Астрономы впервые использовали метод галактической археологии для восстановления 12-миллиардной истории спиральной галактики за пределами Млечного Пути

Астрономы впервые применили метод «галактической археологии» для изучения истории развития галактики за пределами Млечного Пути. Исследование, проведенное группой ученых под руководством Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института, открыло новое направление в астрономии — «внегалактическую археологию», которая позволяет реконструировать эволюцию далеких звездных систем на основе детального химического анализа.

В своей работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, ученые использовали уникальную технику, считывающую химические «отпечатки пальцев» в газе галактик. Объектом исследования стала соседняя спиральная галактика NGC 1365, которая видна с Земли практически плашмя, что позволило астрономам получить изображение с беспрецедентным разрешением, достаточным для изучения отдельных очагов звездообразования.

Суть метода основана на наблюдении за молодыми горячими звездами, которые излучают в ультрафиолетовом диапазоне и возбуждают окружающий газ. Каждый элемент, например кислород, в ответ на это излучение дает яркие узкие линии света. Астрономы давно знают, что в центрах галактик обычно содержится больше тяжелых элементов, включая кислород, в то время как на окраинах их меньше. Однако ключевым фактором стало то, что характер распределения кислорода в галактике формируется под воздействием целого ряда процессов: где и когда рождались звезды и взрывались как сверхновые, как газ перемещался внутрь или выбрасывался наружу, а также из-за прошлых столкновений с другими галактиками.

Измеряя, как меняется картина распределения кислорода в NGC 1365, и сравнивая эти данные с современными симуляциями из проекта Illustris, который отслеживает движение газа, звездообразование и химическую эволюцию галактик от момента после Большого взрыва до наших дней, исследователи смогли проследить, как галактика росла и сливалась с другими на протяжении 12 миллиардов лет космического времени. Проанализировав симуляции около 20 000 галактик, ученые нашли ту, чьи свойства наиболее точно соответствовали наблюдаемым характеристикам NGC 1365, что позволило им вывести вероятную историю ее слияний и роста.

Полученная реконструкция показала, что центральная область NGC 1365 сформировалась на раннем этапе истории галактики и накопила большое количество кислорода. Газ на периферии накапливался на протяжении 12 миллиардов лет в результате столкновений с меньшими карликовыми галактиками. Что касается внешних спиральных рукавов, то содержащийся в них газ, вероятно, сформировался относительно поздно — за последние несколько миллиардов лет, и также был подпитан газом и звездами, поступившими от слияний с карликовыми галактиками.

По словам ведущего автора исследования Лизы Кьюли, профессора Гарварда и директора Центра астрофизики, эта работа демонстрирует, как можно адаптировать методы химической археологии для столь детальной работы за пределами нашей галактики. Ученые подчеркивают, что исследование объединило теоретические модели и наблюдательные данные в равной степени — ни одна из составляющих не могла бы привести к таким выводам в отрыве от другой.

Поскольку NGC 1365 имеет сходство с Млечным Путем, это открытие также дает астрономам возможность понять, насколько типичной или уникальной является наша родная галактика, и выяснить, существуют ли различные пути формирования спиральных галактик, ведущие к их нынешнему состоянию. Установив внегалактическую археологию в качестве мощного нового подхода, ученые продемонстрировали, что химические отпечатки в газе далекой галактики могут раскрыть ее полную историю развития.