Астрономы отследили историю звездообразования в центре Млечного Пути

Ученые завершили первый детальный обзор центра Млечного Пути и выделили основные этапы, определившие сегодняшний облик звезд в этой области. Оказалось, что большинство светил сформировалось на раннем этапе, после чего несколько миллиардов лет активность была низка. После крупной вспышки звездообразования, которая породила примерно пять процентов звезд за относительно короткий промежуток времени миллиард лет назад, формирование звезд опять затормозилось и начало расти лишь в последние пару десятков миллионов лет, пишут авторы в статье в Nature Astronomy.

В центре Млечного Пути множество структур самых разных размеров: от довольно крупного галактического балджа до ядерного диска, радиус которого всего около 150 парсек. Так как это практически единственный центр галактики, доступный для детального исследования, для астрономов он представляет особый интерес: в частности, только в нем удается разрешить ядерный балдж на отдельные звезды и изучить их динамику.

Подробные исследования, однако, ограничиваются качеством и масштабом обзоров, а также значительно осложняются сильным поглощением оптического излучения газом и пылью. Несмотря на то, что область центра Галактики уже наблюдалась в рамках таких обзоров как 2MASS, UKIDSS и VVV, их ограничения не позволяют охватить все звездное население центральной области. В связи с этим астрономы провели на восьмиметровом телескопе VLT обзор в ближнем инфракрасном диапазоне GALACTICNUCLEUS с угловым разрешением в 0,2 секунды и предельной звездной величиной около 18.

Ученые под руководством Франческо Ногерас-Лара (Francisco Nogueras-Lara) использовали полученные данные для определения истории звездообразования в ядерном диске Млечного Пути. Так как спектр звезды зависит от ее свойств, таких как масса, возраст и металличность, выяснить историю звездного ансамбля удалось при помощи функции светимости — зависимости суммарного энерговыделения светил в изучаемой области от длины волны. Следовательно, имея математическую модель, определяющую связь данных величин, и варьируя эти параметры можно подобрать такую совокупность, которая лучше всего воспроизведет реальные данные.

При этом воспринимаемый наблюдателем блеск звезд может зависеть и от внешних факторов, таких как поглощение межзвездной средой. Чтобы минимизировать этот вклад, ученые корректировали яркость на основе измерений звезд-гигантов класса K — однородной популяции светил, получающих энергию посредством термоядерного горения гелия в ядре. Такие звезды могут считаться стандартными свечами, так как обладают похожей абсолютной светимостью, а наблюдаемая разница может быть связана с различными расстояниями или поглощением. Следовательно, с помощью гигантов класса K можно построить карту величины поглощения и скорректировать соответствующие параметры других светил.

Ученые выяснили, что появление новых звезд происходило весьма неоднородно. Примерно 90 процентов объектов появились на первом этапе эволюции Галактики 13,5–8 миллиардов лет назад, затем следовал длительный промежуток спокойствия и лишь около одного миллиарда лет назад произошла новая вспышка звездообразования. В течение этого события, длившегося около ста миллионов лет, возникло примерно пять процентов звезд. Затем активность процессов опять снизилась, а увеличилась снова только в последние 30 миллионов лет.

Мощная вспышка звездообразования миллиард лет назад привела к многочисленным сверхновым за прошедшее время, причем около 30 тысяч должны были вспыхнуть в течение последних 30 миллионов лет. Малой части этой энергии достаточно для объяснения наблюдаемых в рентгеновском диапазоне истечений горячего вещества из центра Млечного Пути. Также авторы высказывают предположения, что совокупного энерговыделения этих сверхновых и, возможно, некоторой активности сверхмассивной черной дыры Sgr A* достаточно для объяснения формирования пузырей Ферми.

Восстановленная хронология событий в центре Млечного Пути подозрительно похожа на предполагаемые близкие прохождения других галактик. В частности, примерно 10 миллиардов лет назад произошло столкновение с карликовой галактикой Гайя-Энцелад, которую также называют «галактика-сосиска». При этом самым недавним крупным взаимодействием считается прохождение сквозь диск Млечного Пути карликовой галактики в Стрельце, которое произошло 0,3–0,9 миллиарда лет назад.

Ранее следы недавней вспышки Млечного Пути нашли в Магеллановом потоке, а «Хаббл» рассмотрел вспышку звездообразования в галактике NGC 4485. Вместе с тем, анализ большого количества галактик заставляет сомневаться в тесной связи взаимодействия таких систем со всплесками возникновения новых светил.

Тимур Кешелава