Недавнее открытие проливает свет на процессы формирования и развития галактик, сходных с нашим Млечным Путем, объясняя причины уникальных химических особенностей их звездного населения.
В исследовании рассматривается природа любопытного явления, наблюдаемого в Млечном Пути: разделение звезд на две группы с различными химическими характеристиками, получившее название «химическая бимодальность».
Анализируя звезды, расположенные в окрестностях Солнца, ученые выявили две основные популяции, отличающиеся по содержанию железа (Fe) и магния (Mg). Эти группы формируют отдельные линии на химической диаграмме, хотя их металличность (концентрация тяжелых элементов, таких как железо) частично совпадает, что долгое время представляло собой загадку для астрономов.
В новом исследовании, проведенном специалистами из Института космических наук при Барселонском университете (ICCUB) и Национального центра научных исследований (CNRS), использовались современные компьютерные симуляции (так называемые симуляции Auriga) для моделирования формирования галактик, подобных Млечному Пути, в виртуальной вселенной. Проанализировав 30 смоделированных галактик, исследователи приблизились к пониманию механизмов формирования этих химических последовательностей.
Изучение химической эволюции Млечного Пути позволяет ученым воссоздать историю возникновения нашей галактики и других, ей подобных, в том числе и нашей галактики Андромеды, где пока не обнаружено явления бимодальности. Это также позволяет получить информацию об условиях, существовавших в ранней Вселенной, и о роли притока космического газа и слияний галактик.
«Наше исследование показывает, что химическая структура Млечного Пути не может служить универсальным образцом, – отметил ведущий автор работы, Мэтью Оркни, исследователь из ICCUB и Института космических исследований Каталонии (IEEC). – Галактики могут развиваться различными путями, достигая схожих результатов, и это разнообразие играет ключевую роль в понимании эволюции всего класса этих объектов».
Результаты исследования показывают, что в галактиках, подобных Млечному Пути, формирование двух различных химических последовательностей может быть обусловлено различными механизмами. В одних случаях бимодальность возникает в результате интенсивных вспышек звездообразования, сменяющихся периодами низкой активности, а в других – из-за изменений в поступлении газа из окрестностей галактики.
Вопреки прежним предположениям, столкновение с меньшей галактикой, известной как Гайя-Колбаса-Энцелад (GSE), не является обязательным условием для появления такой химической структуры. Моделирование указывает на то, что газ с низким содержанием металлов из окологалактической среды (CGM) играет важную роль в формировании второй звездной последовательности.
Кроме того, форма этих химических последовательностей тесно связана с историей звездообразования в галактике.
Благодаря новым телескопам, таким как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), и предстоящим миссиям, таким как PLATO и Chronos, которые предоставят более подробные данные о звездах и галактиках, исследователи смогут проверить эти результаты и уточнить наше понимание Вселенной.
«Это исследование предсказывает наличие разнообразия химических последовательностей в других галактиках. Этот вопрос станет предметом активного изучения в эпоху 30-метровых телескопов, когда подобные исследования внешних галактик станут обычным явлением, – заявил доктор Шервин Лапорт из ICCUB-IEEC, Парижской обсерватории CNRS и Института космических исследований им. Кавли. – В конечном итоге это поможет нам уточнить физическую модель эволюции нашего Млечного Пути».
Результаты работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Изображение: на этом изображении показан газовый диск, полученный в результате компьютерной симуляции галактики, похожей на Млечный Путь, из обсерватории Возничего. Цвета соответствуют соотношению магния (Mg) к железу (Fe), что показывает, что центр галактики (розовый) беден магнием, а окраины (зелёный) богаты магнием. Эти химические закономерности дают важные подсказки о том, как образовалась галактика. Автор: Мэтью Д.А. Оркнейские острова (ICCUB-IEEC)/проект Возничего.
