Две группы астрономов при помощи телескопов ESO построили лучшую на сегодняшний день трехмерную карту центральной части нашей Галактики. Оказалось, что под некоторыми углами зрения внутренние области Млечного Пути напоминают своими очертаниями орешек-арахис, а с других направлений их структура выглядит Х-образной. Эти результаты получены из находящихся в открытом доступе данных наблюдений с широкоугольным телескопом ESO VISTA и из измерений движений сотен очень слабых звезд в центральной области Галактики (так называемом галактическом балдже).

Галактический балдж – одна из основных и наиболее массивных частей нашей Галактики. Это гигантское звездное облако вокруг центра Галактики насчитывает около 10 000 миллионов звезд и простирается на тысячи световых лет. Однако, его структура и происхождение еще не до конца понятны.

Галактический центр и балдж над 3.6-метровым телескопом ESO

К несчастью, с Земли, находящейся глубоко в недрах галактического диска на расстоянии около 27 000 световых лет от его центра, вид на центральную часть Галактики открывается не очень выигрышный – ее заслоняют от нас плотные облака газа и пыли. Чтобы разглядеть ее получше, астрономы вынуждены наблюдать ее на более длинных световых волнах, например, в инфракрасных лучах, которые способны проникать через пылевую завесу.

Более ранние наблюдения балджа с борта астрономического спутника Земли COBE и в рамках инфракрасного обзора неба 2MASS уже показали, что у звездного облака в центре Галактики странная X-образная структура. И вот теперь две группы ученых с помощью новых данных, полученных на нескольких телескопах ESO, сумели разглядеть строение балджа гораздо более отчетливо.

Фрагмент балджа Млечного пути, ESO VISTA

Группа из Института внеземной физики им.Макса Планка (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics -- MPE), находящегося в Гархинге (Германия), воспользовалась данными VVV -- обзора неба в ближней инфракрасной области [1], выполненного с телескопом VISTA в обсерватории ESO Паранал в Чили (см. eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Этот новый обзор, открытый для использования всеми желающими, содержит в 30 раз более слабые звезды, чем те, которые были зарегистрированы в более ранних обзорах балджа. Группа отождествила в целом 22 миллиона звезд, принадлежащих к классу красных гигантов. Хорошо известные физические характеристики этих звезд позволяют надежно определять расстояния до них [2].

Вид х-видного балджа галактики NGC 4710, Хаббл

“Глубина проникновения звездного каталога VISTA в сторону слабых звезд значительно превышает достигнутую в предыдущих работах такого типа. Теперь мы можем регистрировать весь состав звездного населения во всех областях балджа, кроме, может быть, наиболее сильно экранируемых пылью ”, -- объясняет Кристофер Вегг (Christopher Wegg, MPE), ведущий автор одной из работ. “На основе этих данных мы можем построить трехмерную карту галактического балджа. Эта карта впервые построена нами без предварительного задания какой-либо модели, описывающей форму балджа”.

“Мы обнаружили, что внутренняя область нашей Галактики имеет коробкообразную форму, которая с одной из сторон сильно напоминает арахисовый орех в скорлупе, с другой – гигантскую букву X, а сверху – вытянутую перемычку”, -- добавляет Ортвин Герхард (Ortwin Gerhard), соавтор первой работы и руководитель исследовательской группы MPE [3].

Симуляция х-видного балджа

Второй международный коллектив ученых под руководством чилийского аспиранта Серджио Васкеса (Sergio Vásquez) из Католического университета Чили в Сантьяго (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago) и ESO избрал для изучения структуры балджа другой подход. Сравнивая изображения, полученные на 2.2-метровом телескопе MPG/ESO с интервалом в 11 лет, астрономы смогли измерить на этих снимках микроскопические смещения звезд балджа, вызванные движениями этих звезд в пространстве. Дополнив эти измерения определениями движений тех же звезд по лучу зрения в направлении к Земле или от нее, ученые получили трехмерную карту пространственных перемещений более 400 звезд [4].

“Впервые проведено столь массовое определение трехмерных скоростей индивидуальных звезд балджа”, -- заключает Васкес. “Оказывается, что звезды, которые мы наблюдали, образуют «потоки» вдоль X-образных ветвей балджа, двигаясь при этом вверх и вниз от плоскости Млечного Пути. Это очень хорошо соответствует предсказаниям современных моделей!”

Астрономы полагают, что изначально Млечный Путь был просто состоящим из звезд диском,в котором несколько миллиардов лет назад сформировалась плоская перемычка [5]. Внутренняя часть этой перемычки затем изогнулась и образовала ту самую трехмерную структуру «орешка», которая обнаруживается в современных наблюдениях.

Примечания

[1] Название обзора неба VVV расшифровывается как VISTA Variables in the Via Lactea Survey. Это один из шести больших обзоров неба, выполняемых широкоугольным телескопом VISTA. Данные, получаемые в рамках обзора VVV, доступны для членов международного научного сообщества через Научный Архив ESO (ESO Science Archive Facility), благодаря чему и стало возможным исследование, выполненное в MPE.

[2] Красные гиганты звездного населения гало были выбраны объектами этого исследования, так как они могут служить эталонами для определения расстояний: на стадии гигантов их светимость может считаться независимой от их возраста и химического состава и примерно одинакова для всех звезд. Из наблюдаемых цветов красных гигантов можно прямо вычислить количество газа и пыли, экранирующее свет этих звезд, а затем построить истинное распределение их блеска с учетом поглощения их света газо-пылевыми облаками. А так как красные гиганты населения гало имеют примерно одинаковую истинную светимость, то мы таким образом получаем оценку расстояния до каждой из звезд. Хорошее пространственное покрытие, достигнутое в обзоре VVV, позволило выполнить такие измерения на всей протяженности внутренней зоны Млечного Пути. Так и была построена трехмерная карта галактического балджа.

[3] Здесь слово “коробкообразная” описывает форму, промежуточную между эллиптической и прямоугольной, с более выраженными «углами». “Орех” – более специфический вариант этой формы, напоминающий две половинки земляного ореха примерно одного размера внутри одной скорлупки.

Похожие «арахисообразные» структуры наблюдались в балджах других галактик. Их формирование, так же, как и X-образные формы, предсказывается компьютерным моделированием.

[4] Измерения лучевых скоростей выполнены со спектрографом FLAMES-GIRAFFE на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) и спектрографом IMACS в обсерватории Лас Кампанас.

[5] Узкие длинные линейные структуры, пересекающие центральные области многих галактик, в том числе и Млечного Пути, получили название перемычек (баров).

Ссылки

Тексты научных статей: Wegg et al и Vasquez et al.
Фото VISTA
Фото VLT
Перевод пресс-релиза ESO eso1339. http://www.eso.org/public/russia/news/eso1339/

Серия сообщений "Млечный путь":
Часть 1 - У человечества есть космический флот. Это флот обсерваторий;)
Часть 2 - Путешествие по ночному небу
...
Часть 25 - Обнаружен источник Магелланова Потока
Часть 26 - Странная ориентация планетарных туманностей в балдже
Часть 27 - С телескопами ESO построена трехмерная карта центральной области Млечного Пути
Часть 28 - Энергичный Стрелец А*
Часть 29 - На противоположной стороне Млечного Пути
...
Часть 38 - С телескопом VISTA открыт новый компонент из молодых звезд в балдже Млечного Пути
Часть 39 - Астрономы фиксируют резкое увеличение активности сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики
Часть 40 - Звёзды вокруг Млечного пути: пришельцы из других галактик или жертвы галактического выселения?