Команда исследователей обнаружила в недрах Млечного Пути тысячи чрезвычайно древних звезд. Их возраст превышает 12,5 млрд лет, что почти равно возрасту Вселенной (13,8 млрд лет). Исследователи полагают, что это остатки протогалактики, лежавшей у истоков Млечного Пути.
Слияния и поглощения
Наша весьма крупная Галактика стала такой далеко не сразу. Множество мелких звездных систем притягивались и сталкивались, чтобы слиться в Млечный Путь во всем его нынешнем великолепии. Наблюдая траектории и химический состав звезд, ученые пытаются определить их происхождение и реконструировать историю Галактики. Эта область исследований прозрачно именуется галактической археологией.
За последние 11 млрд лет с нашей Галактикой столкнулись и слились как минимум пять соседних. Но этот процесс начался много раньше. Недавно ученые из Германии, Великобритании, США и Китая обнаружили протогалактику-зародыш, находившуюся на месте Млечного Пути в первый миллиард лет существования Вселенной.
Астрономы воспользовались свежими наблюдениями орбитального телескопа «Гайя». Этому аппарату стоимостью около €1 млрд мы обязаны богатейшим звездным каталогом в истории — 1,8 млрд звезд. Для многих из этих светил «Гайя» определила положение на трехмерной карте Галактики, траекторию движения и спектр. Последний позволяет судить о химическом составе звезды, а потому и о ее возрасте.
Приметы возраста
Почти все атомы, возникшие после Большого взрыва, приходились на простейшие химические элементы — водород и гелий. Остальные ячейки таблицы Менделеева, за немногими исключениями, были заполнены благодаря звездам. Новые элементы рождались в термоядерных топках светил, во взрывах сверхновых и в столкновениях нейтронных звезд. Отгоревшие звезды умирали, рассеивая свое вещество по космосу. Из этого материала рождались новые светила. Мы можем опознать самые древние звезды по простому признаку — они очень бедны элементами тяжелее гелия.
Все такие элементы астрономы скопом именуют металлами (химика от такой терминологии хватил бы удар). Величина, показывающая содержание металлов в звезде, называется металличностью и обозначается [M/H]. Ученым удобно сравнивать все светила с Солнцем, ведь о нем мы знаем куда больше, чем о любой другой звезде. Поэтому металличность Солнца положили равной нулю. Звезды, которые беднее металлами, чем Солнце (и, значит, старше его) имеют отрицательную металличность: [M/H] < 0.
Исток молочной реки
Авторы нового исследования отобрали в архивах «Гайи» данные о 1,5 млн ярких звезд в центральной области Млечного Пути. Среди них оказалось около 70 000 светил с металличностью [M/H] < −1, в том числе 20 000 — с [M/H] < −1,5 и около 4000 — с [M/H] < −2. Возраст последних превышает 12,5 млрд лет.
Нельзя сказать, что это рекордный показатель. В Млечном Пути известны отдельные звезды даже старше 13 млрд лет. Но неизвестно, образовались ли эти патриархи на месте или были принесены одной из поглощенных галактик.
А вот тысячи звезд, найденные «Гайей», скорее всего, относятся к древнейшей сердцевине Млечного Пути. На это указывают несколько фактов. Во-первых, почти все эти светила расположены в радиусе 16 000 световых лет от центра Галактики, а большинство и вовсе в радиусе 9000 световых лет (это первые 18% радиуса Млечного Пути). Во-вторых, более тонкие детали состава указывают на то, что звезды сформировались в центре некой массивной системы. Естественно считать, что протогалактика-зародыш Млечного Пути и есть эта система. Наконец, они мирно движутся по почти круговым орбитам. Между тем остатки разрушенных и поглощенных галактик-пришельцев обычно выносятся на вытянутые эллиптические траектории.
Авторы не утверждают, что открытая ими звездная система была участницей самого первого столкновения, с которого начался рост Млечного Пути. Реконструировать историю Галактики до подобного первопредка едва ли возможно. Первые «слияния и поглощения» произошли слишком давно, а их участники имели слишком малую массу, чтобы от этих катастроф остались следы. Однако найденная авторами структура существует как единое целое более 90% возраста Вселенной, и почти вся современная масса Млечного Пути наросла на нее, как на сердцевину. Так что ее вполне можно назвать корнем, или истоком, Млечного Пути.
Нынешнее открытие должно стать лишь началом изучения этого истока, подчеркивают астрономы. «Гайя» — превосходный телескоп, но для него это была лишь крошечная часть огромной работы по обзору 1,8 млрд звезд. Нужны наблюдения, специально сосредоточенные на открытой сердцевине Галактики. Они могут многое рассказать о древнейшем прошлом нашего звездного дома.