Используя данные, собранные миссией Европейского космического агентства «Gaia» и обзором «Sloan Digital Sky Survey», астрономы идентифицировали две группы бедных металлами звезд, получившие названия Шакти и Шива. Последующий анализ их движения показал, что изначально они, вероятно, принадлежали разным галактикам, которые слились в период между 12 и 13 миллиардами лет назад, заложив тем самым основу для роста и развития Млечного Пути. Результаты исследования представлены в журнале Astrophysical Journal.
«Ранняя история Млечного Пути, это история объединения меньших галактик, создающих довольно большие строительные блоки. Полученный нами результат эквивалентен обнаружению следов первых поселений, из которых затем вырастал крупный современный город», – рассказывают авторы исследования.
Визуализация галактики Млечный Путь, на которой показаны идентифицированные звезды, ранее принадлежащие двум разным галактикам. Звезды Шивы показаны зеленым, а звезды Шакти – розовым. Полное отсутствие зеленых и розовых маркеров в некоторых регионах не означает, что там нет звезд Шивы или Шакти, поскольку изученный набор данных охватывает только определенные регионы нашей Галактики. Credit: S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA
Когда галактики сталкиваются и сливаются, несколько процессов происходят параллельно: каждая из них несет с собой свой собственный резервуар газообразного водорода, при объединении эти облака дестабилизируются, и внутри них образуется множество новых звезд.
«Конечно, у взаимодействующих галактик уже есть свои собственные звезды, и при слиянии они смешиваются. В долгосрочной перспективе такие «семейства» составят часть звездного населения новообразованной галактики. После завершения объединения может показаться безнадежным определить, какой галактике-предшественнице принадлежали конкретные звездные потоки, но на самом деле существуют некоторые способы проследить их родословную», – пояснили авторы исследования.
Звездные потоки, вращающиеся вокруг Млечного Пути. Они являются остатками уничтоженных в прошлом галактик-спутников и шаровых скоплений, и продолжают разрываются на части гравитацией нашей Галактики. Credit: James Josephides and S5 Collaboration
Помощь приходит из фундаментальной физики. Когда галактики сталкиваются и их звездные популяции смешиваются, большинство звезд сохраняют самые основные свойства, напрямую связанные со скоростью и направлением движения галактики, в которой они возникли.
«Звезды из одной и той же галактики до слияния имеют схожие значения как по своей энергии, так и по тому, что физики называют угловым моментом – импульсу, связанному с орбитальным движением или вращением. Для звезд, движущихся в гравитационном поле галактики, сохраняются как энергия, так и угловой момент: они остаются неизменными с течением времени. Ищите большие группы звезд со схожими, необычными значениями энергии и углового момента – и, скорее всего, вы обнаружите остатки слияния», – отметили авторы исследования.
Космический телескоп «Gaia». Credit: ESA
Дополнительные указания могут помочь в идентификации: звезды, сформировавшиеся совсем недавно, содержат больше тяжелых элементов, чем те, что образовались давным-давно. При попытке идентифицировать звезды, которые уже существовали 13 миллиардов лет назад, следует среди них искать те, что содержат крайне мало металлов.
«Значения энергии и углового момента, плюс общая низкая металличность звезд, входящих в эти две группы, делают Шакти и Шиву хорошими кандидатами на роль некоторых из самых ранних предков нашего Млечного Пути. Шакти и Шива, возможно, являются двумя первыми дополнениями к «бедному старому сердцу Млечного Пути» – популяции звезд, сохранившейся в ядре Галактики со времен ее образования», – заключили авторы исследования.