Астрономы раскрыли массовую миграцию звезд в Андромеду
Астрономы знают, что галактики со временем растут за счет слияния с другими галактиками. Мы можем видеть, как это происходит в нашей галактике. Млечный Путь медленно поглощает Большое и Малое Магеллановы Облака и карликовую сфероидальную галактику Стрельца.
Астрономы впервые нашли доказательства древней массовой миграции звезд в другую галактику. Они обнаружили более 7000 звезд в Андромеде (M31), нашем ближайшем соседе, который слился с галактикой около двух миллиардов лет назад.
Рост и эволюция галактик — горячая тема в астрономии и одна из причин, по которой космический телескоп Джеймса Уэбба в последнее время привлекает много внимания. Одна из главных научных задач JWST — оглянуться назад, на самые ранние галактики Вселенной, чтобы понять, как они росли и развивались до того, чем они являются сегодня. Но это не единственный телескоп, который может пролить свет на этот вопрос.
Такие галактики, как M31 и наш Млечный Путь, построены из строительных блоков множества меньших галактик за всю космическую историю, объясняют ученые.
Эти новые наблюдения Андромеды и внутренней миграции звезд получены с помощью спектроскопического прибора темной энергии (DESI). Он был построен для измерения влияния темной энергии на расширение Вселенной. Это достигается путем сбора оптических спектров десятков миллионов объектов, в основном галактик и квазаров, а затем построения трехмерной карты результатов.
DESI похож на более известный космический аппарат Gaia. У Gaia есть амбициозная цель — точно нанести на карту положение и движение миллиардов звезд в Млечном Пути. Данные Gaia привели к множеству открытий о нашей собственной галактике. Но он ограничивается картографированием звезд Млечного Пути.
Теперь, благодаря DESI, у астрономов впервые есть хотя бы частичная карта звезд Андромеды. И эта карта, включающая движение почти 7500 звезд во внутреннем ореоле Галактики Андромеды, раскрывает их историю.
Эти результаты представлены в новой статье под названием «Наблюдения DESI за галактикой Андромеды: раскрытие истории иммиграции нашего ближайшего соседа». Он появится в The Astrophysical Journal, а ведущим автором является Арджун Дей, астроном из NOIRLab Национального научного фонда, ответственного за DESI.
DESI показывает, что около двух миллиардов лет назад другая галактика слилась с Андромедой. Положения и движения около 7500 звезд, измеренные DESI, показывают, что они прибыли из другой галактики. Теория говорила нам, что именно поэтому Андромеда и другие галактики стали такими массивными, но теперь появляется все больше убедительных доказательств.
«Наши новые наблюдения ближайшего крупного галактического соседа Млечного Пути, Галактики Андромеды, в мельчайших деталях обнаруживают свидетельство галактической иммиграции», — пояснил ведущий автор Дей. «Хотя ночное небо может показаться неизменным, Вселенная — динамичное место. Галактики, такие как M31 и наш Млечный Путь, построены из строительных блоков множества меньших галактик за всю космическую историю».
Млечный Путь испытал подобное слияние между 8 и 10 миллиардами лет назад. Большинство звезд гало нашей галактики произошли из другой галактики и присоединились к Млечному Пути в результате древнего слияния. Астрономы могут узнать больше о древней истории Млечного Пути, внимательно наблюдая за этим похожим, более недавним событием слияния в Андромеде.
«Мы никогда раньше не видели этого так ясно в движении звезд, и мы не видели некоторые структуры, возникающие в результате этого слияния», — сказал Сергей Копосов, астрофизик из Эдинбургского университета и соавтор статьи. «Наша новая картина состоит в том, что история Галактики Андромеды похожа на историю нашей собственной Галактики, Млечного Пути. Во внутренних ореолах обеих галактик доминирует одно иммиграционное событие».
Впервые мы получаем представление о структурах, образовавшихся в результате слияния. «Ожидаемые наблюдательные сигнатуры галактической миграции включают в себя потоки мусора, оболочки, кольца и шлейфы, ожидаемые результаты взаимодействий слияния между большими галактиками и их спутниками», — пишут авторы в своей статье.
«Мы находим четкие кинематические доказательства наличия оболочечных структур в Гигантском звездном потоке, на северо-восточном и западном шельфе», — говорится в документе. «Кинематика удивительно похожа на предсказания динамических моделей, построенных для объяснения пространственной морфологии внутреннего ореола. Результаты согласуются с интерпретацией того, что большая часть субструктуры внутреннего ореола M31 образовалась в результате одного события галактической иммиграции 1–2 млрд лет назад».
«Хотя намеки на когерентные структуры были обнаружены ранее в M31, они впервые были замечены с такой детализацией и четкостью в галактике за пределами Млечного Пути», — пишут авторы в своей статье. «Наблюдения показывают сложную когерентную кинематическую структуру в положениях и скоростях отдельных звезд: потоки, клинья и шевроны».
Хотя положения и скорости 7500 звезд играют важную роль в этих выводах, металличность звезд тоже. Команда обнаружила звезды с высокой металличностью во всех субструктурах, возникших в результате слияния. «Мы находим значительное количество звезд, богатых металлами, во всех обнаруженных субструктурах, что позволяет предположить, что галактика-прародитель (или галактики) имела длительную историю звездообразования, возможно, еще один представитель более массивных галактик», — объясняют авторы в своем заключении.
Исследование подчеркивает сходство между Андромедой и Млечным Путем, укрепляя теоретическую идею о том, что слияния играют ключевую роль в галактической эволюции и росте. «M31 удивительно похожа на Млечный Путь тем, что во внутренних ореолах обеих галактик преобладают звезды из одного аккреционного события», — говорится в документе. «Действительно, недавнее исследование кинематики звезд Млечного Пути вблизи Солнца сообщает о кинематических субструктурах в форме шеврона, которые напоминают те, о которых сообщается здесь».
Сила DESI в полной мере проявляется в этом исследовании. Результаты получены благодаря способности DESI одновременно собирать спектры от 5000 объектов. Этот сложный инструмент является самым мощным спектрографом для съемки нескольких объектов в мире и может перенастроить свои 5000 отдельных фокальных плоскостей всего за две минуты, перемещаясь между целями.
«Удивительно, что мы можем смотреть на небо и читать миллиарды лет истории другой галактики, записанной в движении ее звезд», - пояснили исследователи.
Он был разработан для измерения спектров более 40 миллиардов далеких галактик и квазаров, чтобы составить карту крупномасштабной структуры Вселенной и того, как темная энергия подпитывает ее расширение. Попутно он показывает нам, как галактики сливаются со временем.
«Эта наука не могла быть выполнена ни в одном другом объекте в мире. Удивительная эффективность, пропускная способность и поле зрения делают DESI лучшей системой в мире для проведения обзора звезд в Галактике Андромеды», — сказал Дей. «Всего за несколько часов наблюдения DESI смог превзойти более чем десятилетнюю спектроскопию с гораздо большими телескопами».
«Удивительно, что мы можем смотреть на небо и читать миллиарды лет истории другой галактики, записанной в движении ее звезд — каждая звезда рассказывает часть истории», — сказала соавтор Джоан Р. Наджита, также из NOIRLab. «Наши первоначальные наблюдения превзошли наши самые смелые ожидания, и теперь мы надеемся провести исследование всего гало M31 с помощью DESI. Кто знает, какие новые открытия ждут!».
