Изучать крупномасштабную структуру нашей галактики непросто. У нас нет четкого представления о форме и особенностях Млечного Пути, как о других галактиках, в основном потому, что мы живем внутри него. Но у нас есть некоторые преимущества. Изнутри мы можем проводить детальные исследования звездного населения Млечного Пути и его химического состава. Это дает исследователям инструменты, необходимые для сравнения нашей собственной галактики с миллионами других галактик во Вселенной.

На этой неделе международная группа исследователей из США, Великобритании и Чили опубликовала статью, посвященную именно этому. Они просмотрели каталог из десяти тысяч галактик , составленный Слоановским цифровым обзором неба, в поисках галактик со сходными характеристиками с нашими.

Они обнаружили, что у Млечного Пути есть близнецы — многие из них, — но столько же похожих друг на друга лишь внешне, а фундаментальные различия скрыты в данных. То, что они обнаружили, имеет значение для будущей эволюции нашей собственной галактики.

Копаться в данных

Чтобы начать поиск, исследователи сузили размер выборки, выбрав только те галактики, которые соответствовали тому, что мы знаем о Млечном Пути, по трем широким категориям. Во-первых, они отфильтровали галактики с общей массой, аналогичной массе Млечного Пути. Во-вторых, они исключили галактики с совершенно другим «отношением выпуклости к общему» (размером галактики по сравнению с ее ярким центральным ядром). Наконец, они выбрали только галактики с похожим типом Хаббла, системой классификации, которая группирует галактики на основе их формы.

Некоторые галактики, такие как наша, имеют спиралевидную форму, в то время как другие, как правило, более старые, имеют форму нечетких пятен и известны как эллиптические галактики . В рамках системы классификации Хаббла возможны и другие уточнения , включая, например, стержнеобразные центры для некоторых спиралей, но идея заключалась в том, чтобы использовать классификации, чтобы найти грубые приближения Млечного Пути, с которых можно начать более подробную работу.

В конце этого процесса у команды осталось 138 галактик, внешне похожих на нашу. Оттуда они могли бы углубиться в детали, чтобы увидеть, насколько наши галактические родственники действительно близки к нам.

Они включили данные в модель, предсказывающую звездообразование, принимая во внимание, как звездные ветры уносят избыточный газ из звездных систем , который может притягиваться к центру галактик. Модель также учитывала химический состав и металличность материалов в разных регионах галактик.

Так что же они нашли?

Оказывается, действительно есть галактики, очень похожие на нашу. 56 из 138 галактик в выборке оказались близкими к дому.

Что характеризует эти галактики, подобные Млечному Пути, так это то, что они имеют длительную временную шкалу, в которой происходит звездообразование во внешних областях, постоянно и неторопливо рождая новые звезды. Внутренняя область, с другой стороны, переживает драматический период интенсивного звездообразования в начале истории галактики, вызванный потоком газа, втягивающимся внутрь к центру из внешней области. Позже произошел гораздо более медленный период звездообразования в ядре, основанный на повторном использовании газа, выдуваемого более старыми звездами во внешней области. Эти новые звезды, сделанные из переработанного материала, имеют более высокий уровень металличности, к ним привиты более тяжелые элементы , которых не хватало в начальном поколении звезд. Мы видим эту закономерность здесь, дома, в нашей собственной галактике.

Но это верно не для всех 138 изученных галактик. Значительная часть галактик, которые на первый взгляд казались похожими на Млечный Путь, при ближайшем рассмотрении выглядели совсем по-другому. Они делятся на две категории.

Первая категория (состоящая из 55 из 138 галактик) — это галактики, у которых, по-видимому, вообще нет различий между их внутренней и внешней областями. В этих галактиках звездообразование происходит равномерно, в течение долгого медленного продолжительного процесса без диких всплесков в ядре. В этих галактиках звезды как во внутренней, так и во внешней областях кажутся идентичными.

Между тем вторая категория состоит из так называемых галактик с «центральным гашением» (27 из 138), и это, пожалуй, самые странные из группы. У этих выбросов, похоже, отсутствует какой-либо значительный период недавнего звездообразования из переработанного материала в их ядрах, а это означает, что радиальный приток газа из внешних областей, который мы наблюдаем в Млечном Пути, не происходит в этих галактиках.

Одна постоянная особенность этих галактик с центральным гашением заключается в том, что они, как правило, завершили большую часть своего звездообразования в прошлом, намекая на то, что, возможно, они могут быть старше Млечного Пути.

Если это правда, возможно, мы смотрим в собственное будущее Млечного Пути. Наша галактика может когда-нибудь также оказаться с погасшим центром, и поэтому эти галактики представляют собой превью следующего этапа галактической эволюции.

«Возможно, эти галактики являются эволюционными преемниками Млечного Пути, которые продвинулись дальше в своей жизни», — пишут авторы.

Они также предлагают некоторые другие возможные объяснения, такие как чрезмерно активное галактическое ядро, которое может подавить звездообразование во внутренних областях галактик.

Нам еще многое предстоит узнать, но это исследование предлагает много новых возможностей для изучения, когда дело доходит до галактической эволюции. По сути, это показывает, что мы не совсем уникальны. Во Вселенной существует огромное разнообразие типов галактик, но по крайней мере некоторые из них действуют по тем же правилам, что и Млечный Путь, и многие из них находятся на одном и том же жизненном этапе. Изучение этих двойников может помочь нам узнать больше о нашем собственном доме, давая нам следующую лучшую вещь, чем держать нашу галактику перед зеркалом и показывать нам свое отражение.