Используя космический телескоп НАСА Хаббл для проведения «космических археологических раскопок» в самом сердце нашей галактики Млечный Путь, астрономы обнаружили чертежи ранней фазы строительства нашей галактики.
Вглядываясь глубоко в переполненный звездами центральный узел Млечного Пути, исследователи Хаббла впервые обнаружили популяцию древних белых карликов - тлеющих остатков некогда ярких звезд, населявших ядро. Обнаружение этих реликвий, наконец, может дать ключ к пониманию того, как была построена наша галактика задолго до того, как сформировались Земля и наше Солнце.
Наблюдения являются самым глубоким и подробным исследованием фундаментальной городской структуры галактики - ее обширной центральной выпуклости, которая находится в центре звездного диска в форме блина, где находится наша Солнечная система.
Как и любая археологическая реликвия, белые карлики хранят в себе историю ушедшей эпохи. Они содержат информацию о звездах, существовавших около 12 миллиардов лет назад, которые сгорели и образовали белых карликов. По мере того, как эти угасающие угольки когда-то сияющих звезд остывают, они служат многомиллиардными хронометрами, которые рассказывают астрономам о новаторских годах Млечного Пути.
Анализ данных Хаббла подтверждает идею о том, что выпуклость Млечного Пути сформировалась первой и что ее звездные обитатели родились очень быстро - примерно менее чем за 2 миллиарда лет. Остальная часть растянувшегося диска галактики из звезд второго и третьего поколения росла медленнее в пригородах, окружая центральную выпуклость, как края гигантского сомбреро.
«Важно наблюдать за выпуклостью Млечного Пути, потому что это единственная выпуклость, которую мы можем подробно изучить», - объяснила Аннализа Каламида из Научного института космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, ведущий автор научной статьи.. «Вы можете видеть выпуклости в далеких галактиках, но не можете различить очень слабые звезды, такие как белые карлики. Выпуклость Млечного Пути включает в себя почти четверть звездной массы галактики. Характеристика свойств звезд выпуклости может дать важную информацию. к пониманию формирования всей галактики Млечный Путь и подобных, более далеких галактик».
Обзор Хаббла также обнаружил немного больше звезд с малой массой в балдже по сравнению с таковыми в галактическом диске. «Этот результат предполагает, что окружающая среда в балдже могла отличаться от среды в диске, что привело к другому механизму звездообразования», - сказал Каламида.
Наблюдения были настолько чувствительными, что астрономы также использовали данные, чтобы выделить слабое свечение белых карликов. Команда основывала свои результаты на анализе 70 самых горячих белых карликов, обнаруженных Хабблом в небольшой области балджа среди десятков тысяч звезд.
Эти звездные реликвии маленькие и очень плотные. Они размером с Землю, но в 200 000 раз плотнее. Чайная ложка материала белого карлика будет весить около 15 тонн. Их крошечный рост делает их такими тусклыми, что это было бы так же сложно, как искать свечение карманного фонарика, расположенного на Луне. Астрономы использовали четкие изображения Хаббла, чтобы отделить звезды балджа от множества звезд на переднем плане диска нашей галактики, отслеживая их движения во времени. Команда выполнила эту задачу, проанализировав изображения Хаббла одного и того же поля из 240 000 звезд, сделанные с разницей в 10 лет. Большой промежуток времени позволил астрономам провести очень точные измерения движения звезд и выбрать 70 000 звезд балджа. Звездные обитатели выпуклости движутся с другой скоростью, чем звезды на диске, что позволяет астрономам идентифицировать их.
Обследуемый регион является частью поля поиска внесолнечных планет в окне Стрельца (SWEEPS) и находится на расстоянии 26 000 световых лет от нас. Необычайно незапыленное место на небе открывает вид через замочную скважину на выпуклость «центра города». Усовершенствованная камера для обзоров Хаббла делала наблюдения в 2004 и 2011-2013 годах.
«Сравнивая положения звезд сейчас и 10 лет назад, мы смогли измерить точное движение звезд», - сказал Кайлаш Саху из STScI, руководитель исследования. «Движение позволило нам сказать, были ли они звездами диска, звездами балджа или звездами гало».
Астрономы определили белых карликов, проанализировав цвета звезд выпуклости и сравнив их с теоретическими моделями. Чрезвычайно горячие белые карлики кажутся более голубыми по сравнению с солнцеподобными звездами. По мере того, как белые карлики стареют, они становятся все холоднее и слабее, и их становится трудно обнаружить даже зоркому Хабблу.
«Эти 70 белых карликов представляют собой вершину айсберга», - сказал Саху.«По нашим оценкам, общее количество белых карликов составляет около 100 000 на этом крошечном изображении выпуклости, полученном Хабблом. Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, позволят нам сосчитать почти все звезды в выпуклости до самых слабых. те, которые сегодняшние телескопы, даже Хаббл, не могут увидеть».
Следующая команда планирует увеличить свою выборку белых карликов, проанализировав другие части поля SWEEPS. В конечном итоге это должно привести к более точной оценке возраста галактической выпуклости. Они также могут определить, отличались ли процессы звездообразования в балдже миллиарды лет назад от того, что наблюдалось в более молодом диске нашей галактики.
Результаты команды появились в выпуске The Astrophysical Journal от 1 сентября 2015 года. Сопутствующая статья появилась в The Astrophysical Journal в 2014 году.