Астрономи нарешті дізналися, де закінчується наша галактика

Як визначали невидимий кордон галактики?

Визначення меж Чумацького Шляху ускладнюється тим, що галактика не має різкого кордону, а просто стає менш щільною, віддаляючись від центру. Міжнародна група дослідників запропонувала вважати справжнім краєм точку, де вже немає активного зореутворення. Згідно з їхніми даними, це місце розташоване на відстані від 11,28 до 12,15 кілопарсека, що становить приблизно 40 000 світлових років від галактичного центру. Для порівняння, наша планета Земля перебуває на відстані близько 13 300 світлових років від цієї межі, що робить нас значно ближчими до краю галактики, ніж до її ядра, пише ScienceAlert.

Щоб дійти таких висновків, вчені проаналізували вік понад 100 000 гігантських зірок, використовуючи дані сучасних оглядів, таких як APOGEE-DR17, LAMOST-DR3 та космічного телескопа Gaia. Аналіз виявив цікаву закономірність, яку можна зобразити у вигляді латинської літери U на графіку, де одна вісь відповідає віку світил, а інша – їхній відстані від центру. З’ясувалося, що зорі біля галактичного ядра є найстарішими, а далі їхній вік поступово зменшується, досягаючи мінімуму в певній точці, після якої вони знову починають "старішати".

Цей феномен пояснюється принципом росту галактики "зсередини назовні". У центрі, поруч із надмасивною чорною дірою, концентрація газу та пилу була найвищою, що стимулювало раннє формування зірок. Чим далі від центру, тим розрідженішою стає матерія, тому гравітаційне стиснення, необхідне для появи нових світил, відбувається повільніше. Наймолодші зорі народжуються саме на краю активного диска.

Ця схема показує U-подібну криву віку галактики та зображення її краю / Зображення University of Malta

Що за межею

Однак за цією межею у 40 000 світлових років ситуація змінюється, пише Daily Mail. Там також існують зірки, причому деякі з них розташовані на відстані до одного мільйона світлових років від центру, але вони мають поважний вік.

Провідний автор дослідження Карл Фітені зазначає, що за межею зореутворення практично немає нових світил, а ті, що ми там бачимо, є "мігрантами". Вони сформувалися у внутрішніх областях галактики, а потім були виштовхнуті на периферію внаслідок гравітаційних збурень. Основними причинами такої міграції є вплив спіральних рукавів або центральної перемички галактики, які діють на зорі подібно до гравітаційної пращі.

Чому формування зірок зупиняється саме тут

Науковці виділяють три основні причини того, чому активне зореутворення припиняється саме на цій позначці:

• По-перше, це так званий зовнішній резонанс Ліндблада, спричинений центральною перемичкою, який заважає потокам газу рухатися далі, утримуючи їх у внутрішній частині.
• По-друге, на цій відстані спостерігається викривлення галактичної площини, що розсіює газ на великій території.
• По-третє, сам газ за межею стає настільки розрідженим, що він не здатний згуститися для формування нових зоряних систем, пише Universe Today.

Карл Фітені порівнює структуру Чумацького Шляху з великим містом, де є бурхливий та продуктивний центр і тихі, малозаселені околиці. Хоча обидві частини є єдиним цілим, процеси в них суттєво відрізняються.

Такою, за останніми даними, є наша галактика насправді / Фото ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar

Що це нам дає

Ці відкриття, описані у фаховому виданні Astronomy & Astrophysics, дозволяють класифікувати нашу галактику як систему типу II з диском, що загинається донизу, що характерно для приблизно 60 відсотків схожих об'єктів у нашому всесвіті.

Розуміння того, де закінчується "молодість" Чумацького Шляху і починаються його пустельні межі, допомагає краще усвідомити історію розвитку нашого космічного дому протягом 13 мільярдів років.

Чим заповнений простір між галактиками?

Хоча нам здається, що між галактиками існує лише порожнеча, насправді цей простір заповнений кількома різними "інгредієнтами". Основну частину займає розріджений гарячий газ – переважно іони водню та гелію. Його температура може сягати мільйонів градусів, але щільність надзвичайно мала: буквально кілька атомів на кубічний метр. Для порівняння – у найкращому земному вакуумі молекул незрівнянно більше.

Простір також пронизаний високоенергетичними частинками – протонами, електронами та атомними ядрами, які летять з близькою до світлової швидкістю. Їхнє походження досі частково залишається загадкою.

Крім того, між галактиками існують надслабкі магнітні поля. Вони в мільярди разів слабші за магнітне поле Землі, але охоплюють колосальні відстані й впливають на рух заряджених частинок. Ще один інгредієнт космічної порожнечі – електромагнітне випромінювання від реліктового мікрохвильового фону (луна Великого Вибуху), світла зірок, рентгенівських спалахів та інших подій і об'єктів.

Нарешті, наука припускає існування темної матерії та енергії. Згідно з теорією, більшу частину міжгалактичного простору займає темна матерія. Ми не можемо її побачити чи виявити напряму, але саме вона формує величезну "космічну павутину" – нитки й вузли, вздовж яких і розташовані самі галактики. Темна енергія своєю чергою не "заповнює" простір у звичному розумінні, але пронизує все суще й є причиною того, що Всесвіт розширюється з прискоренням. На неї, можливо, припадає близько 68% всього енергетичного вмісту Всесвіту.

Тож "порожній" міжгалактичний простір – це насправді складна, динамічна й досі не до кінця вивчена система.