Млечный Путь находится в постоянном движении: он вращается, наклоняется и, как показывают новые наблюдения, колышется. Данные, собранные космическим телескопом Gaia Европейского космического агентства, свидетельствуют о том, что наша галактика не просто вращается и колеблется, но и испускает огромную волну, распространяющуюся от её центра.
На протяжении примерно столетия астрономы знали, что звёзды Млечного Пути вращаются вокруг его ядра. Gaia с высокой точностью отслеживает их скорости и траектории. Ещё в 1950-х годах учёные обнаружили, что галактический диск не является плоским, а искривлён. Затем, в 2020 году, Gaia выявила, что этот искривлённый диск медленно колеблется со временем, подобно движению вращающегося волчка.
Теперь исследователи идентифицировали колоссальную волну, которая движется сквозь Млечный Путь, воздействуя на звёзды, расположенные в десятках тысяч световых лет от Солнца. Это явление можно сравнить с камнем, брошенным в пруд, где возникающие круги распространяются наружу –— только здесь «круги» состоят из звёзд, простираясь по внешним областям галактики.
Недавно обнаруженная волна проявляется в виде тысяч ярких звёзд, наложенных на детализированные карты Млечного Пути, созданные Gaia. Часть этих звёзд отмечена красным, часть — синим цветом. Если рассматривать нашу галактику сверху, а затем представить её разрезанной поперёк галактической плоскости и взглянуть сбоку, становится ясно: левая часть галактики изгибается вверх, а правая — вниз. Это и есть общеизвестное искривление диска. Красные и синие области на картах Gaia отмечают новую волну: красные зоны указывают на звёзды, находящиеся выше искривлённой плоскости, а синие — на звёзды, расположенные ниже её.
Хотя ни один космический аппарат не может выйти за пределы галактики, поразительно точные измерения Gaia —— охватывающие все три пространственных измерения и три компонента движения (к нам, от нас и по небу) —— позволяют учёным реконструировать такие виды Млечного Пути сверху и сбоку. Эти карты показывают, что волна охватывает огромный участок диска, воздействуя на звёзды, расположенные на расстоянии от 30 000 до 65 000 световых лет от галактического центра (сам Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет).
«Что делает это открытие ещё более убедительным, так это наша способность, благодаря Gaia, измерять также движения звёзд внутри галактического диска», — сообщает Элоиза Поджио, астроном из Национального института астрофизики (INAF) в Италии, возглавившая команду учёных, обнаруживших волну. «Интригующая часть заключается не только в визуальном проявлении волновой структуры в трёхмерном пространстве, но и в её волнообразном поведении, когда мы анализируем движения звёзд внутри неё».
При моделировании вида Млечного Пути сбоку наблюдается, как движутся звёзды. Их вертикальное движение слегка смещено относительно картины их положения, обозначенного красным и синим цветами. Это демонстрирует динамический характер волны. «Такое наблюдаемое поведение соответствует тому, что мы ожидали бы от волны», — объясняет Элоиза.
Она сравнивает это явление с тем, как толпа на стадионе создаёт «волну». Если бы можно было остановить мгновение, некоторые люди стояли бы прямо, другие только что опустились бы (после прохождения волны), а третьи собирались бы встать (по мере приближения волны). Галактические временные масштабы гораздо дольше, но принцип схож. В этом сравнении люди, стоящие прямо, соответствуют красным областям на картах Gaia, а те, кто готовится подняться —— движущиеся вверх с наибольшей вертикальной скоростью —— находятся непосредственно перед гребнем волны.
Элоиза и её команда обнаружили это замечательное движение, тщательно изучая молодые гигантские звёзды и цефеиды. Оба этих типа звёзд предсказуемо меняют свою яркость, что делает их легко наблюдаемыми для Gaia на больших расстояниях. Поскольку эти звёзды, по-видимому, движутся вместе с волной, исследователи предполагают, что газ в галактическом диске также может участвовать в этом крупномасштабном движении. Вновь образовавшиеся звёзды могли бы сохранить информацию из газа, из которого они родились, сохраняя своего рода «память» о волне.
Причина масштабных колебаний галактики пока неясна. Одна из возможностей заключается в том, что Млечный Путь в прошлом столкнулся с меньшей, карликовой галактикой, но для подтверждения этого необходим дополнительный анализ. Эта недавно обнаруженная «великая волна» также может быть связана с меньшей волнообразной структурой, известной как волна Рэдклиффа, которая находится примерно в 500 световых годах от Солнца и простирается на 9000 световых лет.
«Однако волна Рэдклиффа —— это гораздо меньшая структура, расположенная в другой части галактического диска по сравнению с волной, изученной нами (гораздо ближе к Солнцу, чем великая волна). Две волны могут быть связаны, а могут и не быть. Вот почему мы хотели бы провести дополнительные исследования», — добавляет Элоиза. «Предстоящий четвёртый выпуск данных Gaia будет включать ещё более точные данные о положениях и движениях звёзд Млечного Пути, включая переменные звёзды, такие как цефеиды. Это поможет учёным составить ещё более подробные карты и тем самым продвинуть наше понимание этих характерных особенностей нашей родной галактики», — заявляет Йоханнес Зальманн, научный сотрудник проекта Gaia от ЕКА.
