Используя комбинацию наблюдаемых звезд и реалистичную модель Млечного Пути, ученые из Института внеземной физики им. Макса Планка обнаружили новую структуру в нашей родной галактике. Сразу за пределами галактической перемычки они обнаружили внутреннее кольцо звезд с высоким содержанием металлов, которые моложе звезд перемычки. Возраст кольцевых звезд можно использовать для оценки того, что перемычка должна была образоваться не менее 7 миллиардов лет назад. Существование этого кольца делает вероятным то, что звездообразование из втекающего газа играло важную роль в эти ранние эпохи.
Понимание глобальной структуры нашей собственной галактики затруднено тем фактом, что мы находимся близко к одному из ее спиральных рукавов в плоскости диска. Во многих направлениях звезды закрыты плотными облаками газа и пыли. Это особенно верно по отношению к центру Млечного Пути, что делает внутреннюю структуру Млечного Пути особенно неуловимой. Тем не менее, за последнее десятилетие ученые из Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE) смогли объединить данные различных наблюдательных кампаний со сложным компьютерным моделированием, чтобы создать современную модель внутренней части Млечного Пути: медленный стержень с выпуклостью в форме арахиса.
Недавние исследования дали множество новых данных о внутренней части Млечного Пути. APOGEE — это крупномасштабный звездный спектроскопический обзор, проводимый в ближнем инфракрасном диапазоне . В отличие от оптического света , инфракрасный светможет легче проникать сквозь пыль, что позволяет APOGEE обнаруживать звезды, расположенные в пыльных областях Млечного Пути, таких как диск и балдж, и определять не только содержание в них элементов, но также их положения, лучевые скорости и приблизительное возраст. Кроме того, амбициозная миссия Gaia наносит на карту около миллиарда звезд, обеспечивая измерения положения и собственного движения. Вместе оба обзора обеспечивают все необходимые компоненты наблюдений для определения орбит звезд во внутренних областях Млечного Пути. Все, что нужно, — это реалистичный потенциал Млечного Пути для интеграции звезд. Он получен из внутренней модели Млечного Пути, созданной учеными MPE.
«Мы объединили более 30 000 звезд из обзора APOGEE с дополнительными данными Gaia в наш потенциал перемычек Млечного Пути, чтобы получить полные орбиты этих звезд», — объясняет Шола М. Уайли, доктор философии. студент MPE и ведущий автор исследования. «И с этими орбитами мы можем эффективно видеть галактическую выпуклость, а также другие пространственные области, не охваченные обзорами». Затем ученые использовали эти орбиты для построения карт звездной плотности, металличности и возраста внутреннего Млечного Пути.
«Вокруг центральной перемычки мы обнаружили внутреннюю кольцевую структуру, которая более богата металлом, чем перемычка, и где звезды имеют более молодой возраст, около 7 миллиардов лет», — продолжает она. В то время как внутренние кольца звездообразования были замечены в других дисковых галактиках, было неясно, содержит ли наша домашняя галактика внутреннее звездное кольцо. Чтобы разделить звезды в кольцевых и стержневых структурах, ученые использовали эксцентриситет орбит, т.е. насколько орбита отклоняется от окружности. Они обнаруживают не только то, что звезды в кольце моложе и более богаты металлами, чем звезды в полосе, но также и то, что эти звезды более сконцентрированы по направлению к галактической плоскости.
«Звезды в звездном кольце, должно быть, продолжали формироваться из втекающего газа после того, как перемычка была на месте», — объясняет Ортвин Герхард, ведущий научный сотрудник MPE Dynamics Group. Поэтому возраст звезд во внутреннем кольце можно использовать, чтобы оглянуться назад на историю формирования Млечного Пути: ученые считают, что галактическая перемычка образовалась не менее 7 миллиардов лет назад.
До сих пор неясно, существует ли связь между недавно обнаруженным внутренним кольцом и спиральными рукавами галактики, и направляется ли газ в настоящее время внутрь к образующему звезду тонкому внутреннему кольцу, которое наблюдается в других спиральных галактиках. Необходима дальнейшая работа, чтобы лучше понять переход от кольца к окружающему диску в Млечном Пути, что требует дополненных моделей и дополнительных данных.
