Ето къде е "бедното старо сърце" на Млечния път

В центъра на Млечния път има звезден куп, който е остатък от древното галактическо ядро, когато нашата галактика е била още млада.

Откривателите му го наричат "бедното старо сърце" на Млечния път, защото звездите там са бедни на метали, т.е. малко са елементите, по-тежки от хелий, те са и много стари и са в центъра на галактиката. Според изследователите тази популация е остатък от протогалактики.

Използвайки измерванията от най-точната триизмерна карта на галактиката, съставяна някога, както и невронна мрежа за изследване на химическия състав на над 2 милиона звезди, екип астрономи е идентифицирал 18 000 звезди от детството на нашата галактика, когато тя е била само компактна съвкупност от протогалактики, събрали се, за да мечтаят за по-големи неща.

Намеци за тази звездна популация са били идентифицирани в предишни изследвания.

"Но нашите резултати", пише екипът, ръководен от астронома Ханс-Валтер Рикс (Hans-Walter Rix) от Института по астрономия "Макс Планк", "значително допълват съществуващата картина, показвайки, че наистина съществува плътно свързан на място "айсберг", чиито върхове са били разпознати и преди."

13-милиардната история на Млечния път е гигантски, интересен пъзел, който трябва да бъде реконструиран на базата на днешното състояние на галактиката.

Популациите от звезди могат да се свържат въз основа на общи черти като движенията им и химическия им състав - свойство, известно като металичност. Тук има заслуга космическата обсерватория Gaia на Европейската космическа агенция.

Спътникът от години е там горе, споделяйки орбитата на Земята около Слънцето, внимателно проследявайки звездите и извършвайки измервания на техните триизмерни позиции и движения в галактиката.

Освен това Gaia извършва измервания, които позволяват да се оцени металичността на звездите.

Металичността може да свързва звездите, тъй като звездите със сходен състав може да са се родили на едно и също място по едно и също време. Но тя също така може да ни покаже приблизително колко стара е една звезда, защото някои елементи просто не са присъствали във Вселената, докато не е имало звезди, които да ги създадат.

Непосредствено след Големия взрив преди 13,8 милиарда години не е имало голямо разнообразие от елементи.

Първичната Вселена се е състояла основно от водород, малко хелий и много малко други елементи. Когато първите звезди се образуват от струпвания в тази среда, горещите им плътни ядра започват да разбиват атомите си, за да образуват по-тежки елементи: водородът в хелий, хелият във въглерод и така нататък, чак до желязото при най-масивните звезди.

След като звездите достигнат предела на способността си да сливат атомни ядра, те умират, често в процес, подобен на свръхнова, при който продуктите от синтеза им се разпръскват в пространството.

Мощните експлозии на свръхнови произвеждат и по-тежки метали като злато, сребро и уран. Малките звезди поемат тези елементи по време на формирането си.

Колкото по-късно във Вселената се формира една звезда, толкова повече метали е вероятно да има тя. Следователно по-висока металичност означава по-млада звезда, а за "бедни на метали" звезди се смята, че са по-стари. Но не всички звездни орбити са еднакви по време на движението им около галактическия център.

Когато се открие група от звезди с подобно съдържание на метали, намиращи се на подобен орбитален път, е разумно да се заключи, че тази група от звезди е популация, която е била заедно много дълго време, може би от самото си формиране.

Рикс и колегите му използват данните от Gaia, за да разгледат червени гигантски звезди в радиус от няколко хиляди светлинни години от Млечния път. Те идентифицирали 2 милиона звезди, чиято светлина била анализирана от невронна мрежа, която можела да определи металичността им.

И откриват популация от звезди със сходна възраст, изобилие и орбити, което предполага, че те са съществували преди Млечният път да се напълни със звезди и да се раздуе от сблъсъците с други галактики, което е започнало преди около 11 милиарда години.

Знаем, че най-старите звезди в Млечния път са отпреди първия голям сблъсък, с галактика, наречена Гая-Енцелад, но тази популация в галактичния център изглежда е свързана с тях.

Рикс ги е нарекъл "бедното старо сърце" на Млечния път, защото са бедни на метали, много стари и могат да бъдат открити в сърцето на галактиката. Според изследователите тази популация е остатък от протогалактики.

Тези струпвания на звезди, които са се образували в ранната Вселена, не са били пълноценни галактики, а техни семена. В ранните години на Млечния път три или четири от тези семена са се събрали заедно, за да образуват ядрото на това, което ще се превърне в нашата родна галактика.

Звездите в "бедното старо сърце" не са се родили в тези протогалактики, а са поколение звезди, които са се образували, когато звездите от протогалактиките са умрели. Изследователите установиха, че те са на повече от 12,5 милиарда години.

Завладяващото откритие повдига много въпроси, които изследователите се надяват да проучат.

Какво е пространственото разпределение на тези звезди? Имат ли те някакви специални съотношения на количествата, които биха могли да ни кажат повече за ранните условия на Млечния път? Какво може да ни каже тяхното разпределение за историята на сблъсъците на Млечния път?

И, може би най-належащото, могат ли те да ни отведат до онези звезди - по-малки, по-слаби и по-трудни за откриване - които може би са били в първите протогалактики, когато са се събрали в най-ранните етапи на формиране на Млечния път?

То може да е бедно на метали и старо, но древното сърце на Млечния път може да се окаже изключително богато на отговори за нашата галактическа история.

Справка: 

The Poor Old Heart of the Milky Way
Hans-Walter Rix, Vedant Chandra, René Andrae, Adrian M. Price-Whelan, David H. Weinberg, Charlie Conroy, Morgan Fouesneau, David W Hogg, Francesca De Angeli, Rohan P. Naidu et al

Published 2022 December 12 • © 2022. The Author(s). Published by the American Astronomical Society.
The Astrophysical Journal, Volume 941, Number 1
DOI 10.3847/1538-4357/ac9e01

Източник: Astronomers Have Discovered The 'Poor Old Heart' of The Milky Way, ScienceAlert