Новое исследование предлагает свежий взгляд на формирование, эволюцию и неожиданные химические закономерности звезд в галактиках, подобных Млечному Пути.
В публикации «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» раскрываются корни давней загадки Млечного Пути — существования двух различных групп звезд с разными химическими характеристиками, феномена, получившего название «химической бимодальности».
При изучении звезд в окрестностях Солнца ученые постоянно обнаруживают две основные категории, отличающиеся относительным содержанием железа (Fe) и магния (Mg). Эти категории формируют две отдельные «последовательности» на химических графиках, несмотря на то, что они пересекаются по металличности – показателю насыщенности тяжелыми элементами, такими как железо. Эта необычная дихотомия десятилетиями озадачивала астрономов.
Чтобы понять причины возникновения этой структуры, исследователи из Института космических наук Барселонского университета (ICCUB) и Национального центра научных исследований (CNRS) применили передовые компьютерные модели, известные как симуляции Auriga. Эти модели позволили воссоздать формирование галактик, подобных Млечному Пути, в виртуальной вселенной. Изучив 30 смоделированных галактик, команда искала процессы, которые могли бы сформировать эти химические последовательности.
Более глубокое понимание химической эволюции Млечного Пути позволяет ученым прояснить, как наша галактика и другие формировались на протяжении космической истории. Это касается и Андромеды, соседней с Млечным Путем галактики, где аналогичная химическая бимодальность пока не обнаружена. Результаты этой работы также проливают свет на условия ранней Вселенной, роль газовых потоков и прошлых слияний галактик.
Ведущий автор исследования Мэтью Оркни, научный сотрудник ICCUB и Института космических исследований Каталонии (IEEC), подчеркивает: «Это исследование демонстрирует, что химическая структура Млечного Пути не является универсальным шаблоном».
«Галактики могут проходить разными путями, чтобы достичь схожих результатов, и это разнообразие является ключом к пониманию их эволюции».
Результаты указывают на то, что галактики, подобные Млечному Пути, могут формировать две различные химические последовательности несколькими путями. Одна из возможностей – это циклы интенсивного звездообразования, чередующиеся со спокойными периодами. Другая включает вариации в потоке газа, поступающего в галактику из ее окружения.
Исследование также ставит под сомнение более раннее объяснение, связанное с меньшей галактикой Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). Хотя это прошлое столкновение и повлияло на Млечный Путь, симуляции показывают, что оно не является необходимым условием для возникновения химического разделения. Вместо этого, обедненный металлами газ из окологалактической среды (CGM), по всей видимости, играет центральную роль в формировании второй ветви звезд.
Ученые обнаружили, что специфическая форма двух химических последовательностей тесно связана с историей звездообразования галактики.
По мере того, как обсерватории, такие как космический телескоп James Webb (JWST), и будущие миссии, например PLATO и Chronos, будут собирать более точные данные, ученые смогут проверить эти предсказания симуляций и уточнить модели эволюции галактик.
Доктор Шервин Лапорт из ICCUB-IEEC, CNRS-Обсерватории Парижа и Kavli IPMU отмечает: «Это исследование предсказывает, что другие галактики будут демонстрировать разнообразие химических последовательностей. В эпоху 30-метровых телескопов, когда такие исследования внешних галактик станут рутиной, это будет тщательно изучено».
«В конечном итоге, это также поможет нам еще более точно определить физический путь эволюции нашей собственной галактики Млечный Путь».
