Телескоп «Гайя» обнаружил гигантскую волну, движущуюся по диску Млечного Пути

Космический телескоп «Гайя», принадлежащий Европейскому космическому агентству, обнаружил новую динамику в структуре нашей Галактики — масштабную волну из звезд, которая распространяется из центральных регионов к внешним краям галактического диска. На протяжении десятилетий было известно, что Млечный Путь вращается вокруг своего центра и его диск деформирован, то есть искривлен вверх с одной стороны и вниз с другой. Однако новые данные с «Гайи» показывают, что эта деформация не является статичной. Напротив, она ведет себя как движущаяся волна, настоящая осцилляция, которая затрагивает обширные области галактического диска, далеко за пределами местоположения Солнца.

Проанализировав расстояния, трехмерные позиции и движения сотен тысяч звезд, в частности молодых гигантов и переменных звезд, таких как Цефеиды, научная группа под руководством Элоизы Поггио из Национального института астрофизики установила, что эта вертикальная волна простирается как минимум от 30 000 до 65 000 световых лет от галактического центра. Фактически, это похоже на то, как если бы в галактический диск бросили камень: его поверхность, состоящая из звезд, реагирует волной, расходящейся наружу.

Наблюдения «Гайи», комбинирующие измерения пространственных положений и движений звезд, позволяют визуализировать это явление в двух проекциях: «сверху» и «сбоку». При виде «сверху» волна выглядит как чередование зон, где звезды находятся выше или ниже центральной плоскости Млечного Пути. При виде «сбоку» видно, что диск изогнут: с одной стороны он загибается вверх, с другой — вниз. Это и есть известная ранее деформация. К ней теперь добавляется открытая «Гайей» вертикальная осцилляция, видимая как дополнительная рябь, наложенная на диск.

Данные «Гайи» также показывают, что звезды движутся вертикально не в точке своего наивысшего или наинизшего положения, а в зоне, слегка смещенной относительно нее. Такое поведение типично для распространяющихся волн. Хорошей аналогией являются волны на воде: частицы жидкости движутся не только вверх-вниз, но и по более сложным траекториям. Подобным же образом и звезды в галактическом диске, по-видимому, не застыли в волнистой структуре, а участвуют в движении, которое распространяется вдоль диска, словно их «несет» волна.

Для точного картирования этого явления исследователи изучили два типа звезд: молодые гиганты и Цефеиды. Цефеиды особенно важны, поскольку их переменная светимость позволяет точно вычислять расстояния даже в очень больших масштабах. Поскольку эти звезды следуют за движением волны, ученые предполагают, что газ галактического диска также участвует в осцилляции. В таком случае звезды, рожденные из этого газа, сохраняют в своем движении «память» о первоначальном движении материала, из которого они сформировались.

В настоящее время причина возникновения этой волны остается неясной. Одна из гипотез предполагает, что большая волна могла быть вызвана прошлым взаимодействием с небольшой соседней галактикой. Эта галактика, возможно, уже поглощенная нашей или все еще находящаяся в процессе слияния с Млечным Путем, могла оказать достаточное гравитационное воздействие, чтобы возмутить галактический диск, создав своего рода «толчок», который породил наблюдаемые колебания.

Другая возможность заключается в том, что происхождение волны является внутренним для самой галактики: например, нестабильности в газе диска или крупномасштабные нерегулярные движения могли породить вибрации, которые передались и звездам. В обоих случаях то, что мы наблюдаем сегодня, было бы результатом события, произошедшего миллионы или даже миллиарды лет назад, но оставившего след, все еще видимый в структуре и движении звезд диска.

Если эта волна реальна и стабильна, она имеет важные последствия для галактической динамики: структура диска не является жесткой поверхностью, а представляет собой гибкую динамическую систему, реагирующую на крупномасштабные возмущения. Это повлияет на модели формирования и эволюции галактик, включая распределение газа, звездообразование и динамическую стабильность в масштабах миллиардов лет.

Следующим важным шагом станет четвертый выпуск данных с телескопа «Гайя», который будет включать усовершенствованную информацию и о переменных звездах, таких как Цефеиды. Эти данные позволят создать более детальные карты, необходимые для проверки конкурирующих гипотез о происхождении волны. В будущем численное моделирование галактической динамики в сочетании с наблюдательными данными позволит проверить, является ли волна временной или долговременной, и как локальные явления, подобные этой волне, связаны с волнами меньшего масштаба или другими структурами диска.