Галактика треснула пополам: загадка "раздвоения" звезд объяснена спустя десятилетия поисков

Компьютерные симуляции объяснили химическое раздвоение звёзд — исследователи

Загадка "раздвоения" звезд в Млечном Пути, ставшая камнем преткновения для астрономов на протяжении десятилетий, наконец, решена. Новые компьютерные симуляции, проведенные исследователями из Университета Барселоны, позволили объяснить, почему звезды нашей галактики разделяются на две химически разные группы. Работы, опубликованные в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, открывают новые перспективы для понимания эволюции Млечного Пути и других галактик. Об этом сообщает "Газета.Ru".

Суть загадки: химическое "раздвоение" звезд

В течение многих лет астрономы пытались разгадать причину химической бимодальности, феномена, при котором звезды, находящиеся поблизости от Солнца, формируют две четкие последовательности в диаграмме содержания магния и железа (Mg/Fe). На первый взгляд, эти звезды имеют схожий уровень металличности, но разделяются по химическим характеристикам, что и породило вопрос о том, почему наша галактика вырастила две популяции звезд, а не одну.

Ранее учёные выдвигали различные гипотезы относительно причины этого явления, но окончательное объяснение оставалось неясным. Новое исследование, проведенное группой ученых из Института космических наук Университета Барселоны, использует компьютерные симуляции для точного воспроизведения процессов, происходящих в галактиках, подобных нашему Млечному Пути.

Роль космологических симуляций в разгадке

Чтобы понять, почему в Млечном Пути наблюдается бимодальность, ученые использовали проект Auriga — космологическую симуляцию, которая моделирует рождение и эволюцию галактик, аналогичных Млечному Пути, в цифровой Вселенной. В ходе анализа 30 виртуальных галактик исследователи пришли к важному выводу: химическое "раздвоение" в галактиках может возникать разными путями, а не по универсальному шаблону.

"Это исследование показывает, что химическое устройство Млечного Пути не является универсальным шаблоном. Разные галактики могут прийти к похожему результату, пройдя совершенно разными путями", — отметил ведущий автор работы, Мэттью Оркни.

Симуляции показали, что химическая бимодальность может возникать не только из-за мощных вспышек звездообразования, чередующихся с периодами затишья, но и благодаря изменениям во внешнем газовом притоке, который оказывает влияние на состав межзвездной среды.

Столкновение с карликовой галактикой: не обязательное условие

Одним из популярных объяснений химического раздвоения было столкновение Млечного Пути с карликовой галактикой Gaia-Sausage-Enceladus. Это столкновение предполагалось как возможная причина появления второй последовательности звезд. Однако результаты новых симуляций показывают, что это вовсе не обязательное условие для возникновения химической бимодальности.

Вместо этого ученые пришли к выводу, что ключевую роль в образовании двух последовательностей звезд играет металлобедный газ, находящийся в гигантском газовом "ореоле" вокруг галактики. Приток этого газа изменяет химический состав и запускает формирование новой популяции звезд, что и приводит к появлению двух химических групп.

История звездообразования как ключ к разгадке

Важно отметить, что форма и наклон химических последовательностей звезд напрямую связаны с историей звездообразования в конкретной галактике. Это означает, что различия в химическом составе звездных групп могут многое рассказать о том, как именно происходило формирование звезд в разных частях галактики и в различные исторические эпохи.

Этот вывод подчеркивает важность учёта эволюции звездообразования при исследовании структуры галактик. Разные пути развития могут приводить к сходным результатам, но в разных галактиках условия и механизмы этого процесса будут уникальными.

Будущее исследований: новые обсерватории и галактики

Согласно прогнозам, новые обсерватории, которые появятся в ближайшие годы, позволят проверить прогнозы, сделанные в рамках этих симуляций. Астрономы ожидают, что в результате наблюдений удастся не только глубже понять структуру Млечного Пути, но и обнаружить аналогичные химические структуры в соседних галактиках.

"Мы ожидаем увидеть большое разнообразие таких химических последовательностей в других галактиках. Эти данные помогут уточнить историю эволюции и нашего собственного Млечного Пути", — отметил соавтор работы, Шервен Лапорт.

Сравнение различных гипотез по происхождению бимодальности

До последнего времени существовало несколько гипотез, объясняющих происхождение химической бимодальности. Одна из них заключалась в столкновении с карликовой галактикой, что, как оказалось, не является обязательным для формирования двух химических рядов. Другие теории акцентировали внимание на различных периодах звездообразования и внешнем газовом притоке, что, как показали симуляции, является наиболее вероятным объяснением.

Новые данные позволяют сделать вывод, что химическая бимодальность не уникальна для Млечного Пути и что похожие структуры могут быть найдены в других галактиках. Это открывает новые горизонты для дальнейших исследований и дает астрономам новые инструменты для анализа эволюции не только нашей, но и соседних галактик.

Плюсы и минусы новой модели

Применение компьютерных симуляций для воссоздания процессов формирования химических последовательностей в галактиках имеет свои преимущества и ограничения.

Преимущества:

Возможность моделировать разные сценарии формирования звёзд в виртуальной среде.
Получение точных данных о влиянии различных факторов на химический состав звёзд.
Способность проследить эволюцию и взаимодействие газов.

Ограничения: