Вийдіть на мить за межі Чумацького Шляху, і ви можете помітити, що яскравий диск зірок, який ми називаємо домом, має дивну деформацію. Тепер здається, що решта нашої галактики також трохи не в порядку.
Нова карта зірок над і під галактичною площиною показує, що її галактичний ореол – дифузна куля з газу, темної матерії та зірок, яка оточує спіральні галактики – також хитка. Гало Чумацького Шляху являє собою хиткий еліпсоїд, три осі якого різної довжини.
«Протягом десятиліть загальним припущенням було те, що зоряне гало є більш-менш сферичним та ізотропним або однаковим у всіх напрямках», — каже астроном Чарлі Конрой з Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики (CfA).
«Тепер ми знаємо, що хрестоматійну картину нашої галактики, вбудованої в сферичний об’єм зірок, потрібно викинути».
Визначити форму нашої галактики справді важко. Уявіть собі, що ви намагаєтеся визначити форму величезного озера, коли ви гойдаєте посередині. Лише в останні роки, після запуску телескопа Gaia Європейського космічного агентства в 2013 році, ми отримали детальне розуміння тривимірної форми нашої галактики.
Гея розділяє орбіту Землі навколо Сонця. Зміни в положенні телескопа в Сонячній системі дозволяють йому вимірювати паралакс об’єктів у Чумацькому Шляху, отримуючи найточніші на сьогодні вимірювання для обчислення положення та руху тисяч далеких зірок.
Завдяки цим даним ми тепер знаємо, що диск Чумацького Шляху деформований і зігнутий. Ми також знаємо, що Чумацький Шлях неодноразово брав участь у актах галактичного канібалізму, одним із найвидатніших з яких, здається, було зіткнення з галактикою, яку ми називаємо Сосиска Гея, або Гея Енцелад, приблизно 7-10 мільярдів років тому.
На думку вчених, це зіткнення створило зоряний ореол Чумацького Шляху. Ковбаса Геї розірвалася на частини, коли вона зустрілася з нашою галактикою, її окрема популяція зірок розсіювалася крізь ореол Чумацького Шляху.
На чолі з астрономом і аспірантом Джівоном «Джессі» Ханом з CfA команда вчених вирішила краще зрозуміти галактичне гало та роль у ньому сосиски Геї.
«Зоряне гало — це динамічний індикатор галактичного гало», — говорить Хан. «Щоб дізнатися більше про галактичні гало загалом, а особливо про галактичне гало та історію нашої галактики, зоряне гало — чудове місце для початку».
На жаль, дані Gaia про хімічний склад гало зірок за певними відстанями не є надто надійними. Зоряні популяції можуть бути пов’язані воєдино їхнім хімічним вмістом, що робить цю інформацію важливою для відображення зв’язків між зірками гало.
Тому дослідники додали дані з опитування під назвою Hectochelle in the Halo at High Resolution, або H3; наземне дослідження, яке зібрало, серед інших характеристик, дані про хімічний вміст тисяч зірок у зоряному гало Чумацького Шляху.
На основі цих даних дослідники зробили висновок про профіль щільності зоряного населення гало Чумацького Шляху. Вони виявили, що найкраще підходить для їхніх даних гало у формі м’яча, нахилене на 25 градусів відносно галактичної площини.
Це узгоджується з попередніми дослідженнями, які виявили, що зірки в гало Чумацького Шляху займають утворення тривісного еліпсоїда (хоча особливості дещо відрізняються). Це також узгоджується з теорією про те, що ковбаса Гея створила або, принаймні, відіграла величезну роль у створенні ореолу Чумацького Шляху. Перекошена форма гало свідчить про те, що дві галактики зіткнулися під кутом.
Дослідники також виявили дві купи зірок на значній відстані від центру Галактики. Вони виявили, що ці колекції представляють апоцентри початкових зоряних орбіт навколо галактичного центру – найбільшу відстань, яку зірки проходять на своїх витягнутих еліптичних орбітах.
Подібно до того, як тіло, що обертається, прискорюється, досягаючи точки, найближчої до центру притягання, або «перицентру», апоцентр є точкою сповільнення. Коли ковбаса Гея зустрілася з Чумацьким Шляхом, її зірки розкинулися на дві дикі орбіти, уповільнившись у апоцентрах – аж до зупинки, і просто зробили це місце своїм новим домом.
Однак це було дуже давно, досить давно, щоб дивна форма вже давно розвіялася, знову перетворившись на сферу. Сильний нахил свідчить про те, що гало темної матерії, яка зв’язує Чумацький Шлях – таємнича маса, відповідальна за надлишкову гравітацію у Всесвіті – також сильно нахилена.
Отже, хоча здається, що у нас є кілька нових і цікавих відповідей, у нас також є кілька нових і цікавих запитань. Дослідники кажуть, що поточні та майбутні дослідження мають надати ще сильніші обмеження щодо форми гало, щоб допомогти зрозуміти, як розвивалася наша галактика.
«Це такі інтуїтивно цікаві запитання про нашу галактику: «Як виглядає галактика?» і «Як виглядає зоряне гало?», — каже Хан.
«За допомогою цього напряму досліджень і вивчення зокрема ми нарешті відповідаємо на ці запитання».
Дослідження опубліковано в The The Astronomical Journal.
