Млечного Пути вообще, а край его звездообразующего диска – то есть области, за пределами которой новые звёзды почти перестают рождаться.

Для этого авторы использовали данные двух крупных обзоров неба – LAMOST и APOGEE, дополненные данными космического телескопа Gaia. Они отобрали звёзды-гиганты, для которых можно оценить возраст и расстояние, и сосредоточились на звёздах, находящихся близко к плоскости Галактики и движущихся по почти круговым орбитам.

Главный результат работы – U-образный профиль возрастов звёзд в диске Млечного Пути. Если двигаться от внутренних областей Галактики наружу, средний возраст звёзд сначала уменьшается. Это хорошо согласуется с представлением о росте диска «изнутри наружу»: внутренние области сформировались раньше, внешние – позже. Но затем, примерно на расстоянии 11–12 килопарсек от центра Галактики, возраст звёзд снова начинает расти.

Именно этот минимум возраста авторы интерпретируют как границу звездообразующего диска. В одном наборе данных он находится на расстоянии примерно 11,3 килопарсека от центра Галактики, в другом – около 12,2 килопарсека. Для сравнения, Солнце находится примерно в 8 килопарсеках от центра Млечного Пути. То есть речь идёт не о какой-то далёкой внешней области, а о сравнительно близкой внешней части галактического диска.

Почему же за этой границей звёзды снова становятся старше? Авторы работы полагают, что объяснение может быть связано с радиальной миграцией. Если за определённым радиусом звездообразование резко ослабевает, то молодые звёзды там почти не появляются. Но это не значит, что звёзд там вообще нет. Внешний диск может быть заселён звёздами, которые родились ближе к центру, а затем постепенно сместились наружу под действием гравитационных возмущений – например, спиральных рукавов или галактического бара.

Чтобы проверить эту гипотезу, авторы сравнили наблюдения с численными моделями галактических дисков. В симуляциях они увидели похожую картину: минимум возраста совпадает с резким падением скорости звездообразования и с изломом в профиле плотности звёзд. За этим радиусом звёзды в основном не рождаются, а приходят из внутренних областей диска.

Возможных причин такого «обрыва» звездообразования несколько. Одна из них – влияние галактического бара, вытянутой структуры в центре Млечного Пути. Его гравитационные резонансы могут перераспределять газ и звёзды и создавать область, где звездообразование становится менее эффективным. Другая возможность связана с самим газом: если его плотность во внешнем диске падает ниже определённого порога, он хуже охлаждается и уже не может эффективно сжиматься в новые звёзды. Наконец, авторы обсуждают связь с искривлением внешнего диска Галактики.

Важно, что речь не идёт о «конце» Млечного Пути в буквальном смысле. За радиусом 11–12 килопарсек звёзды продолжают существовать. Но, по-видимому, эта область уже не является продолжением обычного звездообразующего диска. Она больше похожа на внешнюю зону, куда звёзды постепенно мигрируют изнутри.

Если выводы подтвердятся, это поможет лучше понять строение нашей Галактики. Многие спиральные галактики показывают так называемые диски II типа – их яркость или плотность после некоторого радиуса начинает спадать быстрее. Но Млечный Путь мы наблюдаем изнутри, и поэтому его структуру восстановить гораздо труднее. Возраст звёзд в этом случае становится своего рода обходным путём: не прямой фотографией края диска, а косвенным следом того места, где в Галактике меняется режим звездообразования.