Обзор некоторых из наиболее важных открытий, сделанных на основе новой карты Галактики, полученной обсерваторией Гайя

Небесная карта Млечного Пути и его спутников, созданная Гайей на основании измерений почти 1,7 млрд звёзд

25 апреля Тереза Антойя из Барселонского университета стала одной из тысяч астрономов, скачавших и начавших изучать новую полную карту Млечного Пути, созданную космическим кораблём Гайя Европейского космического агентства. Не прошло и дня, как они с коллегами сообщили об обнаружении невиданных ранее подструктур по всей Галактике: «Формы в виде арок, панцирей улиток и горных хребтов», — писали они – каждая из которых даёт намёки на загадочное прошлое Млечного Пути.

Работа Антойи – одна из целого потока работ, начавшегося после долгожданного второго выхода данных со спутника Гайи, запущенного в 2013 году, и размечавшего с тех пор расположение, яркость и цвета 1,7 млрд звёзд Млечного Пути, а также скорости 1,3 млрд из этих звёзд. (В сентябре 2016 команда спутника выпустила первую карту, на которой были размечены расположение и яркость только 1.1 млрд звёзд). Астрономы, имевшие до того каталог, содержавший 2,5 млн ярчайших звёзд Галактики, приветствуют новую эру точной астрономии. И вот самые важные открытия, сделанные на основе новых данных.

Звёздные потоки

Французская команда применила заранее заготовленный алгоритм STREAMFINDER [поиск потоков] к данным Гайи, и сразу же обнаружила богатую сеть «звёздных потоков», совместно движущихся внутрь и по окружности Млечного Пути звёзд. «Идея состоит в том, чтобы отследить движение этих потоков обратно во времени, и изучить прошлое Галактики и историю её формирования», — сказал Киати Малхан из Страсбургского университета, ведущий автор работы, описывающей эти открытия в области «галактической археологии».

Изобилие звёздных потоков – которые считаются последствиями втянутых гравитацией мелких галактик-спутников и звёздных скоплений – потенциально могут разрешить «проблему недостающих спутников», вопрос о том, почему вокруг Млечного Пути наблюдается всего лишь порядка 50 галактик-спутников, несмотря на то, что в компьютерных симуляциях формирования галактики их сотни. Ещё одна загадка – почему спутники Млечного Пути находятся в одной плоскости, хотя симуляции говорят о том, что они должны были сформироваться со всех сторон. Малхан с коллегами надеется уточнить или разрешить эту проблему с плоскостью путём «статистического анализа структуры и динамики большого набора потоков».


Звёздные потоки в северном и южном полушарии; цвет обозначает их скорость течения.

Ещё одна группа использовала данные Гайи для детального изучения самых длинных галактических потоков. На движение некоторых звёзд, судя по всему, оказывали возмущающее воздействие клочки невидимой тёмной материи, что говорит о том, что эти потоки можно использовать для построения карты подструктур тёмной материи по всей Галактике.

Скоростные карлики

Десятилетиями астрофизики спорили по поводу происхождения сверхновых типа Ia – взрывов звёзд, служащих «стандартными свечами» для оценки космических расстояний. Используя данные с Гайи и последующие наблюдения с телескопа, Кен Шеен из Калифорнийского университета в Беркли с коллегами обнаружили убедительные подтверждения теории «динамически развивавшейся дважды вырожденной двойной детонации» (dynamically driven double-degenerate double-detonation, D6).

Сценарий D6 начинается с двух белых карликов — плотных ядер умерших звёзд, размером с планету – находящихся на близкой взаимной орбите. Согласно теории, более массивный карлик должен начать срывать материю с менее массивного, причём так быстро и бурно, что часть гелия в переходящей материи взрывается. Этот взрыв порождает взрыв углерода и кислорода в более массивном карлике, в результате чего он взрывается, порождая сверхновую Ia. Второй белый карлик, так как его уже ничто не удерживает, срывается и улетает в космос с огромной скоростью.

Среди данных Гайи Шен с коллегами обнаружили трёх «сверхскоростных белых карликов», спешащих через Галактику со скоростями более 1000 км/с, чего достаточно для того, чтобы вырваться из её гравитационного притяжения. Они утверждают, что их обнаружение даёт «предварительное подтверждение» сценария D6. В письме Шеен сказал, что понимание истории сверхновых типа Ia уменьшит неопределённости в измерениях космических расстояний и моделях химического обогащения галактик взрывами сверхновых.

Маленькая галактика, большая чёрная дыра

Британские астрономы отследили происхождение ещё одной сверхскоростной звезды, которая, как выяснилось, происходит из центра Большого Магелланова Облака, крупнейшей галактики-спутника Млечного Пути. А это может означать только одно: то, что звезда получила ускорение благодаря эффекту пращи, пройдя мимо массивной чёрной дыры в центре Большого Магелланова Облака. В центрах полноразмерных галактик почти всегда таятся огромные чёрные дыры, происхождение которых остаётся загадкой. Их наличие в некоторых мелких галактиках проясняет загадку.


Звёзды, вращающиеся по часовой стрелке вокруг центра Большого Магелланова Облака, крупнейшей галактики-спутника Млечного Пути

Траблы с Хабблом

В 1998 году Адам Рисс и другие астрономы на основании расстояний до сверхновых типа Ia предположили, что Вселенная расширяется с ускорением под влиянием «тёмной энергии». Интересно, что по поводу точной скорости расширения (известной, как "постоянная Хаббла") оценки, основанные на сверхновых, отличаются на 8% от оценок на основе света, пришедшего из ранней Вселенной, даже если учесть ускорение, придаваемое тёмной энергией, происходившее с тех пор. Это одна из величайших загадок космологии.

Теперь Рисс с коллегами использовали данные Гайи для более точного измерения расстояний до цефеид, позволяющих калибровать расстояния до сверхновых типа Ia. Это позволило им сделать наиболее точные измерения постоянной Хаббла при помощи сверхновых, что лишь увеличило расхождения этих оценок с наблюдениями за ранней Вселенной.

Галактическая революция

Пока множество исследователей изучают разнообразное звёздное население и динамику Галактики, Лора Уоткинс из Института исследований космоса с помощью космического телескопа и её коллеги использовали движения звёздных скоплений, движущихся по орбитам в Млечном Пути, для оценки массы Галактики. Они говорят, что, учитывая тёмную материю, она составляет порядка 1,5 трлн солнечных масс. Джошуа Симон из Института наук Карнеги проанализировал удалённую популяцию галактик-спутников, и обнаружил, что все они сейчас находятся на ближайшем расстоянии на своих орбитах вокруг Млечного Пути. Это совпадение кажется «странным», как написал Симон в письме. «Не думаю, что у нас было достаточно времени, чтобы выяснить все последствия этого результата». «Мы знаем, что данные с Гайи произведут революцию», — добавил Симон. И астрономы будут пожинать их плоды в ближайшие несколько лет.