Плотно упакованные звезды одного возраста в центре галактики имеют собирательное название: выпуклость.
Большинство галактик имеют выпуклости в центре. В зависимости от их свойств, в частности, кинематики их звезд, балджи имеют разные названия. Звезды внутри классических балджей движутся немного хаотично, напоминая эллиптические галактики , и кажутся старше своей галактики, в то время как звезды внутри псевдобалджей движутся за счет вращения, как спиральные галактики, и не отличаются по возрасту от своей галактики.
Астрономы используют звездное гало галактики как «ископаемую летопись» для изучения этих выпуклостей. Звездные ореолы могут, например, сказать астрономам, слилась ли галактика с другой галактикой в прошлом.
Докторант Мичиганского университета изучил псевдовыпуклость ближайшей дисковой галактики Мессье 94 и обнаружил, что, несмотря на то, что эта галактика имеет самую большую псевдовыпуклость в локальной вселенной, в прошлом, вероятно, никакие массивные галактики не врезались в M94.
«Астрономы считают, что когда одна галактика сливается с другой галактикой, это слияние откладывает материал в звездное гало галактики, с которой она слилась», — сказала ведущий автор Катя Гозман. «Исследуя и узнавая о звездах и звездном населении в звездном гало, мы можем изучать и узнавать информацию о прошлых слияниях галактик. Можно сказать, что мы занимаемся внегалактической археологией в звездном гало вокруг M94».
Но Гозман и ее соавторы не нашли доказательств массового слияния в истории галактики. Вместо этого, вероятно, произошло меньшее слияние, когда галактика размером с Малое Магелланово Облако — карликовая галактика примерно в три раза меньше Млечного Пути — врезалась в M94.
Гозман использовал данные наблюдений , полученные камерой Subaru Hyper Suprime-Cam, расположенной на Гавайях, чтобы посмотреть на звездный ореол M94, рассеянный ореол звезд, окружающий галактику. Звездное гало простирается далеко за пределы того, чем кажется на первый взгляд галактика, и астрономы могут исследовать это гало, чтобы найти остатки прошлых слияний. Один из способов узнать об этих остатках — вычислить массу гало галактики.
Для этого исследования Гозман использовал данные Subaru для каталогизации звезд в звездном гало M94 в соответствии с их яркостью. Она нанесла звезды на так называемую диаграмму цветовой величины, которая упорядочивает звезды в соответствии с их яркостью, видимой через определенные фильтры, используемые в астрономии для определения того, сколько света излучает звезда.
В частности, она смотрела на тип звезды, называемый звездой ветви красных гигантов или звездой RGB. Эти звезды светятся — преимущество для их визуализации, говорит Гозман, — и то, насколько звезда красная или синяя, сильно коррелирует с тем, какие более тяжелые металлические элементы они содержат.
Затем Гозман разделил RGB в галактике на две области: RGB, чей свет казался более синим, и RGB, чей свет казался более красным. Синие RGB были бедны металлом, в то время как красные RGB были более богаты металлом. Она также начертила распределение звезд в галактике, определив, что красные RGB сконцентрированы в кольце вокруг центра галактики, а синие RGB рассредоточены по внешним частям ее гало.
Сосредоточившись на синих RGB, Гозман разделил галактику на круглые кольца или концентрические кольца , покрывающие диск, как яблочко. Рассчитав поверхностную яркость звезд в каждом кольце, она смогла определить массу звездного гало, которое вовсе не было массивным. Масса гало позволяет нам сделать вывод о массе слившейся с ним галактики.
«Мы используем массу гало, чтобы сделать вывод о массе галактики, которая в последний раз врезалась в изучаемую нами галактику», — сказал Гозман. «Можно подумать, что если бы действительно большая галактика врезалась в M94 давным-давно, это могло бы значительно изменить морфологию, компоненты галактики и, возможно, могло бы породить эту действительно большую псевдовыпуклость в центре».
Но крупного слияния не было, как обнаружил Гозман. Самая большая галактика, которая врезалась в M94 в прошлом, вовсе не была массивной. Вместо этого она говорит, что псевдобалдж, вероятно, образовался в результате типичной эволюции галактики.
Однако очень немногие исследования нанесли на карту размер гало галактик таким образом. Работа Гозмана по разрешению звезд в звездном гало M94 дает больше информации астрономам, изучающим слияния и эволюцию галактик.
