Что обнаружили Хаббл и Гайя

Исследовательская группа проанализировала 39 шаровых скоплений в пределах 20 000 световых лет от центра Млечного Пути. Наблюдения с помощью телескопа Хаббл предоставили точные относительные возрастные данные и измерения металличности, то есть содержания элементов тяжелее гелия. Данные Gaia помогли восстановить траектории движения этих скоплений по галактике.

Статистический анализ разделил скопления на три популяции. Одна сформировалась непосредственно в Млечном Пути. Другая прибыла вместе с Gaia-Sausage-Enceladus около 10 миллиардов лет назад. Третья популяция характеризуется собственной последовательностью по возрасту, металличности и орбитальному движению, что указывает на то, что она сформировалась в другой галактике, которая слилась с Млечным Путем ещё ранее.

Найти Результат
Проанализированные скопления 39 шаровых скоплений
Члены LKH 12 скоплений определены с вероятностью более 50%
Время слияния Примерно за 1,8 миллиарда лет до GaIa-Sausage-Enceladus
Оценочная звездная масса Примерно 500 миллионов солнечных масс
Текущее местоположение Большинство обломков находится в пределах 6 килопарсек от Центра Галактики
Назначение скоплений, время слияния и масса предшественника взяты из хронодинамических и химико-эволюционных моделей исследования.

Как шаровые скопления сохраняют разрушенную галактику

Глобулярные скопления — это плотные, примерно сферические группы, содержащие от десятков тысяч до миллионов звезд. Многие из них образовались на самых ранних стадиях роста галактик. Их звезды имеют общее происхождение, что позволяет астрономам точнее оценивать возраст и химическую историю скопления по сравнению с отдельными звездами, разбросанными по Млечному Пути.

Когда карликовая галактика разрывается, её глобулярные скопления могут пережить столкновение. Их исходная галактика исчезает, но скопления сохраняют запись о том, когда и где формировались их звезды. Они сильно отличаются от молодых звездных яслей, таких как звездное скопление Treasure Chest, где звезды всё ещё расчищают облако, из которого возникли.

Проект CARMA измерял скопления через те же фильтры Хаббла и с тем же методом анализа. Эта последовательность уменьшила систематические различия между предыдущими оценками возраста. Типичная неопределённость относительного возраста была снижена до нескольких сотен миллионов лет, что было достаточно, чтобы разделить популяции, сформировавшиеся близко друг к другу во времена бурного детства Млечного Пути.

Три популяции, скрытые во внутренней части Млечного Пути

Исследователи сравнивали модели, содержащие две, три или четыре исходные популяции. Модель с тремя компонентами получила наибольшее статистическое подтверждение. Она разделила выборку на скопления, рожденные в Млечном Пути, скопления, связанные с Gaia-Sausage-Enceladus, и промежуточную последовательность, приписанную LKH.

Двенадцать из 15 скоплений, ранее связанных с слабо определённой низкоэнергетической группой, вошли в популяцию LKH. Они занимают внутренние шесть килопарсек галактики, примерно в 19 600 световых лет от её центра. Этот регион плотный, затемнённый пылью и сильно подвержен воздействию вращающегося центрального бара Млечного Пути, который может стирать или искажать древние орбитальные схемы.

Другие открытия в той же широкой области основаны на совершенно разных данных. Обнаружение эритрулозы вблизи Галактического Центра, например, было получено из молекулярных радио-сигнатур, а не из возрастов и движений древних звёзд.

Почему её называют Низкоэнергетическим-Краконом-Гераклом

Название присоединяется к трём более ранним попыткам идентифицировать древний материал во внутреннем Млечном Пути. Группа шаровых скоплений с низкой энергией была предложена в виде обломков неизвестного аккреционного события. Симуляции предсказывали раннее слияние под названием Kraken. Обследования также выявили химически отличную популяцию звёзд внутри галактики под названием Геракл.

Эти ярлыки изначально не описывали точно одинаковую коллекцию звёзд и скоплений, и внешнее происхождение некоторых кандидатов оставалось предметом споров. Новое исследование определяет более чистую популяцию, используя возраст скоплений, металличность и орбитальные свойства вместе. Авторы сохранили все три имени, чтобы отметить работу, приведшую к их идентификации.

Когда произошло слияние

Релиз NASA от 17 августа описывает столкновение, произошедшее примерно 11,8 миллиардов лет назад, примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва. Статья в Nature Astronomy оценивает время аккреции примерно в 12,3 миллиарда лет назад, или примерно через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.

Разница отражает, как относительные возраста скоплений привязаны к абсолютной космической временной шкале. В статье предупреждается, что возрасты скоплений очень точны относительно друг друга, но могут смещаться на абсолютной шкале в зависимости от использованных звездных моделей. Более надежный результат — последовательность: LKH объединилась с Млечным Путем примерно за 1,8 миллиарда лет до Gaia-Sausage-Enceladus.

Как LKH изменила Млечный Путь

Масса ЛХК была сопоставима с массой Гайи-Сосиска-Энцелад, оцениваемой примерно в 500 миллионов Солнц. Молодая Млечный Путь был намного меньше, чем сегодня, поэтому поглощение галактики таких размеров внесло бы значительный вклад в его ранние звезды и скопления.

Большая часть идентифицированного материала ЛХК теперь находится глубоко внутри Млечного Пути. Слияние могло способствовать формированию металлокапельных звездных популяций внутренней гало и балдж, до того как галактика развила свой современный диск. Это также показывает, что некоторые из самых ранних звезд Млечного Пути родились за пределами нашей галактики и попали сюда через слияния.

Физическая галактика была многократно перестроена, даже когда различные культуры придавали её яркой полосе совершенно разные значения. Эти традиции формируют отдельную запись того, как люди интерпретировали Млечный Путь в мифах по всему миру задолго до того, как можно было измерить историю его слияний.

Что было измерено и что остаётся выводом

Хаббл измерил фотометрию скоплений, использованную для определения точного относительного возраста и металличности. Гайя предоставила движения звёзд, использованные в орбитальном анализе. Данные подтверждают три отдельных популяции скоплений, при этом последовательность LKH отделена как от скоплений Млечного Пути, так и от скоплений Гайя-Сосочка-Энцелад.

Сама LKH является реконструкцией. Астрономы не фотографировали карликовую галактику до столкновения. Её масса, дата слияния и сохраняющееся членство выводятся из статистических, динамических и моделей химической эволюции. Исследование также не может исключить меньшие ранние галактики, которые не имели шаровых скоплений или чьи скопления были полностью уничтожены.

Результат предоставляет убедительные доказательства одного значительного раннего слияния, а не полного инвентаря всего, что поглотила молодая Млечный Путь.

Что астрономы будут изучать дальше

Команда расширяет тот же анализ на шаровые скопления, которым ранее не были проведены точные измерения возраста с помощью телескопа Хаббл. Более крупная выборка может выявить, остались ли дополнительные крупные популяции после слияний, скрытые во внутренней части галактики.

Будущие измерения возраста звезд с помощью миссий, таких как PLATO, могут помочь связать скопления LKH с более широкой популяцией звезд внутренней части Млечного Пути. Более точные оценки возраста также могут установить абсолютное время столкновения и отличить обломки LKH от материала, внесенного более мелкими галактиками в тот же ранний период.

Часто задаваемые вопросы

Что такое Low-Energy-Kraken-Heracles?

Низкоэнергетический Кракен-Геракл, или LKH, — это название, присвоенное древней карликовой галактике, которая слилась с молодой Млечной дорогой. Её реконструируют по особой популяции шаровых скоплений, ныне находящихся во внутренней части галактики.

Когда LKH слился с Млечной дорогой?

NASA оценивает событие примерно в 11,8 миллиарда лет назад. Модель в статье оценивает примерно в 12,3 миллиарда лет назад. Обе оценки указывают на то, что это произошло примерно за 1,8 миллиарда лет до слияния Gaia-Sausage-Enceladus.

Каков был размер галактики LKH?

Исследование оценивает, что в LKH содержалось примерно 500 миллионов солнечных масс в виде звёзд. Его общая масса, включая газ и тёмную материю, была бы больше, но не измерялась напрямую в этом анализе.

Могут ли астрономы всё ещё видеть LKH?

Не как отдельную галактику. Млечный Путь разорвал её и поглотил её материал. Астрономы определяют её сохранившийся след через древние звёздные скопления с общим возрастом, химическим составом и орбитальным поведением.

Фотографировал ли Хаббл столкновение?

Нет. Столкновение произошло за миллиарды лет до образования Солнечной системы. Хаббл измерял сохранившиеся шаровые скопления, а сопровождающее изображение столкновения является художественной концепцией.

Источник файлов