Астрономы оценили скорость распространения изгиба в диске Млечного пути

Исследователи проекта Sloan Digital Sky Survey выполнили самые точные измерения вращения изгиба диска Млечного пути. Один полный оборот искривления занимает около 440 миллионов лет, в то время как в нашем регионе Млечного Пути звезды делают один оборот за 220 миллионов лет. К его появлению, как считают астрономы, привело сближение с другой галактикой около трех миллиардов лет назад. Работа была представлена на 237-й встрече Американского астрономического союза, статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Примерно с 1950-х годов астрономы знали, что один край диска Млечного пути изогнут вверх, а другой — вниз. Причем в этом наша галактика не уникальна: сегодня предполагается, что примерно 50-70 процентов спиральных галактик имеют изогнутый диск. Однако изучать этот феномен достаточно трудно, поскольку мы находимся внутри Млечного пути и не можем посмотреть на него со стороны. Единственный на сегодняшний день способ — отслеживать положение и движение звезд в галактическом диске.

Именно это и сделал Синьлунь Чен (Xinlun Cheng) из Университета Вирджинии вместе с коллегами. Ученые использовали данные спектрографа Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) и обзора Gaia DR2, чтобы проанализировать галактические координаты светил, их параллаксы и радиальные скорости. Кроме того, в последние годы появились доказательства того, что параметры изгиба диска Млечного пути меняются в зависимости от среднего возраста звезд. Поэтому исследователи изучили спектр светил, чтобы на основе металличности (относительной концентрации элементов тяжелее водорода и гелия) разделить их на четыре группы — молодые (возраст от 0 до 3 миллиардов лет), средние (возраст от 3 до 6 миллиардов лет), старые (возраст от 6 до 9 миллиардов лет) и древние (возраст более 9 миллиардов лет) звездные населения. В конечном итоге у них получилось два набора данных: первый содержал 5,4 миллиона звезд, а второй — 180 тысяч.

Далее группа Чена построила трехмерную визуализацию Млечного пути. Ее анализ показал, что искривление галактического диска не постоянно, а скорее проходит своеобразной волной через галактику, заставляя отдельные звезды перемещаться вверх и вниз относительно плоскости галактики во время ее вращения. Затем ученые измерили угловую скорость вращения этой «волны» относительно оси, совпадающей с осью самого Млечного пути — она составила 13,57 километра в секунду на килопарсек — а также оценили ее протяженность, которая оказалась равна 8,87 килопарсека (радиус). На сегодняшний день это самые точные оценки из всех, когда-либо выполненных астрономами.

Авторы считают, что изгиб галактического диска был вызван сближением со спутниковой галактикой около 3 миллиардов лет назад. Об этом свидетельствует разница в скоростях движений старых и более молодых звездных населений. Вероятно, наблюдаемая волна — результат недавнего гравитационного взаимодействия между двумя объектами.

В прошлом ученые уже пытались определить угловую скорость вращения изгибной волны, но они получили меньшее значение. Однако другая команда исследователей также говорила о возможном возмущении, вызванном при сближении с галактикой-спутником.

Кристина Уласович