Учёные впервые измерили как наклоняется диск Млечного Пути со временем
Астрономы впервые напрямую измерили скорость изменения ориентации диска Млечного Пути. Анализ движения 110 миллионов звёзд, наблюдавшихся космическим телескопом Gaia, показал, что плоскость нашей Галактики медленно наклоняется со скоростью около 14 ± 2 градусов за миллиард лет. Результат указывает на то, что современное движение Млечного Пути сохраняет память о крупном столкновении, произошедшем миллиарды лет назад.
Диск Млечного Пути обычно представляют как относительно плоскую вращающуюся структуру со стабильной осью вращения. Однако галактики не являются неподвижными объектами: они взаимодействуют с соседними системами, поглощают меньшие галактики и испытывают гравитационные возмущения. Такие события могут оставлять долговременные следы в виде искривлений, волн плотности и постепенного изменения ориентации галактического диска.
Чтобы впервые измерить этот эффект напрямую, исследователи использовали данные третьего выпуска каталога Gaia DR3. Учёные изучили вертикальные собственные движения 110 миллионов звёзд и искали систематическое перемещение звёзд относительно плоскости Галактики. Такой подход позволил определить не отдельные локальные колебания, а глобальное изменение ориентации всего диска.
Измеренный сигнал показывает, что диск Млечного Пути вращается как бы вокруг оси, проходящей через линию Солнце — центр Галактики. Скорость этого наклона составляет примерно 14 градусов за миллиард лет. Это означает, что за время существования Солнечной системы ориентация галактического диска могла измениться примерно на несколько градусов.
Чтобы понять происхождение этого движения, исследователи сравнили наблюдения с высокоточными компьютерными моделями эволюции Млечного Пути. Расчёты показали, что наблюдаемый наклон лучше всего объясняется крупным событием поглощения другой галактики примерно 8–10 миллиардов лет назад.
Наиболее вероятным источником возмущения считается столкновение с массивной карликовой галактикой на обратной орбите. Соотношение масс участников этого взаимодействия оценивается примерно как 1 к 4, а событие может быть связано с известным процессом формирования Млечного Пути — слиянием с галактикой Gaia-Enceladus/Sausage.
Следы этого древнего столкновения уже находили ранее в движении отдельных групп звёзд. Однако новое исследование показывает, что последствия слияния сохранились не только в составе звёздного населения, но и в глобальной геометрии всей Галактики.
Открытие важно для понимания того, как формируются и развиваются спиральные галактики. Движение современных звёзд позволяет астрономам восстанавливать события далёкого прошлого, когда Млечный Путь ещё активно собирал свою структуру из более мелких галактик.
Кроме того, измерение наклона диска создаёт новый инструмент для изучения истории других галактик. Если подобные эффекты удастся обнаружить в соседних системах, учёные смогут лучше понять роль галактических столкновений в формировании Вселенной.
В дальнейшем исследователи планируют использовать более точные данные будущих выпусков Gaia и новые модели эволюции Галактики, чтобы определить, как именно менялся наклон Млечного Пути в прошлом и какую роль в этом сыграли другие спутники нашей Галактики, включая Большое Магелланово Облако.
Исследование в виде препринта на arXiv.