Хімічне картування показало спіральні рукави Чумацького Шляху в приголомшливих деталях

Цим відкриттям ми завдячуємо роботі дослідницької групи під керівництвом Кіта Гокінса з Техаського університету в Остіні. Вона може мати вирішальне значення для астрономів, які прагнуть зрозуміти еволюцію, форму і структуру нашої галактики.

Як працює хімічна картографія

Хімічна картографія не є новим процесом, але лише нещодавно вченим вдалося розробити телескопи з достатньою спостережною здатністю, щоб отримати значні результати. Вона показує розподіл елементів у Чумацькому Шляху – від легших, таких як водень і гелій, до важчих, таких як вуглець, азот і кисень.

Протягом свого життя зорі сплавляють водень, утворюючи гелій, а потім сплавляють цей гелій, утворюючи інші елементи. Рівні ж елементів (головно металів), пов'язані з окремими зірками, дають астрономам інформацію про їхній вік. Саме так хімічна картографія дозволила Гокінсу та його колегам визначити, де зосередилися молоді зірки Чумацького Шляху – у спіральних рукавах.

Подібно до ранніх дослідників, які створювали все кращі й кращі карти нашого світу, ми зараз створюємо все кращі й кращі карти Чумацького Шляху,
– сказав Гокінс.

Де в Чумацькому Шляху "тусуються" гарячі молоді зірки

Протягом щонайменше семи десятиліть астрономи знають, що наша галактика має спіральні рукави, які виходять із щільної концентрації зірок, газу та пилу, що лежать в її серці. Однак точна форма цієї вражаючої структури – аж до кількості рукавів, які має наша галактика – залишається невизначеною.

Труднощі ці пов'язані з тим, що ми живемо всередині. Земля розташована в рукаві Оріона приблизно на відстані двох третин шляху від центрального виступу. Ми просто не можемо відлетіти достатньо далеко, щоб побачити нашу галактику з точки зору стороннього спостерігача.

Це як бути у великому місті. Ви бачите будівлі, на якій вулиці перебуваєте, але вам важко зрозуміти, який має вигляд все місто, якщо ви не, скажімо, в літаку, який пролітає над ним,
– пояснив Гокінс

Арка Чумацького Шляху над пустелею Лут в Ірані / Зображення Miguel Claro

Один із традиційних способів картографування Чумацького Шляху полягає у спостереженні за концентрацією молодих зірок, які утворюються під час обертання дуже щільних спіральних рукавів галактики. Під час цього обертання відбувається стиснення газу і пилу, що в підсумку призводить до народження зірок. Іншими словами, виявлення осередку молодих зірок позначає розташування спірального рукава.

• Яскраве блакитне світло зірок можуть затьмарювати густі хмари пилу навіть для найсучасніших телескопів. Це означає, що деякі регіони спіральних рукавів залишаються неспостережуваними. Хімічне картографування допомагає обійти цю пилову завісу – бо дає змогу спостерігати за тим, наскільки зірки багаті на метали.
• Ця так звана металічність є також виміром віку, оскільки ранній космос був наповнений воднем і гелієм, але майже не містив металів. Це означає, що найстаріші зорі також складаються здебільшого з водню та гелію і, таким чином, мають "низьку металічність" або "бідні на метали".
• Протягом свого життя ці старі зорі виковують важчі елементи за допомогою ядерного синтезу – але коли паливо закінчується, вони розриваються на частини вибухами наднових, які розносять метали по всьому космічному середовищу. Коли збагачені металами хмари пилу і газу розпадаються, народжуючи зорі, наступне покоління зірок багатше на метали, ніж попереднє. Відповідно, молоді зорі будуть "багатими на метали" або матимуть "високу металічність".

Важливим висновком (дослідження – Men 24) є те, що спіральні рукави справді багатші на метали. Це ілюструє цінність хімічної картографії у визначенні структури та формування Чумацького Шляху. Вона має потенціал повністю змінити наше уявлення про Галактику,
– підсумував Гокінс.