3D-карта показывает, что мы живем в искривленной и перекрученной галактике

Млечный Путь деформируется и вспыхивает по краям.

Когда древние наблюдатели смотрели на Млечный Путь, часть из них видели пролитое молоко или реку, текущую по небу. Другие видели след сена или стаю птиц. Но никто не замечал завихрение. Яркие звезды, находящиеся далеко, напоминают тусклые звезды, что затрудняет вычисление расстояний. То, что во Вселенной отсутствуют очевидные отметки расстояний, является одним из центральных проклятий астрономии.

Но исследователи любят испытания, и после многих лет тяжелой работы польская команда выпустила самую полную карту нашей галактики на сегодняшний день. Они не пытались включить в нее все сотни миллиардов звезд. Скорее они нацеливались на что-то более тонкое – изгибы и выпуклости Млечного Пути. 

Результаты, опубликованные год назад в журнале Science, дают лучшие измерения пока еще странного искажения в нашем космическом доме и послужат полезным знанием для тех, кто пытается лучше понять, как галактика получила свое нынешнее телосложение.

«Мы надеемся, что наша статья станет хорошей отправной точкой для более сложного моделирования прошлого галактики», – говорит Дорота Сковрон, астроном из Варшавского университета. «Наши звезды являются отличным испытательным стендом для проверки надежности таких моделей».

Сковрон и ее сотрудники исследовали галактику в поисках специальных маяков: классические переменные цефеиды – это огромные молодые звезды, которые в тысячи раз ярче, но в десять раз младше нашего солнца, и они пульсируют в течение дней или месяцев. Астрономы знают, что чем медленнее мигает цефеида, тем ярче она горит – это соотношение, которое они могут использовать для расчета расстояния, сравнивая фактическую яркость с тем, насколько яркой звезда выглядит с Земли.

Но прежде чем они смогли построить цефеиды галактики – и, соответственно, кривые самой галактики – команда должна была их найти. Астрономы исследовали южное небо в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, снимая сотни тысяч фотографий и изучая более миллиарда звезд, наблюдая за регулярным затемнением и осветлением, которые бы сообщили о положение цефеид. В конце концов, объединив свой улов с цефеидами, известными из предыдущих исследований, команда смогла нанести точные местоположения 2400 звезд (на 1000 больше, чем другое исследование) на трехмерной галактической карте.

«Момент прорыва, безусловно, был, когда мы увидели первый участок наших цефеид на вершине типичной картины галактики, и мы заметили множество структур», – вспоминает Сковрон. «Это заняло шесть лет, но оно того стоило».

Одна такая структура, диск Млечного Пути сгибается, как тающие часы Дали. Астрономы впервые заметили эту деформацию в 1950-х годах, когда одна сторона скручивается на несколько тысяч световых лет «вверх», а другая – на аналогичную величину «вниз», но нечеткое понимание ее точной формы не позволило теоретикам точно определить ее первопричину. Беспрецедентная точность новой карты может помочь исключить некоторые из текущих вариантов, которые варьируются от гравитационного рывка спутниковых галактик до межгалактических магнитных полей.

Карта устанавливает новую планку для всех, кто пытается объяснить, как появился Млечный путь. Например, команда заметила, что цефеиды определенных возрастов имеют тенденцию собираться, и что более молодые группы более компактны, чем более старые группы, что указывает на то, что в Млечном Пути произошли волны звездообразования. Астрономы до сих пор не знают точно, сколько существует спиральных рукавов и как сильно они закручиваются, как звезды управляют деформацией галактики или что может вызвать вспышки звездообразования. 

Другие исследователи приветствуют возможность окунуться в прошлое галактики. «Картирование структуры Млечного Пути является основой для нескольких областей исследований в астрономии», – говорит Элоиза Поджио, астроном, которая изучает деформацию галактики в Туринском университете в Италии и не участвовала в этом исследовании. «Это тесно связано с историей формирования нашей галактики. Поэтому важно иметь трехмерные карты, основанные на точных измерениях расстояния».

Будущие наблюдения будут продолжать уточнять картину, которую собрала варшавская команда. По оценкам Сковрон, подобный проект в северном полушарии может обнаружить еще около 1500 неоткрытых цефеид. Дополнительные инфракрасные наблюдения галактического центра также прорезали бы пыль между звездами, которая является основным источником ошибки карты: она скрывает наблюдаемую яркость звезды, отбрасывая оценку расстояния. А расширение переписи для поиска более ранней разновидности пульсирующей звезды, известной как R Лиры, добавит четвертое измерение к карте, включив более древние полосы галактики.

Люди могут больше не представлять Млечный Путь как сливочный поток, протекающий по небу, но мы еще многое не понимаем в нашем уголке космоса. «Знакомство с нашим местом во вселенной всегда интересно», – говорит Сковрон.

DOI: 10.1038/s41550-018-0686-7

Вас также может заинтересовать:

Галактика каннибал ест своих соседей, создавая самый яркий свет