Детство Млечного Пути оказалось дракой: столкновения и слияния срывали любую стабильность на миллиарды лет

Эволюцию Млечного Пути проследили на 10 млрд лет по аналогам — The Astrophysical Journal

История Млечного Пути оказалась гораздо более сложной и бурной, чем предполагалось ранее. Новое астрономическое исследование позволило проследить, как наша галактика менялась на протяжении более чем 10 миллиардов лет — от компактного и хаотичного объекта до привычной спиральной системы. Ученые смогли восстановить ключевые этапы этого пути, опираясь не на догадки, а на наблюдения далеких галактик-"аналогов". Об этом сообщает "Наука Mail" со ссылкой на исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal.

Как ученые восстановили прошлое Млечного Пути

Прямо наблюдать ранние стадии эволюции Млечного Пути невозможно, поэтому астрономы Йоркского университета применили альтернативный подход. Вместо реконструкции "по остаткам" они использовали метод так называемых галактических двойников. Это реальные галактики, которые по массе, размерам и физическим параметрам похожи на Млечный Путь, но находятся на разных стадиях развития.

В общей сложности ученые отобрали 877 таких объектов. Чем дальше от Земли расположена галактика, тем более ранний этап эволюции она отражает, поскольку ее свет идет к нам миллиарды лет. Сопоставив эти данные, исследователи смогли выстроить непрерывную хронологию изменений, охватывающую огромный временной промежуток — от юности Вселенной до формирования устойчивых галактических дисков.

Роль телескопов "Хаббл" и "Джеймс Уэбб"

Основой исследования стали данные сразу двух космических обсерваторий — "Хаббла" и "Джеймса Уэбба". Особенно важным оказался вклад последнего, поскольку его инфракрасные приборы позволяют заглядывать гораздо дальше в прошлое Вселенной. Наблюдения охватывают эпоху, когда возраст Вселенной составлял лишь около 10 процентов от нынешнего — именно такие данные ранее позволили понять, как формируются плотные структуры у каменистых экзопланет с атмосферой.

Анализ проводился в рамках канадской программы CANUCS. В ней используются массивные скопления галактик, которые усиливают свет более далеких объектов за счет эффекта гравитационного линзирования. Это позволило рассмотреть структуры, которые в обычных условиях были бы слишком тусклыми. Ключевым инструментом стал инфракрасный прибор NIRISS, разработанный при участии Канадского космического агентства и научных институтов страны.

Что показали карты звездной массы и звездообразования

Созданные астрономами карты распределения звездной массы и активности звездообразования выявили важную закономерность. Галактики, подобные Млечному Пути, растут неравномерно — процесс начинается в центре и постепенно распространяется к периферии. На самых ранних стадиях почти вся масса сосредоточена в компактном центральном регионе.

Со временем акценты смещаются. Основной рост происходит уже во внешних областях, где постепенно формируется галактический диск. Именно там закладываются будущие спиральные рукава, которые сегодня являются одной из самых узнаваемых черт Млечного Пути. Подобные структуры вписываются в более широкий контекст формирования крупных космических систем, включая вращающиеся галактические нити.

Неспокойное детство нашей галактики

Ранние "двойники" Млечного Пути, зафиксированные в наблюдениях, выглядят далекими от упорядоченности. Они имеют искаженные, асимметричные формы и несут отчетливые следы частых столкновений и слияний с другими галактиками. Эти события сопровождались всплесками интенсивного звездообразования и радикально меняли внутреннюю структуру систем.

Лишь спустя миллиарды лет подобные галактики начинали стабилизироваться. Частота столкновений снижалась, формы становились более регулярными, а рост — более равномерным. Именно в этот период и происходило формирование устойчивого диска, который со временем приобрел четко выраженную спиральную конфигурацию.

Почему спиральный диск появился не сразу

Одним из ключевых выводов исследования стало объяснение позднего формирования спирального диска. На ранних этапах хаотичные процессы — слияния, турбулентные потоки газа, активное звездообразование — не позволяли галактике обрести стабильную структуру. Любые зачатки диска быстро разрушались.

Только после того как интенсивность внешних воздействий снизилась, галактика смогла "успокоиться". Газ начал распределяться более равномерно, вращение стало упорядоченным, и диск получил возможность развиваться без постоянных потрясений. Этот процесс занял миллиарды лет и определил современный облик Млечного Пути.

Сравнение: ранний и зрелый Млечный Путь

Если сопоставить разные этапы эволюции галактики, различия становятся очевидными. Ранний Млечный Путь был компактным, плотным и внешне нестабильным объектом. Его форма постоянно менялась, а рост происходил скачкообразно из-за частых взаимодействий с соседями.

Зрелая галактика, напротив, характеризуется выраженным диском, спиральными рукавами и более спокойным темпом звездообразования. Масса распределена по гораздо большей площади, а структура сохраняется на протяжении длительного времени. Это сравнение наглядно показывает, насколько радикальными были изменения за прошедшие 10 миллиардов лет.

Плюсы и минусы метода галактических двойников

Использованный подход имеет свои сильные и слабые стороны. Он позволил получить наиболее детальную на сегодняшний день картину эволюции Млечного Пути, но при этом требует осторожной интерпретации данных.

К преимуществам метода относится возможность изучать реальные объекты, а не теоретические модели. Большая выборка галактик позволяет выявлять устойчивые закономерности и снижать влияние случайных факторов. Кроме того, сочетание данных "Хаббла" и "Джеймса Уэбба" обеспечивает высокую точность наблюдений.

Среди ограничений — невозможность учесть все индивидуальные особенности именно нашей галактики. Даже самые близкие аналоги остаются лишь приближением, а не точной копией. Тем не менее исследователи отмечают, что полученные выводы хорошо согласуются с современными теориями галактической эволюции.