Два пути, один результат: галактическое прошлое оказалось куда запутаннее, чем думали

Химический состав звёзд в Млечном Пути хранит следы событий, происходивших миллиарды лет назад. Новое исследование показывает, что одинаковые химические паттерны могут возникать при совершенно разных сценариях эволюции галактик. Это меняет представление о том, как формировался наш галактический диск и как в целом развивались структуры во Вселенной — от локальных систем до объектов, свет от которых доходит до нас как от самой далёкой галактики. Об этом сообщает Earth.

Фото: freepik is licensed under public domain

Вселенная

Химические "отпечатки" звёзд

Долгоживущие звёзды сохраняют состав газа, из которого они родились, поэтому их химия служит своеобразным архивом ранней истории галактики. Вблизи Солнца астрономы давно замечают разделение звёзд на две группы — с высоким и низким содержанием магния, при почти одинаковом уровне железа.

Работу возглавил астроном Мэтью Оркни из ICCUB, который изучает, как галактики накапливают металлы и как взрывы звёзд постепенно меняют межзвёздный газ.

Два химических трека рядом с Солнцем

Крупные звёздные обзоры позволили измерить содержание магния и железа у миллионов звёзд. Так обнаружилась химическая бимодальность — два чётких "трека", различающихся по соотношению магния к железу.

Перекрытие по железу указывает на смешивание бедного металлами свежего газа с уже обогащённым веществом диска во время его роста.

Магний и железо как часы

Магний образуется быстро — при взрывах массивных звёзд. Железо же появляется позже, когда спустя сотни миллионов лет взрываются белые карлики в сверхновых типа Ia.

Соотношение этих элементов работает как условные "часы", но их ход зависит от того, насколько равномерно галактика формирует новые звёзды и какие физические процессы — от локальных вспышек до глобальных изменений, обсуждаемых в рамках современных моделей, — в ней доминируют, вплоть до сценариев, где космология оказывается на грани пересмотра.

Моделирование эволюции галактик

Космологические симуляции позволяют за минуты воспроизвести миллиарды лет истории. Проект Auriga моделирует галактики типа Млечного Пути, отслеживая газ, звёзды, магнитные поля, слияния и приток вещества.

Это дало возможность проверить, обязаны ли два химических трека одному катастрофическому событию или могут возникать иначе.

Разные истории — схожий результат

Анализ тридцати галактик показал, что одинаковая химическая структура может формироваться разными путями.

"Это исследование показывает, что химическая структура Млечного Пути не является универсальным планом", — отметил астроном Мэтью Оркни.

Одни галактики формируют два трека после явных пауз в звездообразовании, другие — переходят между ними плавно, без резких остановок.

Роль притока газа

Основной запас топлива для звездообразования находится за пределами диска — в окологалактической среде. Медленный приток бедного металлами газа способен понижать долю железа и формировать низкомагниевый трек без крупных слияний.

Симуляции показывают, что единичный приток не создаёт второй путь — важна его продолжительность.

Переосмысление галактических столкновений

Ранее двойную химическую структуру связывали с древним слиянием Gaia-Sausage-Enceladus. Однако новое исследование не выявило прямой связи между таким событием и наличием двух треков.

Слияния по-прежнему важны, но химия может существенно меняться и при возобновлении спокойного притока газа.

Сравнение: Млечный Путь и Андромеда

В Андромеде пока наблюдается лишь один доминирующий химический трек. Это может означать иную историю притока газа и слияний по сравнению с Млечным Путём. Выявить такие различия возможно только при изучении отдельных звёзд, а не суммарного света.

Плюсы и минусы химического анализа галактик

Химические данные позволяют восстановить прошлое галактик без прямых наблюдений древних эпох. Однако выводы зависят от моделей и допущений о процессах охлаждения газа и звёздной обратной связи.

Сильная сторона подхода — связь химии со скоростью звездообразования. Ограничение — необходимость точных возрастов звёзд.

Популярные вопросы о химии Млечного Пути

Почему важен магний?
Он быстро появляется при взрывах массивных звёзд и отражает ранние этапы эволюции.

Обязательно ли нужны слияния для двух треков?
Нет, длительный приток газа может дать тот же эффект.

Можно ли сравнивать другие галактики с Млечным Путём?
Да, но для этого нужны данные по отдельным звёздам, а не по суммарному свету.