Къде е краят на Млечния път: учените откриха края на нашата галактика

Международен екип от астрономи за пръв път определи края на звездообразуващия диск на Млечния път – областта, в която се раждат новите звезди. Границата се намира на около 40 000 светлинни години от галактическия център. Откритието стана възможно благодарение на нов подход: учените картографираха възрастта на звездите и откриха характерен U-образен модел, който указва „линията“, отвъд която звездите вече не се формират.

Защо галактиката Млечен път няма ясна граница

За разлика от остров с брегова линия, галактиката прилича повече на облак. Нейните звезди, газ и прах не свършват внезапно, а постепенно изтъняват. Колкото повече се отдалечаваме от центъра, толкова по-малко са звездите, но все още има някои самотни. Поради тази причина въпросът „Къде свършва Млечният път?“ е един от най-неудобните въпроси, които астрономите си задават от десетилетия. Подобно объркване възниква и с това как да се оцени истинският размер на нашата галактика.

Можете да се опитате да очертаете граница по най-отдалечената звезда – но тя винаги се измества, защото отделните звезди отлитат от „родното си място“ на големи разстояния. Много по-надеждно е да се намери линията, отвъд която звездите спират да се раждат – и точно това е направил екип, ръководен от д-р Карл Фитени от Университета в Инсубрия.

По какъв начин учените откриха границата на галактиката по възрастта на звездите

Галактиките растат „отвътре навън“. Първоначално звездите се формират в плътния център, където има най-много газ. С течение на времето звездообразуването се разпространява към периферията. Това означава, че средно колкото по-отдалечени от центъра са звездите, толкова по-млади са те – поне в рамките на активния диск.

Но в един момент тази тенденция трябва да се наруши. Отвъд ръба на диска вече няма достатъчно газ, за да се образуват нови звезди. Звездите, които се откриват по-далеч, са „мигранти“, които са се родили по-близо до центъра и постепенно са се придвижили навън. И тъй като са пътували дълго време, всички те ще са стари.

Това ни дава характерна картина: възрастта на звездите първоначално намалява с отдалечаването им от центъра, а след това отново започва да нараства – образувайки U-образен профил. Точката на минимума (най-младите звезди) е границата на звездообразуващия диск.

Как мисията Gaia измери размера на Млечния път

За създаването на подобна карта са необходими точни данни за положението и възрастта на огромен брой звезди. Тук на помощ идва мисията Gaia на Европейската космическа агенция – космически телескоп, който помогна за създаването на подробна карта на Млечния път и през годините каталогизира с безпрецедентна точност позициите и движенията на близо два милиарда звезди.

Екипът на Фитени използва данните от две независими спектроскопски изследвания – LAMOST и APOGEE – в комбинация с данните от Gaia. Изследователите се съсредоточиха върху гигантските звезди в близост до плоскостта на галактиката, които се движат по почти кръгови орбити. Този подбор помогна да се изключат „аутсайдерите“ – звездите в ореола на Млечния път, които не са свързани с диска и биха изкривили картината.

При двата набора от данни екипът получи два близки резултата: минималната възраст на звездите се пада на разстояние около 36 800 и 39 600 светлинни години от центъра. Диапазоните на грешките се припокриват, което прави оценката по-надеждна.

Откъде идват звездите отвъд пределите на Млечния път?

Отвъд откритата граница звездите не изчезват. Просто всички те са стари пътешественици. Съществуват поне два механизма, които изтласкват звездите извън „родния“ диск.

Първият е спиралните вълни. Раменете на Млечния път не са твърди структури, а вълни на плътността, които се движат през газа и звездите. Звезда, попаднала в такава вълна, може постепенно да се измести навън, подобно на отломка, подхваната от водна вълна.

Вторият механизъм са експлозиите на свръхновите. Когато масивна звезда в двойна система се взриви, нейният спътник може да получи мощен „удар“ и да отлети далеч от родното си място. В някои случаи изглежда така, сякаш Млечният път изхвърля звезди отвъд собствените си граници. Подобни „избягали звезди“ понякога се ускоряват до стотици километри в секунда и се оказват на хиляди светлинни години от люлката си.

Защо звездите не се образуват отвъд границата на галактиката

Интересно е, че отвъд границата все още има газ – и то в значителни количества. Нещо повече, учените и преди са забелязвали, че в галактиката има твърде много газ, което прави въпроса за образуването на звезди още по-сложен. Защо не се образуват нови звезди от тази материя точно отвъд намерената линия, все още не е известно, но учените имат двама основни „заподозрени“.

Първият от тях е централната преграда на Млечния път (линията). Нейното гравитационно влияние може да доведе до натрупване на газ на определено разстояние, което да увеличи образуването на звезди в тази зона и да го потисне извън нея.

Вторият е деформацията (огъването) на галактическия диск. На големи разстояния от центъра плоскостта на Млечния път видимо се огъва като ръб на шапка. Това огъване може да наруши условията, необходими за образуването на звезди: газът се „разбърква“ и не може да се събере в достатъчно плътни облаци.

Бъдещите наблюдения, включително данните от новото поколение проучвания 4MOST и WEAVE, ще покажат кой механизъм е доминиращ – или дали и двата действат заедно.

Къде се намира Слънчевата система в Млечния път

Слънцето се намира на около 26 000-27 000 светлинни години от центъра на Млечния път и се движи около центъра на галактиката заедно с други звезди. Според новите данни ръбът на звездообразуващия диск се намира на около 40 000 светлинни години. Това означава, че се намираме на около две трети от пътя от центъра до ръба на „живата“ част на галактиката – там, където все още могат да се раждат звезди.

Все пак не бива да забравяме, че звездообразуващият диск не е единствената граница на Млечния път. Отвъд него остават хиляди „мигрирали“ звезди, кълбовидни купове, газови облаци и огромен ореол от тъмна материя, който се простира на стотици хиляди светлинни години. Ако се сметне по пълния диаметър на видимата част, Млечният път се оценява на около 100 000 светлинни години. Но масата на тъмната материя вероятно е разпределена в сфера с радиус повече от 100 килопарсека.

Така че отговорът на въпроса „къде свършва галактиката?“ зависи от това дали броим само „живия“ диск, или всичко, което е гравитационно свързано. Новото изследване даде отговор на първата част от този въпрос – и това е важна стъпка. Резултатите са публикувани в списанието със свободен достъп Astronomy & Astrophysics, което означава, че всеки може да проучи данните и методологията.